Istraživanje i analiza utjecaja jaza zglobova i fleksibilnosti komponenti na dinamiku1

Problem uklanjanja mehanizma, uzrokovan proizvodnim pogreškama i normalnim habanjem tijekom rada, može dovesti do ozbiljnih sudara i utjecaja između pod-elemenata povezanih komponenti. To povećava dinamički stres, troši šipke, povećava elastičnu deformaciju, stvara buku i vibraciju i smanjuje ukupnu učinkovitost mehaničkih sustava. Mnogi su istraživači proučavali dinamiku paralelnih mehanizama s prazninama i fleksibilnošću šarki, ali još uvijek je potrebna daljnja dubinska analiza.

Na primjer, Bauchau i sur. Predložio je tipičnu metodu zgloba za opis fleksibilnih multi-tijela pomoću kinematike. Zhao i sur. Raspravljao je o utjecaju veličine jaza na zglobove na dinamične performanse robota svemirske serije. Chen Jiangyi i sur. Analizirao je dinamiku paralelnih mehanizama s prazninama sa šarkama. Kakizaki i sur. proučavao je dinamiku svemirskih mehanizama s prazninama sa šarkama, uzimajući u obzir fleksibilnost štapa. On Baiyan i sur. predložio i utvrdio dinamički model krutih fleksibilnog manipulatora u slučaju šarki. Ove studije pružaju vrijedan uvid u dinamiku paralelnih mehanizama s prazninama i fleksibilnošću.

Da bi se riješilo pitanje uklanjanja mehanizma, uspostavljen je dinamički model mehanizma s jaznom zglobova. Budući da će se šarke s prazninama sudariti tijekom pokreta, a metalni dijelovi imaju elastične i prigušive karakteristike, koristi se nelinearni model kontalne sile prigušivanja proljeća i modificirani Coulomb model trenja. Model nelinearnog proljetnog prigušivanja kontalne sile izračunava kontaktnu silu između šarke i rukava na temelju hertzijskog kontaktnog modela i razmatra gubitak energije uzrokovan prigušivanjem. Modificirani Coulomb model trenja točno opisuje trenje od statičkog trenja do dinamičkog trenja, uzimajući u obzir Coulomb trenje, statičko trenje i viskozno trenje.

Prilikom analize dinamičkih karakteristika mehanizama s prazninama sa šarkama, potrebno je razmotriti fleksibilnost komponenti. U ADAMS softveru fleksibilne komponente mogu se konstruirati pomoću tri metode: diskretiziranje fleksibilnog tijela u više krutih tijela, stvarajući fleksibilna tijela izravno s Adams/Auto Flex modulom ili kombinirajući ANSYS softver s ADAMS -om za izgradnju fleksibilnih komponenti. Treća metoda odabrana je u ovoj studiji jer može bolje odražavati stvarno kretanje fleksibilnih tijela. ANSYS se koristi za modeliranje fleksibilne komponente, izvođenje modalne analize i generiranje datoteke neutralne datoteke koja uključuje različite parametre i informacije o fleksibilnom članu.

Da biste pokazali analizu, kao istraživački objekt koristi se 3-RRRT paralelni mehanizam. Modalna analiza provodi se na lancima grana mehanizma pomoću ANSYS -a, a rezultati se pretvaraju u fleksibilne članove u Adams. Mehanizam se sastoji od fiksne platforme, tri lanca grana i pokretne platforme. Svaki lanac grana sastoji se od šipki, rotirajućih šarki i pomičnih parova. Razmatra se fleksibilnost šipki, dok se druge komponente tretiraju kao kruta tijela. Parovi vožnje postavljeni su kao vozni dio, a mehanizam se simulira pri malim i velikim brzinama.

Analiza otkriva da praznine sa šarkama imaju značajan utjecaj na brzinu i kontaktnu silu krutih mehanizama, dok fleksibilnost prvenstveno utječe na brzinu i ubrzanje mehanizma. Što je veća jaza zgloba, veća je amplituda brzine i ubrzanja mijenja se. Brzina vožnje također utječe na dinamičke performanse mehanizma, s većim brzinama što rezultira većim promjenama i manjom stabilnošću. Međutim, bez obzira na utjecajne faktore, kontaktna sila, brzina i ubrzanje postupno dosežu stabilno stanje nakon što su podvrgnute promjenama amplitude.

Zaključno, dinamika paralelnih mehanizama s prazninama i fleksibilnošću šarki ključna su razmatranja u dizajnu i proizvodnji. Fleksibilnost velikih komponenti otklona mora se uzeti u obzir, a klirens šarke ne može se zanemariti, posebno za mehanizme koji djeluju pri velikim brzinama. Razumijevanjem i rješavanjem ovih čimbenika, performanse i učinkovitost mehaničkog sustava mogu se značajno poboljšati.