Построение КПМ
Построение эффективно работающих кривошипно- ползунных устройств, несмотря кажущуюся простоту их конструкции, требует большой расчетной и конструкторской работы.
В ее ходе учитывают такие моменты, как:
- эффективность и коэффициент полезного действия;
- рациональное использование материалов, оптимальные весогабаритные характеристики;
- финансовые параметры производства и использования устройства;
- надежность и периодичность технического обслуживания;
- точность работы и виброактивность;
- безопасность и охрана труда.
Поскольку перечисленные аспекты взаимосвязаны и влияют друг на друга, проектирование ползунного четырехзвенного механизма представляет собой многоэтапный итеративный процесс. Зачатую конструктору приходится возвращаться на более ранний этап проектирования рычажного механизма и уточнять параметры схемы по результатам расчетов на более поздних стадиях процесса.
Иногда даже приходится менять вид кривошипно- ползунного механизма. В высокооборотных дизелях требуется снизить скорость движения поршня на некоторых фазах рабочего цикла. Как правило, это требуется при прохождении верхней части цилиндра, чтобы обеспечить более полное сгорание топливной смеси. Для этого применяют дезаксиальную схему кривошипно-ползунного устройства. В ней оси цилиндров расположены со смещением смещена относительно оси коленвала на некоторое расстояние по ходу вращения.
В ней прицепного шатун бокового цилиндра сопряжен с шатуном главного цилиндра. Это позволяет снизить вес, размеры и момент инерции части подвижных звеньев.
Построение включает в себя такие расчетно- модельные процедуры, как:
- кинематический расчет, оптимизация числа кинематических пар;
- силовое моделирование;
- статический расчет, включая уравновешивание.
Обязательным этапом является проверка на соответствие нормам безопасности и охраны труда.
Традиционный расчет и построение такого сложного механизма, как кривошипный, представляет собой трудоемкий процесс, требующий от конструктора внимательности и достаточного опыта. Современные элементы программных продуктов семейства CAD — CAE позволяют избавиться от большей части рутинных и однообразных ручных операций, графических построений и расчетов. Конструктору достаточно выбрать из библиотеки трехмерную модель того или иного типа кривошипно- ползунной пары и провести параметрическое моделирование, задав необходимые размеры. Модуль графической симуляции проведет и статическое уравновешивание, и кинематический расчет, и выдаст рекомендации по оптимизации звеньев.
Устройство и принцип действия одинарного механизма смыкания
Подобный агрегат представлен сочетанием нескольких конструктивных элементов, за счет которых обеспечивается передача и увеличение усилия. Основными деталями можно назвать:
- Две неподвижные траверсы. Их соединение проводится при помощи цилиндрической колонны.
- Крепление проводится при помощи гаек и контргаек, которые существенно повышают прочность конструкции.
- Передача усилия осуществляется за счет гидравлического цилиндра. Его крепление проводится при помощи шарниров.
- Также есть серьги.
Принцип действия механизма достаточно сложный. Характеризуется он следующим образом:
- Смещение поршня вниз в гидравлическом блоке происходит выпрямление серьги, она совмещается с горизонтальной осью.
- В результате совмещения осей происходит соединение шарниров.
- Шарниры монтируются так, чтобы при контакте расстояние между ними было меньше, чем суммарная длина обеих серег.
- Выпрямление серег происходит за счет распорного усилия.
Приведенная выше информация определяет то, что главным недостатком конструкции становятся нескомпенсированные боковые усилия, которая возникают из-за нагрузки втулок и колонн. Именно поэтому рекомендуется использовать подобный вариант исполнения только в случае передачи небольшого усилия.
Структурный анализ механизма
Целью структурного анализа механизма является определение количества звеньев и кинематических пар, классификация последних, определение подвижности пар и степени подвижности механизма, а также выделение в нем структурных групп – кинематических цепей, у которых число входов совпадает с числом степеней подвижности.
