ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ТЕХНОЛОГИЯ • ОБОРУДОВАНИЕ • ИНСТРУМЕНТЫ
Print ISSN: 1994-6309    Online ISSN: 2541-819X
English | Русский

Последний выпуск
Том 20, № 4 Октябрь - Декабрь 2018

Проектирование кулачкового механизма с учетом технологической нагрузки и энергетических затрат

Выпуск № 2 (75) Апрель - Июнь 2017
Авторы:

Подгорный Юрий Ильич,
Скиба Вадим Юрьевич,
Кириллов Александр Всеволодович,
Максимчук Ольга Владимировна,
Скиба Павел Юрьевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1994-6309-2017-2-17-27
Аннотация

Рассматриваются вопросы проектирования кулачковых механизмов. Анализ научной литературы по данному вопросу показывает, что в настоящее время синтез законов движения кулачковых механизмов производится в основном без учета энергетических затрат. Рассматриваются основные критерии, включающие фазовые углы, законы, представленные либо в аналитической форме, либо в виде таблиц профиля кулачка. Целью настоящей работы является разработка методики синтеза законов движения кулачкового механизма с учетом энергетических затрат от полезной нагрузки, момента сил инерции, сил упругости элементов механизма и энергии, развиваемой ведомым звеном. Актуальность исследования обусловлена отсутствием единой методики, позволяющей учитывать энергетические затраты при проектировании механизмов. При проведении исследований рассмотрена расчетная модель батанного механизма ткацкого станка типа СТБ. Для определения энергетических затрат механизма вычислены значения работы, израсходованной на преодоление сил сопротивления от действия технологической нагрузки, работы от сил инерции механизма, энергии, расходуемой на упругие деформации элементов механизма. При проведении расчетов использован математический пакет MathСad. Анализ результатов расчетов указывает, что определенные виды тканей при существующих в настоящее время параметрах конструкции батанного механизма вырабатываться не могут. В результате проведенных исследований предложена методика синтеза кулачковых механизмов для технологических машин, включающая определение энергетических затрат от полезной нагрузки, сил инерции, момента на ведомом валу кулачкового механизма. Теоретические исследования апробированы на модели конкретной машины – станок ткацкий типа СТБ. Синтезирован закон движения механизма прибоя уточных нитей. Предложен новый профиль кулачка в виде таблицы радиусов-векторов. Полученные результаты позволяют разграничить ассортиментные возможности ткацких машин по величине технологического усилия и рекомендовать предприятиям наиболее рациональные режимы работы оборудования.


Ключевые слова: проектирование механизмов, кулачковый механизм, синтез закона движения, деформации конструктивных элементов, несущая система, технологическая машина, энергия деформации, технологическая нагрузка, ткацкая машина СТБ

Список литературы

1. Ondrášek J. The synthesis of a hook drive cam mechanism // Procedia Engineering. – 2014. – Vol. 92. – P. 320–329. – doi: 10.1016/j.proeng.2014.12.129.



2. Myszka D.H. Machines & mechanisms: applied kinematic analysis. – 4th ed. – Upper Saddle River, NJ: Pearson, 2012. – 376 p. – ISBN-10: 0132157802. – ISBN-13: 978-0132157803.



3. Mott R.L. Machine elements in mechanical design. – 5th ed. – Upper Saddle River, NJ: Pearson, 2013. – 816 p. – ISBN-10: 0135077931. – ISBN-13: 978-0135077931.



4. Sateesh N., Rao C.S.P., Janardhan Reddy T.A. Optimisation of cam-follower motion using B-splines // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. – 2009. – Vol. 22, iss. 6. – P. 515–523. – doi: 10.1080/09511920802546814.



5. Vulfson I. Dynamics of cyclic machines. – Cham: Springer International Publ., 2015. – 390 p. – ISBN 978-3-319-12633-3. – doi: 10.1007/978-3-319-12634-0.



6. Rothbart H.A. Cam design handbook. – New York: McGraw-Hill Professional Publ., 2003. – 606 p. – ISBN-10 0071377573. – ISBN-13: 978-0875841830.



7. Faxin L., Xianzhang F. The design of parallel combination for cam mechanism // Procedia Environmental Sciences. – 2011. – Vol. 10, pt. B. – P. 1343–1349. – doi: 10.1016/j.proenv.2011.09.215.



