Параметрический синтез механизма привода вентиляционной форточки теплицы

Несмиянов Иван Алексеевич — Wed, 24 Jan 2018 13:26:24 +0000

Геометрический синтез механизмов как правило направлен на определение геометрических размеров звеньев, обеспечивающих заданное движение выходного звена, при этом важно определить возможность отсутствия попадания механизма в особые положения [1]. Данная задача изначально ставилась только как геометрическая, т.е. необходимо определить размеры кривошипа и шатуна, причем заданы основные размеры коромысла и межосевые расстояния. Внешний вид заданного кривошипно-коромысленного механизма привода форточки теплицы представлен на рис.1.
Основным параметром синтеза механизма привода вентиляционной форточки теплицы являются размер форточки и угол ее открытия. В конкретном случае высота форточки h=870 мм и максимальный угол открытия Ѳ=90⁰ заданы. Дополнительно на механизм наложены ограничения по размещению оси приводного электродвигателя: длина стойки 6 должна быть a=1870 мм, а суммарная длина шатуна x и кривошипа r должна быть мм (рис.2).

Рисунок 1 – Механизм привода вентиляционной форточки: 1-форточка (коромысло); 2- шатун; 3-кривошип; 4-электродвигатель с редуктором; 5-цилиндрические шарниры; 6-стойка.

Согласно кинематической схемы

h=b+e, (1)
x+r=1919. (2)

Рисунок 2 – Кинематическая схема механизма привода форточки

На основании теоремы Пифагора , откуда

(3)

Из выражения (3) однозначно определяется

= 430,88 мм.

Тогда из (1) e = h-b = 439,12 мм.
Рассмотрим положение механизма при Ѳ_max с помощью метода векторного контура [1, 2]
,

. (4)

При заданных известных параметрах системы (4) и с учетом выражения (1) получим

(5)

Система (5) имеет 4 переменных: x, r, α, β
Из ΔOCB₀ (рис.2) однозначно определяется угол δ

Данный угол поворота кривошипа r составит ψ=δ+β, при этом на ψ наложены ограничения ψ≤160⁰, обоснованные конструкцией редуктора. В начальном положении α=δ, отсюда β≤147⁰.
Рассмотрим механизм еще в одном особом положении (рис.3). Для случая, когда r=e при Ѳ_max =90⁰.
Расстояние DO однозначно определяется из ΔODC

Тогда, при e=r , x=1843,07-h=937,07 мм и зная, что r+x=1919 найдем r=1919-x=542,81 ≠e.

Рисунок 3 – Особое положение механизма.

Следовательно, особого положения по рис.3 при e=r механизм занимать не может.
Для обеспечения работоспособности механизма длина кривошипа может принимать значения r≥542,81 мм.
При окончательном выборе длины кривошипа в установленных пределах следует учитывать угол давления ν в кинетической паре B (рис.4)

а) б)
Рисунок 4 – К определению угла давления в кинематической паре: а) общая схема; б) при Ѳ_max =90⁰

Из схемы (рис.4, б) при Ѳ_max =90⁰ (крайнее положение коромысла h) следует, что . Отсюда , где [ν]=60⁰ - допускаемый угол давления [3].
Тогда α≥30⁰, хотя ранее в соответствии с техническим заданием было получено α_min=δ=12,97⁰. Следовательно, геометрические параметры механизма, заданные изначально, не обеспечивают благоприятный режим работы механизма с точки зрения минимальных давлений в шарнирных узлах. Вследствие чего, требуется корректировка исходных данных, что можно добиться изменением расстояний e и a. Для полного же анализа механизма при полученных параметрах необходимо провести его кинематическое и кинетостатическое исследование.

Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации» » угол давления

Параметрический синтез механизма привода вентиляционной форточки теплицы