בחינת וניתוח ההשפעה של פער ציר וגמישות רכיבים על הביצועים הדינמיים1

בעיית פינוי המנגנון, הנגרמת כתוצאה משגיאות ייצור ובלאי תקינה במהלך הפעולה, יכולה להוביל להתנגשויות קשות והשפעות בין תת-אלמנטים של רכיבים מחוברים. זה מגביר את הלחץ הדינאמי, נשחק מוטות, מגביר את העיוות האלסטי, מייצר רעש ורטט ומפחית את היעילות הכוללת של המערכת המכנית. חוקרים רבים חקרו את הדינמיקה של מנגנונים מקבילים עם פערי ציר וגמישות, אך עדיין יש צורך בניתוח מעמיק נוסף.

לדוגמה, Bauchau et al. הציע שיטת ציר פינוי טיפוסית לתיאור מערכות רב-גופיות גמישות באמצעות קינמטיקה. Zhao et al. דן בהשפעת גודל פער הציר על הביצועים הדינמיים של רובוטים של סדרות החלל. Chen Jiangyi et al. ניתח את הדינמיקה של מנגנונים מקבילים עם פערי ציר. Kakizaki et al. בחן את הדינמיקה של מנגנוני החלל עם פערי צירים, בהתחשב בגמישות המוט. הוא Baiyan et al. הציע וביסס את המודל הדינאמי של המניפולטור הגמיש הנוקשה במקרה של פערי ציר. מחקרים אלה מספקים תובנות חשובות לדינמיקה של מנגנונים מקבילים עם פערי צירים וגמישות.

כדי לטפל בסוגיית פינוי המנגנון, נקבע מודל דינאמי של המנגנון עם פער ציר. מכיוון שצירים עם פערים יתנגשו במהלך תנועה וחלקי מתכת יש מאפייני אלסטיים ודיבוי, משתמשים במודל כוח מגע של דעיכת קפיץ לא לינארית ומודל חיכוך קולומב שונה. מודל כוח המגע של דעיכת האביב הלא -לינארית מחשב את כוח המגע בין סיכת הציר לשרוול על בסיס מודל המגע הרציאני ושוקל אובדן אנרגיה הנגרם כתוצאה מדעיכה. מודל החיכוך של קולומב שהשתנה מתאר במדויק חיכוך מחיכוך סטטי לחיכוך דינאמי, בהתחשב בחיכוך קולומב, חיכוך סטטי וחיכוך צמיגי.

בעת ניתוח המאפיינים הדינמיים של מנגנונים עם פערי ציר, יש לקחת בחשבון את הגמישות של הרכיבים. בתוכנת ADAMS, ניתן לבנות רכיבים גמישים באמצעות שלוש שיטות: שיקול הדעת הגוף הגמיש לגופים קשיחים מרובים, יצירת גופים גמישים ישירות עם מודול ADAMS/Auto Flex, או שילוב תוכנת ANSYS עם ADAMS לבניית רכיבים גמישים. השיטה השלישית נבחרה במחקר זה מכיוון שהיא יכולה לשקף טוב יותר את התנועה בפועל של גופים גמישים. ANSYS משמשת למודל הרכיב הגמיש, לבצע ניתוח מודאלי וליצור קובץ נייטרלי במצב הכולל פרמטרים ומידע שונים על החבר הגמיש.

כדי להדגים את הניתוח, מנגנון מקביל 3-RRRT משמש כאובייקט המחקר. ניתוח מודאלי נערך על שרשראות הענפים של המנגנון באמצעות ANSYS, והתוצאות מומרות לחברים גמישים ב- ADAMS. המנגנון מורכב מפלטפורמה קבועה, שלוש שרשראות סניפים ופלטפורמה נעה. כל שרשרת ענף מורכבת ממוטות, צירים מסתובבים וזוגות נעים. הגמישות של המוטות נחשבת ואילו רכיבים אחרים מתייחסים כאל גופות נוקשות. זוגות הנהיגה מוגדרים כחלק הנהיגה, והמנגנון מדומה במהירות נמוכה וגבוהה.

הניתוח מגלה כי פערי צירים משפיעים משמעותית על המהירות וכוח המגע של מנגנונים נוקשים, ואילו הגמישות משפיעה בעיקר על המהירות וההאצה של המנגנון. ככל שפער הציר גדול יותר, כך משרעת המהירות וההאצה גדולה יותר. מהירות הנהיגה משפיעה גם על הביצועים הדינמיים של המנגנון, עם מהירויות גבוהות יותר וכתוצאה מכך שינויים גדולים יותר ופחות יציבות. עם זאת, ללא קשר לגורמים המשפיעים, כוח המגע, המהירות וההאצה מגיעים בהדרגה למצב קבוע לאחר שעברו שינויי משרעת.

לסיכום, הדינמיקה של מנגנונים מקבילים עם פערי ציר וגמישות הם שיקולים מכריעים בתכנון וייצור. יש לקחת בחשבון את הגמישות של רכיבי הסטה גדולים, ולא ניתן להתעלם ממספר הציר, במיוחד עבור מנגנונים הפועלים במהירות גבוהה. על ידי הבנת וטיפול בגורמים אלה, ניתן לשפר משמעותית את הביצועים והיעילות של המערכת המכנית.