Hingelõhe ja komponentide paindlikkuse mõju dünaamilisele performatsioonile uurimine ja analüüsimine1

Mehhanismi kliirensi probleem, mis on põhjustatud tootmisvigu ja normaalne kulumine töö ajal, võib põhjustada tugevaid kokkupõrgeid ja mõju ühendatud komponentide alaelementide vahel. See suurendab dünaamilist stressi, kannab vardaid, suurendab elastset deformatsiooni, tekitab müra ja vibratsiooni ning vähendab mehaanilise süsteemi üldist efektiivsust. Paljud teadlased on uurinud paralleelsete mehhanismide dünaamikat liigese lünkade ja paindlikkusega, kuid veel on vaja täiendavat põhjalikku analüüsi.

Näiteks Bauchau jt. pakkus välja tüüpilise kliirensiga meetodi paindlike mitmekehaliste süsteemide kirjeldamiseks kinemaatika abil. Zhao jt. arutas liigendilõhe suuruse mõju kosmoseseeria robotite dünaamilisele jõudlusele. Chen Jiangyi jt. analüüsis paralleelsete mehhanismide dünaamikat liigendiga. Kakizaki jt. Uuris varda paindlikkust arvestades liigendmehhanismide dünaamikat. Ta Baiyan jt. pakkus ja kehtestas liigese lünkade korral jäiga painduva manipulaatori dünaamiline mudel. Need uuringud annavad väärtuslikku teavet paralleelsete mehhanismide dünaamikast, millel on liigendid ja paindlikkus.

Mehhanismi kliirensi küsimuse käsitlemiseks kehtestatakse liigendilõhega mehhanismi dünaamiline mudel. Kuna lünkadega hinged põrkuvad liikumise ajal ja metalliosad on elastsed ja summutavad omadused, kasutatakse mittelineaarset vedru summutavat kontaktjõumudelit ja modifitseeritud Coulombi hõõrdemudelit. Mittelineaarne vedru summutava kontaktjõu mudel arvutab heetzi kontaktmudelil põhineva kontaktjõu ja varruka vahel ning kaalub summutamisest põhjustatud energiakadu. Modifitseeritud Coulombi hõõrdumismudel kirjeldab täpselt hõõrdumist staatilisest hõõrdumisest dünaamilise hõõrdumiseni, arvestades Coulombi hõõrdumist, staatilist hõõrdumist ja viskoosset hõõrdumist.

Hinge lüngadega mehhanismide dünaamiliste omaduste analüüsimisel on vaja kaaluda komponentide paindlikkust. ADAMS -i tarkvaras saab paindlikke komponente konstrueerida kolme meetodi abil: paindliku korpuse diskreteerimine mitmeks jäigaks kehaks, paindlike kehade loomine otse ADAMS/Auto Flex mooduliga või ANSYS -tarkvara ADAMS -iga ühendades ADAMS -iga paindlike komponentide ehitamiseks. Kolmas meetod valitakse selles uuringus, kuna see suudab paremini kajastada paindlike kehade tegelikku liikumist. ANSYS-i kasutatakse paindliku komponendi modelleerimiseks, modaalse analüüsi tegemiseks ja režiimi-neutraalse faili genereerimiseks, mis sisaldab erinevaid parameetreid ja teavet paindliku liikme kohta.

Analüüsi demonstreerimiseks kasutatakse uuringuobjektina 3-RRT paralleelset mehhanismi. Modaalne analüüs viiakse läbi ANSYS -i abil mehhanismi haru ahelatel ja tulemused muudetakse ADAMS -is painduvateks liikmeteks. Mehhanism koosneb fikseeritud platvormist, kolmest haruketist ja liikuvast platvormist. Iga harukett koosneb varrastest, pöörlevatest hingedest ja liikuvatest paaridest. Arvestatakse varraste paindlikkust, samas kui teisi komponente käsitletakse jäikade kehadena. Sõidupaarid on seatud sõiduosaks ja mehhanismi simuleeritakse madalal ja suurel kiirusel.

Analüüsist selgub, et liigendlüngad mõjutavad märkimisväärset mõju jäikade mehhanismide kiirusele ja kontaktjõule, samas kui paindlikkus mõjutab peamiselt mehhanismi kiirust ja kiirendust. Mida suurem on liigendilõhe, seda suurem on kiiruse ja kiirenduse amplituud. Sõidukiirus mõjutab ka mehhanismi dünaamilist jõudlust, suurema kiirusega põhjustavad suuremad muutused ja vähem stabiilsust. Kuid sõltumata mõjutatavatest teguritest jõuavad kontaktjõud, kiirus ja kiirendus järk -järgult püsiseisundisse pärast amplituudimuutuste tegemist.

Kokkuvõtteks võib öelda, et disainilahenduste ja tootmise osas on üliolulised kaalutlused paralleelsete mehhanismide dünaamika ja paindlikkus. Suurte läbipaindekomponentide paindlikkust tuleb arvestada ja liigendi kliirensi ei saa eirata, eriti suure kiirusega töötavate mehhanismide puhul. Nende tegurite mõistmise ja käsitlemisega saab mehaanilise süsteemi jõudlust ja tõhusust märkimisväärselt parandada.