Перспективные направления структурного синтеза уравновешивающих устройств с рычажными механизмами Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Таблица 2

Наименование этапов Задачи, решаемые на каждом этапе

Диагностика состояния изношенной детали Определение характеристик отклонений свойств деталей при их эксплуатации

Частичное восстановление линейно-угловых характеристик Снижение отклонений размеров и формы деталей путем рихтовки, правки, калибрования

Термическая обработка Восстановление механических свойств материала деталей

Подготовка поверхностей деталей для нанесения восстановительного слоя Удаление дефектного слоя, обеспечение условий для выравнивания восстановительного слоя

Нанесение восстановительного слоя Нанесение слоя с применением гальванических или высокоэнергетических технологий

Размерная обработка деталей Обеспечение заданных линейно-угловых характеристик деталей

Модифицирующая обработка Повышение эксплуатационных свойств материала поверхностного слоя деталей

Финишная обработка Обеспечение заданного состояния поверхностного слоя деталей

2 Логунов A.B.. Белявский А.К. Восстановление деталей ГТД из титановых и никелевых сплавов методом лазерной модификации газотермических покрытий // Вестн. машиностроения. - 1992 - № 6. - С. 56-59. З.Хасуи А.. Моригаки О. Наплавка и напыление / Пер. с япон. В.Н.Попова: Под ред. В. С. Степина, Н.Г.Шестерина. -М.: Машиностроение. 1985,-240 с,

УДК 621.828.3-387

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА УРАВНОВЕШИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ С РЫЧАЖНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ

В.Т. Швецов

Омский государственный технический университет

The perspectives of structural synthesis tor dynamic dampening of angle wobbling with additional links produced by arm mechanisms for transforming movement with nonlinear function of transmission are examined in this paper. Special attention is paid to the major structural groups formed on the basis of arm mechanisms with a small amount of linrs. Quality evaluation and suggestions concerning their maior properties are made.

Известно, что типовые средства уравновешивания и виброзащиты имеют простые конструкции и надежны в работе, однако их возможности ограничены и не отвечают

возрастающим требованиям по защите машины от вибраций. Поэтому закономерным и актуальным является интерес исследователей к системам с дополнительными

Таблица 2

Устройства с инерционными нагружателями

¿Ы/ =

* .. . J2 ЭД*

+ С/2 (оС2 - ot/) = - 0,5?

с/- % + % + ^ гс/ •

Устройства с корректорами колебаний

+ С/4 (cLi-cLnj-Q )

Параллельная установка ДГ и МПД • •

oi.4 + Ca(cL,1 - сЦ) - 0 > " Эс/ *

fA4= M2(t)-0M*• ^

Устройства с дифференциальными МПД

<v 'J дУ« : ы j' ,

Мшаиш®

связями, в которых сохраняются достоинства традиционных пассивных схем уравновешивания и виброзащиты и существенно расширяются их предельные возможности. Именно изучению свойств таких устройств посвящены исследования автора статьи [1-3]. В развитии работ намечены перспективные направления. Прежде всего интерес представляют устройства с рычажными механизмами преобразования движения (МПД), множества которых также сформируются на основе комбинаторного анализа обобщенных структурных схем. В первом приближении в соответствии с ранее составленной системой структурно-конструктивных признаков выделены структурные подмножества с ориентацией на наличие упругого элемента в кинема-тической цепи устройства.

Нулевое подмножество (при отсутствии упругого элемента) представлено типовыми рычажными кинематическими цепями с малым числом звеньев (рычажными четырех- и пятизвенниками с одной и двумя степенями подвижности). Эти промежуточные структурные образования могут служить основой формирования конкретных уравновешивающих контуров в виде дополнительных кинематических цепей, оппозитных устройств или основных исполнительных механизмов малой виброактивности. На сегодняшний день системное описание свойств таких устройств отсутствует.

Первое подмножество включает шарнирные четырех- и пятизвенники с одним упругим элементом. Здесь, как и в системах с зубчатыми механизмами преобразования движения [2], выделяются подгруппы динамических гасителей (ДГ) с инерционными нагружателями, корректорами угловых колебаний и с дифференциальными МПД по признаку влияния масс механизмов на величины при веденных момент инерции главного вала машины или уравновешивающего устройства. При этом устройства с инерционными нагружателями имеют структуру, в соответствии с которой упругий элемент устанавливается между главным валом машины и МПД (см. табл. 1). В результате эффект динамического гашения угловых колебаний главного вала сопровождается действием момента сил инерции, формируемого в результате изменения приведенного момента инерции МПД, который также может быть использован для компенсации переменного нагружения вала машины.

Устройства с корректорами угловых колебаний отличаются тем, что МПД в этих структурах размещается между традиционным ДГ и угловым валом машины. В результате момент сил со стороны упругого элемента при передаче на вал машины преобразуется в соответствии с передаточной функцией МПД, его действие становится полигармоническим. Параллельная установка ДГи МПД на главном валу машины делает упомянутые выше эффекты независимыми (с точки зрения возможности управления параметрами устройств). Устройства с дифференциальными МПД позволяют размещать упругий элемент между звеньями МПД или одним из звеньев МПД и стойкой. При этом МПД изменяет инерционные свойства как ДГ, так и главного вала машины.

