ПРО НЕПЕРІОДИЧНІ КОЛИВАННЯ ПРИ ДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕННЯХ ВИКОНАВЧОГО МЕХАНІЗМУ МОБІЛЬНИХ ВЕРСТАТІВ З ПАРАЛЕЛЬНОЮ КІНЕМАТИКОЮ

УДК:621.913

DOI:10.25140/2411-5363-2017-4(10)-9-15

Автор:

Ковалевський Сергій Вадимович, Донбаська державна машинобудівна академія (вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, 84313, Україна)

Ковалевська Олена Сергіївна, Донбаська державна машинобудівна академія (вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, 84313, Україна)

Мова статті: українська

Анотація:

Aктуальність теми дослідженняОсобливе місце у розвитку механоскладального виробництва посідає обладнання, засноване на механізмах з паралельної кінематикою. Їх переваги проявляються в їх малій металоємності, енергоємності, динамічності, а також у кінематичних можливостях. Однак однією з важливих задач при конструюванні таких верстатів є динамічний аналіз виконавчої ланки, тому дослідження в цьому напрямку є актуальним.

Постановка проблеми. При прогнозуванні експлуатаційних характеристик мобільних верстатів-роботів на основі механізмів з паралельною кінематикою динамічний аналіз виконавчої ланки верстатної системи являє собою важливу задачу, рішення якої доцільно виконувати на основі залучення коштів імітаційного моделювання поведінки стрижневих просторових конструкцій.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. На основі проведеного аналізу останніх досліджень можна зробити висновок, що при конструюванні машин і механізмів вирішальну роль у виборі параметрів майбутнього виробу має обґрунтоване прогнозування його експлуатаційних показників, засноване на силових розрахунках. При цьому показники очікуваної точності виконавчих рухів виробу визначаються виходячи з обраних розрахункових схем, які засновані на припущеннях, що дозволяють звести їх до вирішуваних математичних конструкцій – рівнянням статики і динаміки.

Виділення не вирішених раніше частин загальної проблемиЗдебільшого припущення у розрахунках при конструюванні верстатів дозволяють знаходити спільні рішення, які засновані на усталених режимах функціонування виробу, але не беруть до уваги деякі випадки, які становлять практичний інтерес і не є тривіальними. Це стосується, передусім, динамічних процесів, які можуть супроводжувати проектований виріб.

Постановка завданняПровести аналіз виконавчої частини машинної системи на основі залучення засобів симуляційної поведінки просторових структур.

Виклад основного матеріалу. У процесі дослідження було запропоновано схему розрахунку, яка дозволила провести аналіз динаміки конструктивних особливостей і представлятиме просторову систему мас, що підвішується у просторі на гнучких елементах з параметрами жорсткості cx, cy, cz та затуханням hx , hy, hz. Для цієї системи в межах малих амплітуд було зазначено, що частота правильних коливань f0 може бути розрахована із залежності частоти від маси і жорсткості.

Наведено схему динамічного аналізу виконавчої гілки машини з паралельною кінематикою, що складається з тіла маси м, підвешеного на двох пружинах з жорсткістю c1 і c2. Для цієї схеми враховується математичний опис гармонічного осцилятора, який є виконавчою ланкою мобільної машини, якщо взяти до уваги обурений ефект.

Для вивчення особливостей динаміки завантаженої виконавчої частини мобільної машини в комп’ютерному середовищі Simulink було створено імітаційну модель. При заданих значеннях отримана реакція моделі на примусові гармонічні коливання. Величина амплітуд у такій моделі не перевищує 2 мм, однак заслуговують на увагу коливання квазівипадкової природи, хоча рівноважний ефект має синусоїдальну форму.

Висновки. Отриманий результат дозволяє припустити, що коливання з широким спектром частот та амплітуди виникають у виконавчій ланці мобільної машини, що може викликати резонанс елементів технологічної системи на широкому діапазоні частот. Такий режим роботи мобільних машин з механізмами паралельної кінематики повинен бути врахований при проектуванні технологічних процесів та технологічної підготовки виробництва для забезпечення продуктивності та точності обладнання протягом усього його терміну служби.

Ключові слова:

динамічний аналіз, інтелектуальні верстати-роботи, паралельна кінематика

Список використаних джерел:

  1. Aubry S. Breathers in nonlinear lattices: Existence, linear stability and quantization / S. Aubry // Physica D. – 1997. – Vol. 103. – Pр. 201250.

  2. Friesecke G. Existence theorem for solitary waves on lattices / G. Friesecke, J. Wattis // Commun. Math. Phys. – 1994. – Vol. 161. – Pр. 391–418.

  3. Iooss G. Traveling waves in a chain of coupled nonlinear oscillators / G. Iooss, K. Kirschgässner // Commun. Math. Phys. – 2000. – Vol. 211. – Pр. 439–464.

  4. Kreiner C.-F. Heteroclinic travelling waves for the lattice sine-Gordon equation with linear pair interaction / C.-F. Kreiner, J. Zimmer // Discrete and continuous dynamical systems. – 2009. – Vol. 25, Number 3, November. – Pр. 117.

  5. Smets D. Solitary waves with prescribed speed on infinite lattices / D. Smets, M. Willem // J. Funct. Anal. – 1997. – Vol. 149. – Pр. 266–275.

  6. Афонин В. Л. Обрабатывающее оборудование на основе механизмов параллельной структуры / В. Л. Афонин, П. В. Подзоров, В. В. Слепцов ; под общ. ред. В. Л. Афонина. – М. : Изд-во МГТУ Станкин, Янус; К., 2006. – 452 с.

  7. Кириченко А. М. Проведення до зони обробки жорсткості та податливості обладнання з механізмами паралельної структури / А. М. Кириченко // Вісник Національного технічного університету Україні «Київський політехнічний інститут». Серія «Машинобудування». – 2010. – № 59. – С. 205210.

  8. Технологічне обладнання з паралельною кінематикою навчальний посібник для ВНЗ / В. А. Крижанівський, Ю. М. Кузнєцов, І. А. Валявський, Р. А. Скляров ; під ред. Ю. М. Кузнє­цова. – Кіровоград, 2004. – 449 с.

  9. Акимов О. О. Дослідження впливу пружності ресорного кріплення тарілок на їх амплітуді вимушених коливань / О. О. Акимов, О. Л. Ігнатенков, Є. К. Платонов // V Міжнародна науково-практична конференція 19–22 травня 2015 року «Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем». – Чернігів : ЧНТУ, 2015. – С. 167–170.

  10. Смирнов В. А. Кинетостатическое моделирование энергоэффективного управления оборудованием с параллельной кинематикой / В. А. Смирнов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение».  2010. Вып. 16, № 29.  С. 6570.

  11. Смирнов В. А. Повышение производительности обработки на оборудовании с параллельной кинематикой / В. А. Смирнов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение».  2010.  Вып. 15, № 10 (186).  С. 7276.

  12. Струтинський В. Б. Теоретичний аналіз жорсткості шестикоординатного механізму паралельної структури / В. Б. Струтинський, А. М. Кириченко // Вісник Національного технічного університету Україні «Київський політехнічний інститут». Серія «Машинобудування». – 2009. – № 57. – С. 198–207.

Завантажити