Звенья механизма: 1 – кривошип; 2 – звено AKD; AK-кулиса; 3 – камень кулисы; 4 – шатун DE; 5 – ползун E.
Схема механизма
Структурный граф механизма
Механизм образован следующим образом: к стойке присоединяется однозвенная одноподвижная группа (звено 1) и две двухзвенные группы Ассура – ВПВ (звенья 2 и 3) и ВВП (звенья 4 и 5).
Перечень неисправностей КШМ
Главные неприятности, которые могут случится с кривошипно-шатунным механизмом:
- Как шатунные, так и коренные шейки коленчатого вала подвержены износу и механическим повреждениям.
- Износ, механические повреждения и даже расплавление могут угрожать и вкладышам (подшипникам) шеек коленвала.
- «Болезни» поршневых колец – это закоксовывание не до конца сгоревшими продуктами горения (углеводороды окисляются только до углерода), их залегание и даже поломки, что может привести к фатальным последствиям.
- Цилиндропоршневая группа также подвержена износу. В современных «движках» это не так заметно, всё-таки они созданы по последнему слову техники, но у каждой детали имеется конечный ресурс.
- На днище поршня может отложиться нагар.
- В деталях могут появиться трещины, они могут прогореть, обломиться и даже расплавиться.
- Двигатель может даже заклинить.
Устройство и рабочий принцип одинарного механизма смыкания
Аналогичный аппарат предоставлен комбинированием нескольких конструктивных компонентов, благодаря им обеспечивается передача и увеличение усилия. Важными деталями можно назвать:
- Две недвижимые траверсы. Их соединение проходит с помощью цилиндрической колонны.
- Крепление проходит с помощью гаек и добавочных гаек, которые намного увеличивают прочность системы.
- Передача усилия выполняется за счёт гидравлического цилиндра. Его крепление проходит с помощью шарниров.
- Также есть серьги.
Рабочий принцип механизма довольно не простой. Отличается он так:
- Смещение поршня вниз в гидравлическом блоке происходит выпрямление серьги, она соединяется с горизонтальной осью.
- В результате сочетания осей происходит соединение шарниров.
- Шарниры устанавливаются таким образом, чтобы при контакте расстояние между ними было меньше, чем общая длина двух серег.
- Выпрямление серег происходит благодаря распорного усилия.
Вышеприведенная информация определяет то, что основным минусом конструкции становятся нескомпенсированные боковые усилия, которая появляются из-за нагрузки втулок и колонн. Собственно поэтому лучше всего применять такой способ выполнения лишь в случае передачи маленького усилия.
Анализ плоского шестизвенного рычажного механизма
Структура механизма
Вычисление функции положения и передаточных функций механизма аналитическим и графическим методами
Правила работы с грузоподъемными машинами и механизмами
К работе по подъему грузов допускаются агрегаты, у которых есть зарегистрированный допуск к эксплуатации. Документ оформляется на основании комплекса проведенных испытаний. Оператор должен иметь соответствующую техническую подготовку, пройти инструктаж
Особое внимание уделяется грамотной фиксации подвешенной конструкции, подъёмного навесного механизма
При отсутствии постоянного крепления контроль положения во время перемещения выполняется напрямую стропальщиком, оператором, грузчиком. Для слаженной работы каждого из специалистов в условиях действующей стройки или производства часто используются заранее оговоренные сигнальные жесты.
В отдельных случаях возникает необходимость в дополнительной защите подвешенного товара от возможных повреждений, механических воздействий (особенно часто такие ситуации происходят при работе с веществами, которые представляют повышенную химическую, врыво-, пожароопасность). При автоматизации техники алгоритм движения зависит от параметров и свойств материала, особенностей технологического процесса.
