Реферат: Теоретичні основи проектування та експериментального дослідження механізмів із зупинкою вихідної ланки Кіницький Ярослав Тимофійович

25-015-02



УДК 519.713 // 658.512 ДРНТІ 28.25.15 // 81.14


Теоретичні основи проектування та експериментального дослідження механізмів із зупинкою вихідної ланки


Кіницький Ярослав Тимофійович, доктор технічних наук , професор, завідувач кафедри, Технологічний університет Поділля.

Параска Георгій Борисович, доктор технічних наук , професор, Технологічний університет Поділля.

Білецький Олександр Олександрович, кандидат технічних наук, доцент, Технологічний університет Поділляю.

^ Смутко Світлана Валеріївна, кандидат технічних наук, доцент, Технологічний університет Поділля.

Cвєтловський Олександр Борисович, старший науковий співробітник, Технологічний університет Поділля.

^ Харжевський В'ячеслав Олександрович, асистент , Технологічний університет Поділля.


Ключові слова: механізм, синтез, зупинка, експеримент.


^ Мета проекту: Мета проекту - розробити загальні чисельні методи геометричного синтезу просторових шарнірно-важільних (ПШВМ) і плоских зубчасто-важільних (ПЗВМ) напрямних механізмів та одержаних на їх базі механізмів із зупинкою вихідної ланки, встановити межі існування цих механізмів, скласти відповідні алгоритми та програми, визначити основні геометричні, кінематичні і динамічні параметри руху вихідної ланки, скласти відповідні довідкові матеріали. які дозволяють здійснити оптимальний синтез механізмів за заданими технологічними та конструктивними умовами, а також розробити сучасні методи і засоби їх експериментального дослідження.

^ Сучасний стан проболеми в світі і в Україні: Характерною особливістю сучасного обладнання легкої, текстильної, поліграфічної, харчової та інших галузей промисловості є використання в них складних технологій, які реалізуються взаємодією декількох (3-4) робочих органів. Механізми, які приводять в рух ці органи повинні, як правило, забезпечувати тривалу зупинку вихідної ланки. Для цього частіше всього використовують кулачкові механізми, які мають ряд суттєвих недоліків. Тривалу зупинку вихідної ланки можуть забезпечити шарнірно-важільні та зубчасто-важільні механізми, але, не дивлячись на значні переваги цих механізмів, вони ще не одержали широкого застосування. Причиною такого стану є багато факторів: 1) синтез таких механізмів досить складний і до кінця ще не розроблений); 2) розробленим методам синтезу механізмів не вистачає системності, загальних методологічних принципів, які б враховували широкі можливості сучасних ЕОМ і дозволили вести оптимальний синтез за заданими кінематичними та динамічними характеристиками; 3) дуже часто вихідними параметрами синтезу вибираються надумані параметри, які конструктору важко передбачити; 4) розроблені методи синтезу за окремими критеріями наведені в джерелах, які не завжди доступні конструкторам (журнальні статті, матеріали конференцій, дисертації, наукові звіти тощо); 5) питання синтезу цих механізмів недостатньо розглядається в навчальних курсах вузів, а окремих посібників чи довідників немає. По даній тематиці останнім часом появляються деякі публікації, які присвячені окремим питанням синтезу цих механізмів, проте комплексних і фундаментальних праць, що були б зручні для конструкторів, немає. Винятком є розроблені авторами чисельні методи синтезу плоских шарнірно-важільних напрямних механізмів, але цього недостатньо, оскільки просторові шарнірно-важільні і зубчасто-важільні механізми мають більші технічні можливості, а в багатьох випадках значно спрощують конструкцію машин і підвищують їх надійність.

^ Основні ідеї, гіпотези, результати попередніх досліджень та розробок, які покладено в основу проекту: На основі аналізу відомих циклових механізмів встановлено, що одним із перспективних напрямків створення механізмів технологічних машин зі складними законами переміщення робочих органів, зокрема з зупинкою, є використання шарнірно-важільних і зубчасто-важільних механізмів, які здатні відтворити широкий спектр діаграм переміщення при забезпечення необхідних технологічних потужностей.

Основною науковою ідеєю, яка буде реалізуватися при розробці цієї теми, є: 1) використання чисельних методів аналізу шатунних кривих вказаних механізмів і вибір таких їх геометричних параметрів, які забезпечують наближення шатунних кривих на деякій ділянці до дуги кола або сфери, що дозволяє проектувати напрямні механізми та механізми з відповідною тривалістю зупинки вихідної ланки; 2) встановлення меж існування таких механізмів; 3) комплексне дослідження найбільш важливих кінематичних й динамічних характеристик досліджуваних механізмів; 4) розробка універсального стенду для експериментальних досліджень механізмів, які дозволяють більш широко використовувати сучасну комп'ютерну техніку; 5) систематизування одержаних результатів досліджень; 5) розробка інженерних методів оптимального синтезу вказаних механізмів за вибраними критеріями; 6) складання довідкових матеріалів (програм для ЕОМ, таблиць, графіків), необхідних для виконання синтезу механізмів.

