CC BY
8
4. При расчете напряженно-деформируемого состояния длинных труб и
труб, залегающих на большой глубине можно принять 7) =S Ю а усилие *
То рассчитывать по теории бесконечно длинных оболочек.
Список использованных источников
1. Коренев Б.Г. Вопросы расчета балок и плит на упоугом основании. М Госстрой-издат, 1954 232 с.
2. Кообут Б.А, Нагооный Ю.Н. Об одной модели заполнителя в задачах устойчивости цилиндрических оболочек Изз-во вузов; "Машиностроение", 1971, №6, С 16-21
3. Новожилов В В. Теория тонких оболочек. Ленинград: Гос. союзное изд-во судостроительной промышленности, 1962, 431с
4. Никонова Т В, Михасев Г.И. Оценка усилий в тонкостенной трубе с упругим внешним заполнителем с учетом собственного веса. // Вестник ВГУ 2003г., №2, С. 105-108.
SUMMARY
The problem on calculation of the strain-stress state of a thin cylindrical shell wuh elastic external filler is considered. The reaction of externally filling during deformation :s considering in limits Hook's law. The one-dimensional Fuss-Winkler's model of the shell-ground deformation is accepted The substitution of the generai solutions into the boundary conditions leads to the system of algebraic equations wh;ch are solved by using the MAPLE software.
УДК 621.01 : 621.9.015
новое поколение компактных мехатронных
обрабатывающих систем с параллельной
кинематикой д Н. Свирский, Ф.А. Ким
Объемная механообработка по-прежнему остается одним из самых популярных технопогических методов «сканирующего» формокопирсзания [1, 2] нерегулярных технических поверхностей. Типовая компоновка современного стайка с ЧПУ (рис. 1) для объемного сЬрезеоования подобных сверхсложных (скульптурных) поверхностей обеспечивает управляемые перемещения го девяти координатам [3, 4]. Станок включает плиту 8, на которой расположены станины 7 и 9. По станине 7 перемещаются салазки 6 с планшайбой 5 на которой установлена стойка 1. По стойке двигаются салазки 2 с планшайбой 3 и с укрепленным на ней хсботом На оси этого хобота крепится веотлюг 15, около которого поворачивается бабка 14 со шпинделем 13 и фрезой По станине 9 перемещаются салазки 10, а по ним стол 11 с планшайбой 12. Такой станок обеспечивает одно перемещение вдоль оси х, два перемещения (у1 , у2) вдоль оси у одно перемещение вдоль оси г один поворот вокруг оси а, один поворот вокруг оси (3 и три поворота (у1, у&уз) вокруг оси у
В последнее время в этой области машиностроения расширяется применение станков манипуляционного типа, построенных на механизмах параллельной структуры [5 6], в частности, типа «гексапод». Типичный гексапод (рис. 2) выполнен на базе шести мехатронных телескопических устройств 2 поступательного перемещения представляющих собой шариковые винтовые передачи (ШВП) Их длины изменяются регулируемыми электроприводами. Величина перемещения контролируется датчиками положения. Одним концом телескопическое устройство шарнирно соединено с основанием 1 (нижней платформой) а другим (также шарнирно) — с подвижной верхней платформой 3, на которой расположен исполнительный орган (ИО), например инструмент или измерительная головка
Рисунок 1 - Станок для объемного фрезерования
Перемещая винты по программе на различную величину (h, h2 h3, h4 h5, h6), можно управлять положением ИО по шести координатам {X v Z. а. (3 у). Основными достоинствами такого механизма являются:
- высокие скорость перемещений (до 1С0 м/мин) и ускорение (до 50 м/с:) при малой массе подвижього ИО;
- высокая жесткость обусловлена работой телескопического устройства на растяжение-сжатие и равномерным распределением усилий по всей структуре;
- точность обработки на гексаподе в среднем в пять раз выше, чем в станках классической структуры [5];
- модульная структура технологична и упрощает производство, обесгечивая требования конкретного потребителя.
В основу конструкции рассматриваемых механизмов параллельной кинематики положена телескопическая штанга с закрепленными на ее концах сферическими (рис. За) или карданными (рис. 36J шарнирами. Штанги составляют совокупность несущих элементов, работающих параллельно и образующих ферменную конструкцию. Используют штанги с вращающимся (рис. Зв) и невращающимся (рис. Згу штоком а также штанги постоянной длины с дополнительным механизмом их передвижения. Для изменения длины штанг применяют передачи винт—гайча (чаще всего ШВП), а в контрольно-измерительных машинах при небольших (около 190 Н; усилиях на штанге и высокой (до 1 мкм) точности перемещений - фрикционные передачи. Существует принципиальная возможность использования и других тяговых устройств, в частности, поршневого типа с пневмо- или гидроприводом а также линейных электроприводов.
Нестник У О ВГТУ
65
а) 6)
Рисунок 2 - Конструктивная и кинематическая схемы гексапода «платформа Стьюарта»
о)
6}
в)
г)
Рисунок 3 - Основные компоненты механизмов параллельной кинематики
В соответствии с принципами обеспечения компактности (ресурсонеизбыточности) автооами предлагается использовать для объемного фрезесования устройство типа «трипод» - с тоемя управляемыми штангами. Далее показана возможность обеспечения выбраиной конструктивной схемой любой степени подвижности ИО (фрезы) в пределах от 1 до 9.
Специально изготовленный* макет триг.ода (рис. 4) состоит из семи подвижных звеньев образующих 9 кинематических пар а именно 6 пар 3-го класса в точках А, В С, V, К, 1_ и 3 поступательные пары 5-го класса в точках О Е Р. При этом его степень подвижности по фсрмуле Малышева-Сомова равна
\д/ = 6'7-5'3-4'0-3-6-2-0-1 »0 = 9
Рисунок 4 - Экспериментальный стенц и его кинематическая структура:
1 2,3- гайки 4 5 б - винты
Однако если путем наложения дополнитегюных связей кинематические пары 3-го класса заменить, например на две 5-го и четыре ¿-го класса, то можно получить пространственный механизм с одной степенью подвижности
\Л/ = 6,7-5,5-4»4-3,0-2,0-1 - 0=1.
Аналогичным образом для обеспечения ИО трех степей свободы можно использовать такую комбинацию кинематических пар
\/7 = 6'7-5'5-4>2-3«2-2«0-1 - 0 = 3.
Приняв в качестве обобщенных /-координат [7] длины штанг, быпо локализовано и исследочано рабочее пространство станка (рис. 5).
В своей дальнейшей работе авторы планируют на основе общей теории винтов [8] используя функцию формообразования - т.е «аналитическую зависимость, связывающую перемещение звеньев формообразующей системы с траекторией движения кромки инструмента» [9], решить обратную задачу кинематики для программирования обработки заданных нерегулярных поверхностей.
*При участии студ Гобергрупа С И.
Вестник УО ВГТУ
67
