Номер части:
Журнал
ISSN: 2411-6467 (Print)
ISSN: 2413-9335 (Online)
Статьи, опубликованные в журнале, представляется читателям на условиях свободной лицензии CC BY-ND

МЕХАНИЗМЫ С ОСОБОЙ СТРУКТУРОЙ В АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ



Науки и перечень статей вошедших в журнал:
DOI:
Дата публикации статьи в журнале:
Название журнала: Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале, Выпуск: , Том: , Страницы в выпуске: -
Данные для цитирования: . МЕХАНИЗМЫ С ОСОБОЙ СТРУКТУРОЙ В АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ // Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале. Технические науки. ; ():-.

Работа посвящена пространственным шарнирным механизмам, имеющим только вращательные шарниры и их практическому использованию в автоматизированных процессах различных направлений.

Следует отметить особенность механизмов этой группы. Образовать их обычной комбинацией звеньев весьма затруднительно, даже невозможно, поскольку звенья не проворачиваются. Объясняется это тем, что механизмы с вращательными шарнирами могут существовать только при согласованных угловых и линейных параметрах звеньев, «угадать» которые обычным методом исследования практически невозможно.

В технике были известны сферические механизмы, в частности, механизм Кардана – Гука, который сейчас широко используется в технике для передачи движения, ранее использовался для подвеса морских компасов.

Можно утверждать, что механизмы этой группы создавались отдельными учеными  как изобретения. Именно так был открыт теоретически в 1903 г. английским математиком Беннеттом четырехзвенный пространственный механизм, оси шарниров которых скрещены (не параллельны и нигде не пересекаются) под разными углами, впоследствии механизм стали называть именем ученого [1]. Беннетт пытался изготовить модель механизма, но звенья его не проворачивались, поэтому автор сомневался в практическом использовании механизма.

Статья Беннетта послужила толчком к исследованию механизма другими отечественными и зарубежными учеными. Однако ни одному ученому не удавалось изготовить механизм Беннетта и другие механизмы не только  в производственном варианте, но и в моделях. Здесь существовал существенный разрыв между теоретическими разработками ученых и практическим воплощением механизмов в технике.

Только 75 лет спустя казанским ученым Б.В.Шитикову и П.Г.Мудрову удалось найти способ изготовления моделей, а затем и производственных устройств на базе механизмов [2].

Можно отметить, что пространственные механизмы с вращательными шарнирами получили путевку «в жизнь, в производство» от ученых кафедры теории механизмов и машин Казанского государственного аграрного университета, чьи разработки являются приоритетными на мировом и отечественном уровнях [3,4,5,6,7,8,9].

Несмотря на бурное развитие техники, эта группа механизмов определилась и утвердилась практически за последние годы сотрудниками только одной кафедры. За это время разработана теория пространственных механизмов с вращательными шарнирами, в том числе:

— разработан способ структурного синтеза многозвенных механизмов, исследована как теоретически, так и экспериментально структура четырехзвенных, пятизвенных, шестизвенных, семизвенных и дифференциальных механизмов,

решена проблема создания многозвенных механизмов с наперед заданными свойствами. Предложены четыре способа образования 5, 6, 7, дифференциальных и многозвенных механизмов;

-разработаны способы кинематического и динамического исследования механизмов всех групп, исследовано внешнее давление подвижных звеньев на станину, предложено несколько способов уравновешивания механизмов;

-разработан синтез механизмов в зависимости от функционального назначения;

-разработана технология изготовления устройств для мелкосерийного и индивидуального производств;

-разработана теория создания пространственных перемешивающих устройств: четыре направления проектирования аппаратов с мешалкой, семь новых классификационных групп пространственных смесителей  и семь групп объектов новой техники;

-предложено и разработано более 100 новых механизмов и устройств на их базе, защищенные 103 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения;

-только на базе механизма Беннетта создано 34 устройств на уровне изобретений, кроме этого механизм Беннетта явился «строительным модулем» в образовании новых многозвенных механизмов и устройств на их базе;

-от механизма Беннетта началось и развилось новое научное направление в теории пространственных механизмов, которых сто лет назад было менее десяти;

-внедрено более 50 устройств на сельскохозяйственных и промышленных предприятиях России и Украины;

Трудность становления и развития механизмов окупилась разнообразием полезных свойств, по числу которых они не имеют себе равных среди других известных механизмов, которых насчитываются тысячи.

В данной статье приведем только часть сведений о практическом использовании механизмов данной группы в производственных автоматизированных процессах.

