Виртуальный испытательный стенд для динамического анализа исполнительных механизмов поршневых машин

Стрыгин С.В.

Бозванов М.И.

Гавриков А.М.

Сравнительный динамический анализ механизмов ножничного подъёмника

Ключевые слова: макетирование, рычажные механизмы, ножничные подъёмники.

Введение

В связи с тем, что компьютерные технологии все чаще и в большей мере используются при проектировании и конструировании и позволяют существенно сократить экспериментальные исследования, их внедрение в учебный процесс становится все актуальнее. Эффективный метод обучения студентов при изучении дисциплины «Теория механизмов и машин» (ТММ), включает в себя трехмерное компьютерное моделирование сложных моделей. Данный метод способствует лучшему восприятию предмета, популяризации и распространению научных знаний с многократно усиливающимся эффектом в случае открытого доступа к 3D-документам, размещенным в сети Интернет.

В последнее время широко развито внедрение компьютеров в проектирование и изготовление сложных машин и механизмов. Для систем автоматизированного проектирования (САПР) общепринято обозначение аббревиатурой CAD (от английских слов Computer-Aided Design – конструирование с помощью компьютеров). Программы CAD позволяют также проверять новые принципы и идеи без фактического конструирования и изготовления устройств (виртуальный эксперимент, вычислительный эксперимент).

«T-FLEX CAD» [1] — система автоматизированного проектирования, разработанная компанией «Топ Системы», объединяет в себе параметрические возможности 2D и 3D моделирования. Система работает на основе геометрического ядра Parasolid (до 14-той версии и – ядра собственной разработки с 15-той версии САПР). Рассмотрим пример динамического анализа механизмов поршневых машин средствами программы для инженерного анализа на базе CAD-модели механизма.

Пример исследования динамики исполнительных механизмов        поршневых машин

Виртуальный испытательный стенд для динамического анализа исполнительных механизмов поршневых машин

Трехзвенный синусный механизм (рисунок 1) из базы данных GRABCAD [2], модифицированный для использования в качестве виртуального испытательного стенда исполнительных механизмов поршневых машин выполнен с удлиненным основанием и сдвоенным штоком (рисунок 2). Такие изменения позволяют разместить на общем корпусе стендовый привод и испытуемый механизм.

Рисунок 1 – Компьютерная модель трёхзвенного синусного механизма,

положенная в основу виртуального испытательного стенда

При разработке кинематической сборки твердотельной модели испытательного стенда создавалась виртуальная модель механической системы, включающей в себя тело, принимаемое за неподвижное (стойка), тело, совершающее полноповоротное вращение (кривошип), тело, совершающее поступательное движение (выходное звено – ползун). При этом задаются размеры шарниров (компонентов задачи анализа движения), нагружение «Вращение» - для входного звена (кривошипа), датчики типа «Твёрдое тело» для входного и выходного звеньев.

Рисунок 2 – Трехзвенный синусный механизм из базы данных GRABCAD [2], модифицированный для использования в качестве               виртуального испытательного стенда исполнительных механизмов               поршневых машин

Параметры нагружения «Вращение» подбираются по показаниям датчиков: последовательными испытаниями достигается достаточно равномерное вращение входного звена при минимальной входной мощности (нагружение «Вращение» задаётся с ограниченным моментом, рассчитываемым как отношение мощности к угловой частоте вращения входного звена).