8. Design and analysis of high-speed cam mechanism using Fourier series / C. Zhoua, B. Hua, S. Chenb, L. Mac // Mechanism and Machine Theory. – 2016. – Vol. 104. – P. 118–129. – doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2016.05.009.



9. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: учебник для втузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1988. – 640 с. – ISBN 5-02-013810-X.



10. Вульфсон И.И. Динамика цикловых машин. – СПб.: Политехника, 2013. – 425 с. – ISBN 978-5-7325-1024-9.



11. Dresig H., Vul'fson I.I. Dynamik der mechanismen. – Wien; New York: Springer, 1989. – 328 p. – ISBN 978-3-7091-9036-4. – doi: 10.1007/978-3-7091-9035-7.



12. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин: учебное пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1990. – 592 с. – ISBN 5-02-014188-7.



13. Фролов К.В. Теория механизмов и машин. – М.: Высшая школа, 1987. – 496 с.



14. Fomin A., Paramonov M. Synthesis of the four-bar double-constraint mechanisms by the application of the Grubler's method // Procedia Engineering. – 2016. – Vol. 150. – P. 871–877. – doi: 10.1016/j.proeng.2016.07.034.



15. To the theory of mechanisms subfamilies / A. Fomin, L. Dvornikov, M. Paramonov, A. Jahr // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – Vol. 124. – P. 012055. – doi: 10.1088/1757-899X/124/1/012055.



16. S&A – Expert system for planar mechanisms design / H. Varbanov, T. Yankova, K. Kulev, S. Lilov // Expert Systems with Applications. – 2006. – Vol. 31, iss. 3. – P. 558–569. – doi: 10.1016/j.eswa.2005.09.081.



17. Подгорный Ю.И., Афанасьев Ю.А., Кириллов А.В. Исследование и выбор параметров при синтезе и эксплуатации механизмов технологических машин: монография. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. – 196 с.



18. Исследование и синтез законов движения кулачковых механизмов: монография / Ю.И. Подгорный, А.В. Кириллов, О.В. Максимчук, М.В. Лукин. – Новосибирск: Изд-во НГПУ, 2011. – 219 с.



19. Алехина Г.Б. Многокритериальный синтез кулачковых механизмов с неформальным заданием законов движения толкателя: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.18. – Омск, 2000. – 174 с.



20. Рыбникова Е.В. Динамический синтез кулачковых механизмов с учетом контактного взаимодействия элементов высшей пары: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.18. – Омск, 2005. – 165 с.



21. Лукин М.В. Синтез законов движения кулачковых механизмов на основе гармонических составляющих ряда Фурье: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.18. – Новосибирск, 2007. – 16 с.



22. Подгорный Ю.И. Методы исследования заправок, их синтез и разработка критериев оптимальности условий эксплуатации ткацких станков при формировании плотных тканей: дис. … д-ра техн. наук: 05.19.03; 05.02.13: защищена 20.05.1990: утв. 07.12.1990. – Кострома, 1990. – 541 с.



23. Подгорный Ю.И., Кириллов А.В., Максимчук О.В. Исследование закона движения кулачкового механизма с учетом деформаций конструктивных элементов // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки». – 2014. – № 3. – С. 115–122.



24. Моделирование несущих систем технологических машин / Ю.И. Подгорный, В.Ю. Скиба, А.В. Кириллов, В.Н. Пушнин, И.А. Ерохин, Д.Ю. Корнев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2014. – № 2 (63). – С. 91–99.



25. Выбор конструктивных параметров несущих систем машин с учетом технологической нагрузки / Ю.И. Подгорный, В.Ю. Скиба, А.В. Кириллов, О.В. Максимчук, Д.В. Лобанов, В.Р. Глейм, А.К. Жигулев, О.В. Саха // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2015. – № 4 (69). – С. 51–60. – doi: 10.17212/1994-6309-2015-4-51-60.



26. Определение жесткостных характеристик и энергии деформации несущих систем технологических машин / Ю.И. Подгорный, В.Ю. Скиба, А.В. Кириллов, О.В. Максимчук, Т.Г. Мартынова, Д.В. Лобанов, И.С. Филатов, П.Ю. Скиба // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2016. – № 4 (73). – С. 24–33. – doi: 10.17212/1994-6309-2016-4-24-33.

Благодарности. Финансирование

Работа выполнена при финансовой поддержке в рамках Тематического плана НИР НГТУ по проекту ТП-ПТМ-1_17.

Просмотров: 345