Приведение сил тяжести ползуна пятизвенного механизма для удара Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»



Смещение фибры

Рисунок 8. Кусочно-линейная диаграмма «нагрузка-смещение» для стальной фибры с одиночным отгибом на конце, ориентированной под углом в по отношению к оси приложения нагрузки

Выводы. Данные зависимости являются универсальными и служат для построения аналитических кусочно-линейных кривых «нагрузка-смещение», описывающих работу фибры, заделанной в мелкозернистый цементно-песчаный или шлакобетон, и ориентированной под углом в по отношению к оси приложения нагрузки.

Литература

1. Бондарев Б.А. Влияние возраста мелкозернистого шлакобетона на его прочностные характеристики/ Б.А. Бондарев, Н.Н. Черноусов, Р.Н. Черноусов, А.В. Суханов // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2015. № 1 (37). С. 41-50.

2. Бондарев, Б.А. Исследование деформативных свойств сталефиброшлакобетона при осевом растяжении и сжатии с учетом его возраста / Б.А. Бондарев, Н.Н. Черноусов, Р.Н. Черноусов, В.А. Стурова // Вестник Пермского национального исследовательского

политехнического университета. Строительство и архитектура. Пермь. 2017. Т. 8, № 1. С. 18-31.

3. Бондарев, Б.А. Исследование прочностных свойств сталефиброшлакобетона при осевом растяжении и сжатии с учётом его возраста [Текст] / Б.А. Бондарев, Н.Н. Черноусов, Р.Н. Черноусов, В.А. Стурова // Строительные материалы. 2017. № 5. С. 20-26.

4. Бондарев, Б.А. Моделирование прочностных и деформативных свойств сталефиброшлакобетона при осевом растяжении и сжатии с учетом возраста бетона/ Б.А. Бондарев, Н.Н. Черноусов, В.А. Стурова// Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2018. № 2 (50). С. 56-67.

5. Черноусов Н.Н., Черноусов Р.Н., Суханов А.В., Стурова В.А. Влияние возраста мелкозернистого шлакобетона на его прочностные характеристики/ Материалы XIV Международной научно-практической конференции, Москва, 2014. Актуальные вопросы науки.

ПРИВЕДЕНИЕ СИЛ ТЯЖЕСТИ ПОЛЗУНА ПЯТИЗВЕННОГО МЕХАНИЗМА ДЛЯ УДАРА

Такырбашев Амангелди Бексултанович

канд. техн, наук, доц.,

Иссык-Кульский государственный университет имени Касыма Тыныстанова,

Республика Кыргызстан, г. Каракол Зиялиев Кадырбек Жанузакович

д-р техн. наук,

Иссык-Кульский государственный университет имени Касыма Тыныстанова,

Республика Кыргызстан, г. Каракол Токтакунов Жолдошбек Шамукамбетович

канд. техн, наук, доц.,

Иссык-Кульский государственный университет имени Касыма Тыныстанова,

Республика Кыргызстан, г. Каракол Жакыпов Нурлан Жанышович

ст. преподаватель,

Иссык-Кульский государственный университет имени Касыма Тыныстанова,

Республика Кыргызстан, г. Каракол

АННОТАЦИЯ

В работе составлено уравнение для определения приведенного момента силы тяжести ползуна пятизвенного механизма. В этом механизме самым массивным и основным результирующим звеном является ползун, который значительно влияет на работоспособности машины. Полученные уравнения позволяет легко определить приведенный момент силы тяжести ползуна и проводить анализ пятизвенного механизма во всех его положениях и с изменением его параметров.

ANNOTATION

The paper presents an equation for determining the reduced moment of gravity of the five-link mechanism slider. In this mechanism, the most massive and the main resulting link is the slider, which significantly affects the performance of the machine. The resulting equations make it easy to determine the reduced moment of gravity of the slider and analyze the five-link mechanism in all its positions and with the change of its parameters.

Ключевые слова: Пятизвенный механизм, приведенный момент сил, центр тяжести, положение механизма, звено приведения.

Key words: five-Link mechanism. the given moment of forces, the center of gravity, the position of the mechanism, the link of the cast.

Особенностью данного механизма является то, что в нем используется ползун в качестве ударной массы. Так как в процессе работы данного механизма уменьшается боковые усилия в кинематических узлах и в корпусе механизма. Поэтому не учитывая этого при приведении силы тяжести ползуна к звену приведения может значительно повлиять на работоспособность механизма.

При построении модели механизма все силы, приложенные к нему, оказываются приведенными к одному звену и заменены суммарным

приведенным моментом

м;р ,

т.е. той расчетной

величиной, которая в теоретической механике называется обобщенной силой. Следовательно,

п является эквивалентом всей заданной

нагрузки, приложенной к механизму. Таким же образом, можно предположить, что массы всех звеньев оказываются также приведенными к одному звену и заменены суммарным приведенным моментом инерции, который является эквивалентом всей инертности механизма.

Построение динамической модели состоит в

приведении сил (Мпр ) и приведении масс ()

к ведущему звену механизма. При этом подчеркнем, что динамическая модель должна быть обязательно построена так, чтобы используемый при расчете двигатель всегда преодолевал момент сопротивление, создаваемого силами тяжести звеньев. Иначе не учтя данного условия сам переход от заданного реального механизма к его динамической модели становится бессмысленным. На схеме (рис. 1) показана, что приложенные силы, действующие на механизм, не посредственно влияющие на равномерное вращение вала двигателя находится под углами ( - наклон машины относительно горизонтальной

поверхности; у - наклон основания механизма

относительно корпуса машины). Приведенные

-пр \ {ПР \ {ПР

моменты сил тяжестей

(М

G1 , М П и MG 3

)

четырехзвенного механизма, составляющего основу пятизвенного механизма, определены в работе [2].