Установлено, что этим структурным образованиям

соответствуют математические модели с переменными

коэффициентами г* и г* • описывающими

приведенные моменты инерции и коэффициенты жесткости в функции обобщенных координат, содержащие нелинейные

функционалы (см, табл, 2), В табл. 2 Jí ■ ОСу -приведенные моменты инерции и углы поворота звеньев.

обозначения которых показаны в табл. 1: П^

передаточные функции МПД; м, (() ■ моменты внешних сил, нагружающие соответствующий вал, Составленные уравнения нелинейны, и их решение в аналитическом виде представляет известные трудности.

Анализ составленных структурных образований и их математических моделей показывает, что такие устройства следует рассматривать как комбинированные, обеспечивающие сложное уравновешивающее действие, сочетающее применение различных физических эффектов. В частности, при этом обеспечивается

- уравновешивание сосредоточенными и маховыми массами:

- динамическое гашение линейных и угловых колебаний:

- уравновешивание корректирующими массами и динамическое гашение колебаний.

Каждое из этих направлений подразделяется в зависимости от целевой функции и особенностей технической реализации в конкретной уравновешиваемой машине. В соответствии с этим рассматриваемые устройства могут быть как направленного действия (каждый эффект усиливает действие другого), так и многоцелевого (обеспечивается комплексное уравновешивание машины). Как уже упоминалось выше, в устройствах с инерционными нагружателями эффект-динамического гашения может быть усилен действием момента сил инерции, обусловленного изменением приведенного момента инерции МПД. Это наблюдается в вариантах 4В-1 и ЗВП. где В,П - обозначения вращательных и поступательных кинематических пар; 1 -звено, принимаемое за объект защиты и нагруженное

моментом внешних сил МД/).

В других вариантах введение в структуру устройств поступательно движущихся масс создает дополнительное инерционное направленное действие, которое ориентируется на компенсацию главного вектора сил, нагружающего корпус машины. Такое возможно с помощью структурных вариантов ЗВП-2, 2В2В-2 и пр. Более сложное инерционное компенсирующее воздействие формируется при введении в структуру устройств второго упругого элемента. При этом степень свободы таких образований увеличивается, эффект динамического гашения колебаний становится явно полигармоническим.

Эффективность работы динамических гасителей колебаний существенно возрастает при введении в их структуру диссипативных элементов. При этом для увеличения работы сил трения целесообразно наращивать рассеивание энергии колебаний, поэтому амплитуды

относительных колебаний в демпфере должны быть повышенными. Один из таких структурных вариантов [4] предполагает установку динамического гасителя на быстроходный вал машины. Аналогичный эффект прогнозируется и в системах с рычажными механизмами, в частности в устройстве с корректорами колебаний, выходной вал которого движется неравномерно по заданному передаточной функцией закону, Амплитуда относительных колебаний в демпфере такого устройства может быть весьма значительной. Это соответственно увеличивает работу сил трения и эффективность гасителя в заданном рабочем диапазоне частот.

Таким образом, внедрение в структуру динамического гасителя дополнительных связей, формируемых с помощью рычажных механизмов преобразования движения, позволит создать класс уравновешивающих и виброзащитных устройств с новыми полезными свойствами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Швецов В.Т. Структура и динамика инерционных уравновешивающих устройств с зубчатыми механизмами преобразования движения // Тез. докл, Всесоюз, науч. совещания по проблемам виброизоляции машин и приборов. - М., 1986,- С.118-119,

2. Швецов В Т. Структура и свойства динамических гасителей угловых колебаний с зубчатыми механизмами преобразования движения / Оме. политехи, ин-т. - Омск. 1987. - 92 с. - Деп, в ВИНИТИ 14,12,87, N 8715- В87,

3. Швецов В.Т. Моментное уравновешивание в приводах с упругими связями // Изв, вузов. Машиностроение. - 1990-N7,-С. 47-51.

4. A.c.1474359 СССР, МКИ 16 15/10. Динамический гаситель колебаний / В.Т. Швецов (СССР) // Открытия. Изобретения. - 1983. - N 15.

УДК 531.8

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ Р-МЕХАНИЗМОВ ПО ПОЛОЖЕНИЯМ ЗВЕНЬЕВ

В.Г.Хомченко

Омский государственный технический университет

In submitting paper, the main features of kinimatic synthesis of mechanisms with dwell per set cyclegramm are taken into consideration. For designung p-mechanisms, the methods of interpolation approach functions are aplied.

В настоящей работе рассматриваются особенности применения метода синтеза рычажных механизмов по положениям [1] при кинематическом проектировании р-механизмов. т.е. рычажных механизмов, обеспечивающих выстой выходного звена в крайних положениях за счет использования предельных положений звеньев [2. 3].

В восьмизвенном р-механизме 2-го класса, образованном последовательным соединением исходного че-тырехзвенника А^СЮ! (рис. 1) и двух присоединяемых двухкоромысловых механизмов А В С 0 (рис. 2:1 = 2:3). ряд используемых при синтезе положений входного А1В1 и выходного ОэСз звеньев определяется заданной Циклограммой, а именно углами ф|. фз и фВ1 поворота кривошипа А1В1 за первый и второй интервалы движения и

Рис. 1. Исходный шарнирный механизм_