ПРОСТЫЕ ДЛЯ ТММ МЕХАНИЗМЫ С ВНУТРЕННИМИ

Обсуждение
УДК 621.221. 2.001.4
А.В. АЩЕУЛОВ
ПРОСТЫЕ ДЛЯ ТММ МЕХАНИЗМЫ
С ВНУТРЕННИМИ ВХОДАМИ
ОКАЗЫВАЮТСЯ СЛОЖНЫМИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
В первом номере журнала «Теория механизмов и машин» Семенов Ю.А. в
статье «Применение машин и механизмов с внутренними входами» [1] очень
объективно проиллюстрировал области машиностроения, в которых специалисты ТММ
могли бы оказать свою квалифицированную помощь при расчетах и конструировании
механизмов. Хочется его поддержать и показать, с какими вопросами в реальном
процессе конструирования отдельных механизмов приходится сталкиваться
машиностроителям.
Санкт-Петербургские разводные мосты по принятой классификации относятся к
раскрывающимся разводным мостам с неподвижной осью вращения и стационарно
закрепленным противовесом. Рассмотрим кинематические схемы основных
механизмов разводных мостов с использованием гидропривода возвратнопоступательного движения. Структурный анализ этих механизмов показал, что, в
зависимости от места расположения силового гидроцилиндра, можно выделить три
основные кинематические схемы: с расположением силового гидроцилиндра со
стороны хвостовой части крыла (рис.1, а); с расположением силового гидроцилиндра
со стороны пролетного строения крыла (рис.1, б); схемы, в которых поворот крыла
осуществляется двумя гидроцилиндрами (рис.1, в).

О
ось вращения
крыла

А
А
О
ось вращения
крыла
ось крепления
штока
гидроцилиндра
ось крепления
штока гидроцилиндра
а)
Опора корпуса
гидроцилиндра
Опора корпуса
гидроцилиндра
В
б)
В
ось вращения

А1
О
А
ось крепления
штока гидроцилиндра
Опора корпуса
гидроцилиндра
в)
1
2
В1
В
Рис.1.Конструкции приводных механизмов.
 - угол поворота крыла
В теории механизмов и машин эти механизмы объединены единым названием –
кулисные, но мы видим в них различия. В частности, обращает на себя внимание
кинематическая схема (рис.1, в), в которой прямая, соединяющая точки А1 и А
76
http://tmm.spbstu.ru
Простые для ТММ механизмы с внутренними входами оказываются …
крепления штоков гидроцилиндров, либо пересекает ось вращения крыла (Литейный
мост), либо смещена относительно нее (Большеохтинский мост). Это обстоятельство
существенно влияет на устойчивую работу гидропривода.
Возникает задача введения в ТММ дополнительной классификации механизмов.
Делать это машиностроителям нелогично. Специалисты ТММ должны сказать свое
слово.
Геометрический, кинематический и силовой анализы механизмов проводятся
для машин с известной, определенной или заданной структурой механизмов. Очень
привлекательными представляются методы анализов, предлагаемые М.З.Коловским и
А.Н. Евграфовым в статье «О некоторых направлениях модернизации курса ТММ» [2].
На практике создания механизмов все выглядит гораздо проще. Структура механизмов
не известна, требуется провести синтез механизмов и очень «быстрый» анализ каждой
схемы, варианта, подварианта механизма. Если применять все современные методы
анализа, то на выходе будем иметь большие по объему расчетные материалы, большие
сроки выполнения проектных работ, низкий КПД этапа проектирования. Учитывая
современные
требования по очень сжатым срокам освоения новой техники,
большинство известных нам организаций в области машиностроения используют в
своей практике «дедовские», упрощенные методы анализа. Для внедрения современных
методов требуется разработка систем автоматизированного проектирования (САПР). К
сожалению, многие специалисты отдают сегодня предпочтение в САПР специальным,
очень узким расчетам, забывая о необходимости поднять общеинженерный уровень
автоматизированных расчетов и не только ТММ, но и деталей машин и т.п.
В гидрофицированных механизмах к расчетам параметров механических
элементов добавляются расчеты по определению гидравлических параметров.
Вернемся к рис.1. Значительные усилия проектировщиков направляются на то, чтобы
определить оптимальную геометрию установки гидроцилиндров. Положение
относительно оси поворота крыла нижней точки крепления гидроцилиндра к
неподвижной опоре моста, через которую проходит ось его качания, а также положение
точки присоединения проушины штока к подвижной оси крыла, определяются с учетом
ряда критериев, включая максимальное давление в цилиндре, потребный типоразмер
цилиндра, изгибающие усилия на цилиндре. Кроме этого, учитываются реакции связей
со стороны неподвижной опоры моста в месте крепления и со стороны конструкции
крыла. Оптимизация геометрии установки гидроцилиндров включает в себя анализ в
соответствии со следующими исходными предпосылками:
 при удалении линии действия цилиндра от оси поворота крыла
увеличивается эффективное плечо силы и, следовательно, уменьшается
усилие на цилиндре, требуемое для поворота или удержания крыла;
 при удалении линии действия цилиндра от оси поворота крыла
увеличивается
требуемая длина хода цилиндра и, следовательно,
возрастает длина продольного изгиба цилиндра;
 при удалении действия цилиндра от оси поворота крыла увеличивается
требуемая длина хода цилиндра и, следовательно, возрастает длина
самого гидроцилиндра;
 при увеличении длины хода цилиндра увеличивается требуемый для
раскрытия моста расход рабочей жидкости в гидросистеме, что ведет к
снижению её КПД.
Таким образом, у проектировщика возникает большое количество расчетных
случаев, и для каждого из них требуется выполнить кинематический и силовой
расчеты, т.к. только в сравнении можно принять правильное решение. Без
автоматизации расчетного процесса выполнять практическое проектирование даже
таких несложных механизмов очень трудоемко.
Теория Механизмов и Машин. 2003. №2.
77
Обсуждение
Объединение
усилий
специалистов
разных
дисциплин
–
общемашиностроительных
и специальных – вместе с профессиональными
программистами позволит существенно продвинуть отечественное машиностроение.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Семенов Ю.А. Применение машин и механизмов с внутренними входами //
Теория механизмов и машин. 2003, №1. с. 30-54.
2. Коловский М.З., Евграфов А.Н. О некоторых направлениях модернизации
курса ТММ // Теория механизмов и машин. 2003, №1. с. 3-29.
78
http://tmm.spbstu.ru