Колективи кафедр займається дослідженням механізмів із зупинкою вихідної ланки вже більше 35-ти років. Розроблені аналітичні методи синтезу шарнірних механізмів Чебишева за заданими тривалістю і точністю вистою вихідної ланки, кутами передачі, коефіцієнтом зміни середньої швидкості вихідної ланки, мінімальними реакціями в кінематичних парах і максимальним коефіцієнтом корисної дії, складені відповідні програми синтезу цих механізмів для ЕОМ і довідкові матеріали, які дозволяють вести оптимальний синтез механізмів за заданими умовами. З використанням матеріалів цих досліджень опубліковано більше 40 наукових статей, монографія і методичні вказівки для інженерів-конструкторів, захищені 3 кандидатські та 2 докторські дисертації, готуються до захисту ще дві докторські та три кандидатські дисертації.

^ Новизна проекту, етапи виконання, технологічні та технічні аспекти виконання проекту: Вперше пропонується комплексна методика синтезу ПШВМ і ПВЗМ чисельним способом, яка б дозволяла визначати їх оптимальні геометричні параметри при заданих тих чи інших умовах роботи механізмів, а також оперативно проводити експериментальні дослідження основних кінематичних і динамічних характеристик руху ланок з використанням ЕОМ.


Основною проблемою синтезу таких механізмів, які складаються з базового (напрямного) механізму і приєднаної структурної групи (групи Ассура), є синтез базового механізму, оскільки такий синтез можна здійснювати лише наближеними методами, які вимагають складного математичного апарату, що недоступний, як правило, інженерам-конструкторам, і вимагає багато часу на розробку алгоритму обчислень та їх обробки. Для розв'язання цієї задачі пропонуються використати чисельні методи синтезу напрямних механізмів, які добре зарекомендували себе при синтезі плоских шарнірно-важільних напрямних механізмів, і розробити дослідний стенд, який би дозволив оперативно проводити експериментальні дослідження кінематики і динаміки механізмів.

^ Обгрунтування необхідності виконання

В сучасних машинах і приладах одержали широке використання механізми, які забезпечують при безперервному русі вихідної ланки зворотно-обертальний або поступальний рух із зупинкою вихідної ланки. Для цього використовуються, в основному, кулачкові механізми, які поряд з відомими перевагами, мають ряд суттєвих недоліків. При відповідних розмірах ланок, вистій вихідної ланки можуть забезпечувати шарнірно-важільні механізми (ШВМ) або зубчасто-важільні механізми (ЗВМ). Заміна кулачкових механізмів цими механізмами дозволяє значно підвищити надійність і довговічність машин, зменшити зношування їх деталей, спростити технології виготовлення і ремонту механізмів, відпадає необхідність в пристроях для замикання ланок, а в деяких випадках - здійснювати регулювання закону руху вихідної ланки (навіть під час роботи машини). Вказані механізми можуть забезпечувати різну тривалість вистою вихідної ланки, високу їх точність, різні коефіцієнти зміни середньої швидкості і кути розмаху, оптимальні значення основних кінематичних і динамічних параметрів.

Результати досліджень мають як наукове, так і практичне значення, вони будуть використовуватися при проектуванні і дослідженні напрямних механізмів і механізмів із зупинкою вихідної ланки у різних машинах і приладах, особливо це стосується різних машин легкої, текстильної та харчової промисловостей, сільськогосподарських машин, машин-автоматів багатьох галузей народного господарства. Отримані методи-ки, програми та довідкові матеріали нададуть можливість вирішувати досить складні задачі оптимального синтезу механізмів у конструкторських і проектних бюро. Розроблені комп'ютерні програми дозволять більш раціонально використовувати науковий потенціал КБ, досить швидко проводити аналітичне і експериментальне дослідження вже існуючих механізмів, тощо.

Деякі напрацювання за даною тематикою можна ввести в навчальний курс з теорії машин і механізмів при підготовці інженерів-механіків. Основні матеріали наукових досліджень планується опублікувати у наукових журналах, матеріалах науково-технічних конференціях, а можливі винаходи - запатентувати в Україні.


^ Оцінка стану розробки, на якій грунтується проект, %

досліджено та обгрунтовано наукові аспекти 80 %

дослiджено та обгрунтовано технiчнi аспекти проекту 50 %

розроблено робочу документацiю 10 %

дослiджено та обгрунтовано економiчнi аспекти проекту 20 %

наявнiсть матерiально-технiчної бази 70 %

наявнiсть необхiдного персоналу та фахівців 100 %.

Наукові публікації авторського колективу за тематикою проекту:

монографії : 1 ;

статті : 45 ;

авторські свідоцтва : 12 ;

know-how : 2 ;



22.03.12