Техника безопасности
Стандартные требования безопасности в работе с грузоподъёмными механизмами вне зависимости от их конструктивных особенностей и сферы использования – допуск лиц старше 18 лет в спецодежде, средствах индивидуальной защиты после прохождения обучения, инструктажа, сдачи экзаменов на наличие необходимых для выполнения поставленных задач навыков. Также необходимо выполнить следующие действия:
- проверить исправность узлов агрегата, приспособлений для захвата;
- убедиться в том, что уровень освещения достаточен для работы;
- использовать для обвязки стропы, которые соответствуют по своим параметрам весу перемещаемых конструкций;
- транспортировку мелких товаров выполнять в контейнере;
- не оставлять подвешенными конструкции на время перерыва;
- не допускать поднятия конструкций, которые примёрзли к земле, забетонированы, засыпаны землёй;
- выдерживать при подъёме минимум 0,5 м до самой высокой точки стационарных конструкций по траектории движения;
- не допускать перемещения над людьми.
После окончания выполнения запланированных работ крюк поднимают, выключают рубильник. Грузозахваты убирают в место, предназначенное для хранения. При выявлении любых неисправностей, о них сообщают сменщику или мастеру цеха.
Требования безопасности
При проектировании и монтаже рычажного механизма учитываются требований безопасности. Они во многом зависят от области применения устройства, а также особенностей самого механизма.
Среди особенностей этого момента можно отметить следующее:
- При изготовлении должен подбираться материал, который будет соответствовать всем требованиям. Примером можно назвать высокую коррозионную стойкость. При проектировании указывается то, какой именно материал должен применяться при изготовлении устройства. Часто отдается предпочтение углеродистой стали и легированным сплавам. Некоторые элементы могут быть изготовлены из уплотнительных и других материалов, все зависит то конкретного случая.
- При проектировании учитывается то, каким образом происходит перераспределение нагрузки. Это связано с тем, что в некоторых местах она будет критической.
- Под активным элементом при подъеме тяжелых объектов не должно находится людей, другого оборудования, а также частей самого рычажного механизма. Это связано с высокой вероятностью падения переносимого груза.
- Перед непосредственным применением оборудования следует проводить визуальный осмотр, который позволяет определить наличие или отсутствие повреждений. Кроме этого, должно проводится периодическое обслуживание. Даже незначительный дефект может стать причиной существенного снижения прочности рычажного механизма. Периодическое обслуживание позволяет существенно продлить срок службы устройства.
- Запрещается применять механизм не по предназначению. Перед каждым его использованием проверяется надежность крепления. Нагрузка должна оказываться на конструкцию соответствующим образом, так как в противном случае происходит неправильное перераспределение силы. Именно поэтому при проектировании указывается то, каким образом устройство должно устанавливаться и как использоваться.
- При применении учитывается то, на какую максимальную нагрузку рассчитано оборудование. Слишком высокий показатель может стать причиной, по которой происходит повреждение основных элементов. При проектировании учитывается то, какая нагрузка может оказываться на конструкцию.
Как правило, соответствующее руководство по применению устройства составляется непосредственно на месте его эксплуатации в соответствии с установленными нормами. Это связано с тем, что рычажные механизмы получили весьма широкое распространение, могут устанавливаться в качестве составного узла другого оборудования.
При этом узел оборудован тремя важными независимыми системами:
- Гидравлическая. Эта часть устанавливается в большинстве случаев для передачи усилия. Гидравлика получила весьма широкое распространение, так как она предназначена для непосредственной передачи усилия. Гидравлическая часть основана на подаче специальной жидкости, при помощи которой проводится передача усилия. Гидравлика несет с собой опасность по причине того, что подвижный элементы могут передавать усилие. Поэтому все основные элементы должны быть защищены от воздействия окружающей среды, для чего проводится установка различных кожухов.
- Механическая. Механика отвечает за непосредственную передачу усилия и достижения других целей. Неправильная работа устройства может стать причиной повреждения и деформации. Механика также защищается специальными кожухами, так как попадание посторонних элементов запрещается.
- Электрическая. Для управления механизмом проводится установка электрической части. Она должна быть защищена от воздействия окружающей среды, так как даже незначительное механическое воздействие может стать причиной повреждения магистрали электроснабжения.