Рис. 1. Кинематическая схема пятизвенного механизма:

А, В, С, Д - кинематические пары; Б2, Бз, Б4 - центры масс соответственно кривошипа, шатуна, коромысла и ползуна; Ог, 02, 03, О4 - силы тяжести звеньев соответственно кривошипа, шатуна, коромысла и ползуна.

Для определения приведенного момента силы тяжести М( следующую расчетную схему, приведенную на рис. 2.

ПР О 4

звена 4 (ползуна) используем

Рис. 2.

Согласно схеме приведенный момент силы тяжести ползуна определяется по формуле:

М

пср4 = -С4^С05(^ + Г),

где

О4 -

сила тяжести ползуна;

(1)

V -

пу

скорость ползуна по его направляющей оси; ®1 -

угловая скорость кривошипа.

Если угол, составленный между векторами О4 и Упу, по модулю меньше 90о, то направление вращения приведенного момента силы тяжести

М

ПР О 4

должно соответствовать направлению

вращения угловой скорости ®1 кривошипа,

согласно правилу часовой стрелки. А если угол между векторами О4 и Упу, составит по модулю

МПР

больше 90о, то

противоположно направлению угловой скорости кривошипа щ.

Из приведенной расчетной схемы следует, что для рассматриваемого положения механизма (положение опоры коромысла относительно направляющего ползуна) уравнение 1 подходит для всех положений механизма и при изменении их параметров. Но, если опора Д коромысла расположена на правой стороне направляющей оси ползуна (рис. 3), то по уравнению 1 направление приведенного момента силы тяжести ползуна не соответствует направлению вращения угловой

скорости Щ. Следовательно, согласно схеме (рис

3) приведенный момент силы тяжести ползуна определяется по формуле:

М.

О4

будет направлен

ПР О 4

V

О4 VПУ-

щ

ооб(^ + у).

(2)

Рис. 3

Поэтому, перед проведением расчета для определения приведенного момента силы тяжести ползуна, в начале необходимо обратить внимание на расположение опоры Д от направляющей оси ползуна.

Следует подчеркнуть, что полученные результаты с уравнениями 1 и 2 по модулю одинаковые. Они различаются лишь направлениями. Скорость ¥пу ползуна и угловая

скорость

0

> 0, то он будет направлен против часовой

Мпр < 0, то МПР

- О 4

- по часовой

" пр О1

ПР

М ПР и Мо 3

стрелки; если стрелке.

Определив значения М аналитически и применяя расчетные схемы в

работах [1, 2], получим искомый момент М^ :

МП = Мд + МПР + МПР + МПР + МПР ,(3)

где Мд - движущий момент, приложенный к

МПР

кривошипу

■ Мпр

■ О1 ,

ПР

и

МП

- приведенные

моменты сил тяжестей, соответственно кривошипа, шатуна и коромысла.

Здесь важно обратить внимание на то, что значения приведенных моментов сил тяжестей (

Мпр

О1 ,

МПР, М

ПР

и

М

пр

О2 , ..^ О3 и ..^ О4), полученных аналитическим путем с применением расчетных

схем механизмов (рис. 2 и 3), будут совпадать с направлением угловой скорости 0, оказывая помощь на вращение двигателя, а при определенных углах поворота кривошипа действуют против направления вращения, что создает дополнительную нагрузку двигателю.

Результаты вычислений приведенных

Мпр, МПР, МПР и М"р

моментов

сил

кривошипа подставляются в

уравнениях (1) и (2) с соответствующими значениями, которые получены из кинематических расчетов, приведенной в работе [2]. Если по результатам расчета приведенный момент

Мпр

4

О1' О2 ' О3 " О4

тяжестей, выполненных на ЭВМ, после сложения моментов приведены в виде графиков на рис. 4 и 5.

Как видно из графика (рис. 4), приведенные моменты сил тяжестей кривошипа, шатуна, коромысла и ползуна составляют моменты против направления вращения кривошипа с особого положения механизма до 600 (угла поворота кривошипа) служат для совершения удара. А начиная от 600 угла поворота кривошипа до совершения удара механизмом приведенные моменты сил тяжестей звеньев составляют моменты, совпадающие с направлением вращения кривошипа, которое целесообразно применять для увеличения энергии удара.

Вычислив приведенные моменты сил тяжестей звеньев по формулам, приведенным в работе [2] и формуле (1), и суммируя полученные результаты, определяем суммарный приведенный момент

^ Мп сил тяжестей, приложенных к

кривошипу. В точке пересечения кривой с осью ^

(рис. 5) направление суммарного приведенного момента сил тяжести изменяется. Отрицательные значения приведенных моментов соответствуют направлению вращения угловой скорости кривошипа, т. к. в нашем случае кривошип вращается по часовой стрелке.

Рис. 4. Зависимости приведенных моментов сил тяжестей МПр, М02 , М1

от угла ^ звена приведения.

[н м]

ПР G 3

Мпр

G 4

50 О -50 -100 -150 -200

Рис. 5. График изменения суммарного приведенного момента

о /к п 1 í in 11 in in ni in in in

щ

[град] О

IМ,

ПР

сил тяжестей

К

в зависимости от угла ' 1 поворота кривошипа.

Литература анализ шарнирно-четырехзвенных механизмов

1. Фролов К.В. Теория механизмов и машин. - переменной структуры с созданием машин высокой М.: Высшая школа, 1987.-496с. мощности. - Бишкек, «Илим», 2005. - 195 с.

2. Зиялиев К.Ж. Кинематический и динамический

и