В технологическом процессе приготовления комбикорма для птицефабрик в смесь добавляют микродобавки и витамины (2кг на 1 т комбикорма), причем процесс должен осуществляться непрерывно. Для равномерного смешения микродобавок использован пространственный смеситель на базе механизма Беннетта (рисунок 1). Он имеет емкость1, два кривошипа  2 и 3 и станину 4. Кривошипы 2 и 3 полые, с ведущим кривошипом 2 связан подающий патрубок 5, с заслонкой 6. С ведомым кривошипом 3 соединен приемный патрубок 7 с заслонкой 8.

На ведущем кривошипе 2 жестко закреплен шкив 9, второй шкив 10 закреплен на валу источника привода 11 (мотор-редуктор или электродвигатель с редуктором).

Перемешиваемый материал подается в емкость 1 через подающий патрубок 5, готовая смесь выводится через полый ведомый кривошип 3 и патрубок 7. Количество подающего и выводящего материала регулируется заслонками 6 и 8.

Данное устройство без переналадок можно использовать в линиях  для очистки различных деталей в машиностроении, мойки корнеклубней в сельскохозяйственном производстве и т.п.

Механизм эффективно может копировать различные движения, например, траекторию ковша землеройной машины (рисунок 2). Ковш жестко закреплен на продолжении шатуна механизма Беннетта, параметры которого синтезированы на заглубление ковша в грунт, захват грунта, отвод ковша с грунтом в сторону, выгрузку грунта. На рисунке 3 показана траектория ковша: на участке ab ковш заглубляется в грунт под острым углом, затем на участке bc движется горизонтально. На участке abc происходит заполнение ковша грунтом, на участке cde – выглубление ковша, отвод его в сторону и подъем на определенную высоту. На участке ef ковш значительно наклоняется, днище устанавливается под углом 80-850 к горизонтальной поверхности и резко отводится назад – происходит выгрузка массы грунта. На участке fa ковш возвращается в исходное положение и цикл повторяется. При этом скорость рабочего хода в 2,5…4,0 раза меньше скорости холостого хода.  Дальность выгрузки можно регулировать изменением длины кривошипов и несущего рычага (шатуна). Устройство можно использовать в режиме рытья траншей.

При определенных параметрах звеньев механизма Беннетта  точки его шатуна копируют движение крыла птиц при полете.

Следующий пример — использование шестизвенного механизма в роботах, манипуляторах и в грузозахватных устройствах, где необходимо осуществить точный схват предметом разнообразной формы.

На рисунке 4 показано устройство при удержании груза, на рисунке 5 – положение захвата  в раскрытом положении.

Захват состоит из ведущего кривошипа 1, соединенного шарнирно со звеньями 2,3,4,5 и станины 6. Все звенья имеют одинаковое кратчайшее расстояние между осями шарниров, т.е. ℓ1=ℓ2=ℓ3=ℓ4=ℓ5=ℓ6=ℓ. Угол скрещивания осей шарниров нечетных звеньев 1,3,5 одинаковы, т.е. α135=α и меньше 900. Угол скрещивания β осей шарниров четных звеньев 2,4,6 дополняют до 1800 угол скрещивания осей шарниров нечетных звеньев, т.е. β=1800-α (на рисунках 4 и5 углы не показаны).

К концам нечетных звеньев 1,3 и 5 жестко крепятся зажимные губки 7.8 и 9 (губки могут выполняться заодно со звеньями, сообразуясь с технологией изготовления). Захватные части губок могут выполняться в разных вариантах: плоскими, рифлеными, фигурными, пружинными и т.д.

Схват груза осуществляется следующим образом. От источника привода вращение передается ведущему кривошипу 1 и звеньям 2,3,4 и 5, захватные губки 7,8 и 9 одновременно поворачиваются относительно звеньев 2,4 и 5, а звенья 7 и 8 будут перемещаться навстречу друг другу, т.е. захват закрывается и зажимает объект с трех сторон.

При противоположном вращении кривошипа 1 звенья движутся  в обратном направлении и губки 7,8 и 9 раскрываются (рисунок 5).

Если манипулятор работает только с одним видом груза, то можно отрегулировать закрытие и открытие губок при одном направлении вращения кривошипа 1,что очень важно при автоматическом режиме работы.

Механизмы могут успешно использоваться вместо эллиптических колес, причем при пересекающихся, скрещивающихся и параллельных осях вращения.

  Возникает проблемный вопрос, почему за двухтысячилетний период механизмы с большим трудом развивались и практически  не использовались в технике? На наш взгляд причины следующие.

— Механизмы этой группы обычной комбинацией звеньев создать трудно и практически невозможно.

— Механизмы статически неопределимы (трижды, дважды и один раз) и формально не должны существовать, поэтому ученые и практики мало  уделяют им внимание.

