Ю.Б. Рукин, р.А. Жилин, е.Ю. Чернышова дискретное моделирование механизма очистки решет очистителя зерна стационарного

Повышение эффективности интенсивно развивающихся аддитивных технологических процессов создания металлоконструкций является весьма актуальным на протяжение последнего десятилетия. Высокие требования к качеству результата на различных этапах технологического процесса, таких, например, как прототипирование детали, ее изготовление, предполагают выбор оптимального варианта проведения, что невозможно без адекватной математической модели

Привод механизма очистки решет очистителя зерна стационарного ОЗС-50/25/10 состоит из электродвигателя, соединенного при помощи ременной передачи с редуктором. На выходном валу редуктора закреплен кривошип, соединенный с рычажным механизмом при помощи шатуна.

Рычажный механизм состоит из четырех валов, имеющих в средней части кронштейны, с которыми связаны рамки очистки решет. В качестве опор валов использованы подшипники качения. На нижний вал усилие от шатуна передается через рычаг треугольной формы, монолитно соединенный с этим валом и шарнирно соединенный при помощи планок с рычагами трех верхних валов.

При испытании опытных образцов механизма наблюдались случаи поломки валов в их средней части.

Проблема заключается в необходимости выявления и устранения причин разрушения валов для обеспечения надежной работоспособности в течение всего срока эксплуатации очистителя зерна.

Получение наиболее полной и достоверной информации представляется возможным при использовании современных численных методов анализа конструкций.

При проведении структурного анализа механизм очистки решет рассматривается как плоский, вследствие того, что все его звенья совершают движения в плоскостях, параллельных одной общей плоскости.

Структурная схема механизма представлена на рис.1

Рис. 1. Структурная схема рычажного механизма

Структурная формула механизма записывается в виде:

I(1,0)  II(2,3) II(4,7) II(5,8) II(6,9)

Механизм второго класса, так как наивысший класс структурной группы в данной кинематической цепи второй.

Кинематический анализ механизма ведется в предположении постоянства угловой скорости вала кривошипа. Конструктивная модель механизма представлена на рис.2.

Рамки крепления щеток при работе механизма совершают возвратно-поступательное движение и моделируются ползунами, имеющими массу решеток (масса одной решетки 19 кг).

Силы инерции рамок определяются ускорениями кинематических пар сопряжения рычагов валов с рамками крепления щеток.

Рис. 2. Конструктивная модель механизма

Графики составляющих ax, ay и полного ускорения a шарнира 4 для вала I представлены на рис.3.

Рис. 3. Графики ускорений шарнира 4 вала I

Из графиков видно, что максимальное ускорение возникает в момент времени t=0.34 с. Для этого положения валов сила инерции, приложенная к рамке и определяемая этим ускорением, также имеет наибольшее значение.

Силовой анализ позволяет определить значения реакций в кинематических парах для любого момента времени одного полного оборота установившегося движения кривошипного вала. При определении реакций учитываются следующие силы:

1.Сила сопротивления перемещению каждой из четырех рамок крепления щеток очистки решет (Fp=600 Н);

2.Силы инерции звеньев;

3.Силы и моменты трения, возникающие в кинематических парах.

Графики значений реакций (Н) в кинематических парах для вала I и II приведены на рис. 4, 5. Наибольшие значения реакций наблюдаются в момент времени, при котором ускорение точки присоединения рамки с рычагами валов достигает своей максимальной величины. Цифры на графиках, помещенные рядом с кривыми, соответствуют номерам кинематических пар на рис. 2.

Рис. 4. Реакции в шарнирах вала I

Рис. 5. Реакции в шарнирах вала II