Опасность с собой несет и электрическая часть, которая состоит из конечных выключателей. Схема подключения предусматривает использование как минимум двух выключателей, устройство должно обесточиваться в случае выхода из строя одного из них.
Механическая система защиты действует путем прерывания подачи масла в гидравлический цилиндр. При этом проводится слив масла с цилиндра в общую емкость. Подобная система срабатывает даже при незначительном повреждении устройства.
Замена цилиндра замка
Цилиндровый замок врезной с защёлкой удобен тем, что при необходимости не обязательно демонтировать всё устройство – достаточно заменить личинку. Провести замену цилиндра замка можно самостоятельно следуя предложенному алгоритму:
- Открыть дверь, в торце найти на планке винт возле цилиндра.
- Выкрутить винт.
- Если замки с ручками – цилиндр легко достаётся, если без – необходимо вставить ключ в разъём, повернуть против часовой стрелки до упора и потянуть на себя.
- Затем ключ и ручку чуть передвинуть в противоположную сторону, чтобы рычаг опустился вниз – тогда цилиндр легко выйдет из корпуса.
- Новый цилиндр помешается в механизм за ручку, или вставленным в него ключом. Следить за положением рычага – он должен полностью быть в секрете.
- Попробовать закрыть врезной замок с защёлкой, передвигая верёд и назад, что бы он свободно закрывался.
- Установить на место винт.
- Проверить работу.
Чтобы заменить личинку накладного замка, корпус необходимо снять с полотна. Затем всё как с предыдущим – найти винт, достать старый цилиндр и заменить новым механизмом.
Чтобы не прогадать с размером цилиндра рекомендуется совершать покупку нового со старым механизмом или измерить его размер.
Классификация шарнирных механизмов
Все шарнирные механизмы классифицируются по достаточно немалому количеству самых разных признаков. При этом одинаковыми свойствами можно назвать больший коэффициент КПД и очень высокую нагрузочную способность, простоту функционирования. Очень простые шарнирные механизмы встречаются в разных промышленных областях. Главная классификация проходит по принципу действия:
- Четырехзвенники.
- Кривошипно-шатунный.
- Кулисные механизмы.
Приведенные варианты как правило ставятся для достижения очень разнообразных целей.
Обширное распространение получил коленно-рычажный механизм из-за причины простоты конструкции и продолжительного срока эксплуатации.
Ремонт и обслуживание
Выполнение ремонта и техобслуживания грузоподъёмных агрегатов жёстко регламентировано ПБ 10-382-00 в соответствии с проектной документацией и техническими условиями, которые предоставляются заводом-изготовителем
Особое внимание уделяется используемым материалам. Их качество должно быть подтверждено сертификатом, выводом отдела входного контроля после проведения испытаний
Сварка металлоконструкций выполняется согласно госстандарту. К работе допускаются специалисты, которые подтвердили соответствующую квалификацию. При выборе сварочных материалов необходимо учитывать, что они должны соответствовать по их механическим свойствам (прочности, вязкости, угол загиба, относительное удлинение) основным элементам. Если требуется соединение двух разных материалов, за основу берут параметры с большим пределом прочности.
При сварке деталей грузоподъемных машин исключают воздействие сторонних неблагоприятных факторов. Если требуется выполнение работ на открытых площадках, потребуется выдерживание требований специальной технологии. Контроль качества полученных соединений заключается в проведении измерений, механических испытаний. Не допускаются свищи, смещения кромок, непроверенные участки, трещины, другие дефекты. Задействуют метод неразрушающего контроля.
Периодическое освидетельствование выполняется частично с периодичностью до 1 года, в полном объёме – до 3 лет. Если агрегат используется редко, указанный срок может быть увеличен до 5 лет. Внеочередное освидетельствование может потребоваться после реконструкции, капремонта, замены несущих конструкций, замены стрелы. При этом проводится осмотр всех механизмов и узлов, их статические и динамические испытания.