— Механизмы могут существовать при строго согласованных угловых и линейных параметрах и соотношениях между ними, которые необходимо определять.

— Изготовление  механизмов и устройств на их базе имеет особую специфику (Ноу-Хау), без знания которой изготовление работоспособной конструкции практически невозможно.

— Ни у нас в стране, ни за рубежом  нет, ни ученых, ни научных школ, которые серьезно занимались бы комплексным исследованием, изготовлением и внедрением  этих механизмов в производство.

— В подготовке инженеров технического профиля имеется существенный пробел, так как в издаваемых учебниках по ТММ об этих механизмах нет даже элементарных сведений.

              Выводы.

— На мировом и отечественном уровнях такие механизмы пока исследуются только теоретически, нет сведений о изготовленных в металле механизмов и производственных устройств на их базе, использующихся в технике. Здесь уместно привести изречение А.В.Суворова «Теория без практики мертва …».

— Создано новое научное направление в теории пространственных механизмов с одними вращательными шарнирами сотрудниками только одной кафедры ТММ Казанского государственного аграрного университета, разработки которых имеют отечественный и мировой приоритеты. Сотрудниками кафедры защищено 4 докторских диссертаций (Мудров П.Г., Мудров А.Г., Галиуллин Ш.Р., Яруллин М.Г.), 9 кандидатских (П.Г.Мудров, А.Г.Мудров, А.П. Жарковский, А.П.Мудров, М.Г.Яруллин, Ш.Р. Галиуллин, С.М.Яхин, Б.К.Хуснутдинов, И.М.Киямов), опубликовано 6 монографий, более 100 статей в различных изданиях, на 103 устройств получены авторские свидетельства и патенты, около 50 устройств внедрены в производство.

— Механизмы только с вращательными шарнирами имеют обширные высокоэффективные многофункциональные свойства, которых нет у механизмов других многочисленных групп. К большому сожалению, эти механизмы пока практически не востребованы в проектных и конструкторских организациях нашей страны в виду их неизвестности.

— Не только инженерно-технические кадры, но даже авторы статей и диссертаций  вообще не знакомы с публикациями казанских ученых (об этом свидетельствует отсутствие в своих теоретических  работах по данным механизмам ссылок на  наличие более ста новых механизмов и изобретений этой группы, изготовленные и внедренные  производственные устройства в различных разделах техники).

               Список литературы

  1. 1. Bennett, G.T. A new mechanism. «Engineering», London, v.76, 1903, p.777-778.
  2. Мудров П.Г. Пространственные механизмы с вращательными парами / П.Г. Мудров. – Казань: Изд-во Казанского государственного университета, 1976. – 264 с.
  3. Мудров П.Г. Исследование пространственных шарнирных механизмов с особой структурой и их внедрение в машиностроении: Автореферат дисс. докт. техн. наук: 05.02.18 / П.Г. Мудров. — М.: ИМАШ, 1979. — 44 с.
  4. Мудров А.Г. Пространственные механизмы с особой структурой / А.Г. Мудров. – Казань: РИЦ «Школа», 2003. – 300 с.
  5. Мудров А.Г. Разработка пространственных перемешивающих устройств нового поколения, применяемых в сельском хозяйстве и промышленности: Автореферат дисс. докт. техн. наук: 05.02.18 / А.Г. Мудров. — Казань: КГСХА, 1999. —  44 с.
  6. Мудров А.Г. Пространственные механизмы с особой структурой (Исследование) / А.Г. Мудров. – Казань: РИЦ «Школа», 2004. – 180 с.
  7. Мудров А.Г. Пространственные перемешивающие устройства / А.Г. Мудров. — Казань: Таткнигоиздат, 1984. — 179 с.
  8. Мудров А.Г. Механизм Беннетта и использование его в технике / А.Г. Мудров. – Казань: КГСХА, 1999. – 80 с.
  9. Мудров А.Г. Практическое использование механизма Беннетта в технике/ The Eigth IFToMM International Symposium on Theory of Machines   and Mechanisms. SYROM 2001. Bucharest-ROMANIA, 2001. Vol.11, pp.221-228.[schema type=»book» name=»МЕХАНИЗМЫ С ОСОБОЙ СТРУКТУРОЙ В АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ» author=»Мудров Александр Григорьевич, Мудрова Анна Александровна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-16″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]
Список литературы:


Записи созданы 9819

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх
slot thailand slot terpercaya slot dana jendralsmaya slot maxwin slot server luar demo slot slot 4d slot terbaru slot gacor slot deposit pulsa dragonslot99 slot88 selotgacorku slot thailand slot terbaru data hk slot gacor
404: Not Found