ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9297| Title: | «ДОСЛІДЖЕННЯ, АНАЛІЗ ТА ФОРМУЛЮВАННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ВПЛИВУ ЗАЗОРІВ ШАРНІРНИХ З’ЄДНАНЬ БАГАТОВАЖІЛЬНОГО ПАРАЛЕЛОГРАМНОГО МЕХАНІЗМУ НА НЕВИЗНАЧЕНІСТЬ ПОЛОЖЕНЬ ВИКОНАВЧИХ ВУЗЛІВ» |
| Authors: | Коваленко, Олександр Олексійович Васильківський, Олександр Вікторович |
| Keywords: | Шарнірні з’єднання |
| Issue Date: | 2023 |
| Abstract: | Кваліфікаційна робота магістра містить 110 сторінок, 9 таблиць, 62 рисунки, список використаних джерел із 43 найменувань, список використаних нормативних документів із 7 найменувань, 5 додатків. ДОСЛІДЖЕННЯ, АНАЛІЗ ТА ФОРМУЛЮВАННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ВПЛИВУ ЗАЗОРІВ ШАРНІРНИХ З’ЄДНАНЬ БАГАТОВАЖІЛЬНОГО ПАРАЛЕЛОГРАМНОГО МЕХАНІЗМУ НА НЕВИЗНАЧЕНІСТЬ ПОЛОЖЕНЬ ВИКОНАВЧИХ ВУЗЛІВ 1. Об’єктом дослідження виступають конструкції кінематичних пар механізмів. 2. Предметом дослідження є точність шарнірних з'єднань паралелограмного механізму. 3. Мета роботи полягає у визначенні шляхів підвищення точності шарнірних з’єднань багатоважільного паралелограмного механізму. 4. Завданням роботи є аналіз конкретної конструкції вище згаданого механізму, створення принципової кінематичної схеми механізму, створення можливих варіантів комп’ютерної моделі механізму, створення зменшеного (1:2) макету моделі, комп’ютерна та практична апробація можливих рішень покращення характеристик виробу. 5. За результатами виконаної роботи сформульовані закономірності впливу зазорів шарнірних з’єднань в розглянутому механізмі. Запропоновані та перевірені способи зменшення впливу зазорів шарнірних з’єднань. 6. Одержані результати можуть бути використані при практичному використанні даного та аналогічних механізмів у відповідності з необхідною точністю кінцевого виробу. 7. Рік виконання кваліфікаційної роботи магістра 2023 р. 8. Рік захисту здобувачем вищої освіти кваліфікаційної роботи магістра 2023 р. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9297 |
| Appears in Collections: | 131 Прикладна механіка (Технології машинобудування) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Васильківський .pdf Restricted Access | 8.31 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
До захисту допущено:
Завідувач кафедри ТОМВ
____________Георгій КАНАШЕВИЧ
«_____»_____________2023 р.
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи магістра
на тему: «ДОСЛІДЖЕННЯ, АНАЛІЗ ТА ФОРМУЛЮВАННЯ
ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ВПЛИВУ ЗАЗОРІВ ШАРНІРНИХ З’ЄДНАНЬ
БАГАТОВАЖІЛЬНОГО ПАРАЛЕЛОГРАМНОГО МЕХАНІЗМУ НА
НЕВИЗНАЧЕНІСТЬ ПОЛОЖЕНЬ ВИКОНАВЧИХ ВУЗЛІВ»
Виконав: здобувач 2 курсу, групи мТМ-82
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Технології машинобудування»
Васильківський Олександр Вікторович
Керівник: к.т.н., доцент Коваленко Олександр
Олексійович
Рецензент: Лахно Ігор Олексійович, головний
конструктор ТОВ «МНВК «Станко-Груп»
Черкаси 2023 р.
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
Освітній рівень магістерський.
Спеціальність 131 «Прикладна механіка».
Освітня програма «Технології машинобудування».
ЗАТВЕРДЖУЮ:
Завідувач кафедри ТОМВ
Георгій КАНАШЕВИЧ
« » ____________ 2023 р.
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу магістра
Васильківський Олександр Вікторович
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи: Дослідження, аналіз та формулювання закономірностей впливу
зазорів шарнірних з’єднань багатоважільного паралелограмного механізму на
невизначеність положень виконавчих вузлів.
Керівник роботи: Коваленко Олександр Олексійович, к.т.н., доцент.
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджена наказом Черкаського державного технологічного університету від
«____» ______________ 2023 р. №______ .
2. Термін подання здобувачем роботи «____» ______________ 2023 р.
3. Вихідні дані до роботи: виявлене на практиці явище нелінійного накладання
зазорів у шарнірних з’єднаннях багатоважільної схеми привідного механізму
регулювання положення клапанів наливу в тару з рівномірною зміною кроку та
визначення шляхів підвищення точності шарнірних з’єднань багатоважільного
паралелограмного механізму.
4. Зміст пояснювальної записки:
- Розділ 1 Опис конструкції виробу і аналогів
- Розділ 2 Дослідження існуючих недоліків
- Розділ 3 Аналіз закономірностей конструкції
- Розділ 4 Методи покращення та використання
- Розділ 5 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях.
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо):
- ДОДАТОК 1 – 3D модель паралелограмного механізму
- ДОДАТОК 2 – Складальне креслення та специфікація паралелограмного
механізму
- ДОДАТОК 3 – Візуалізація чисельного моделювання механізму
- ДОДАТОК 4 – 3D/2D Модель/креслення деталі-покращення
- ДОДАТОК 5 – Елементи безпеки праці та життєдіяльності
- Презентація Microsoft PowerPoint даної КРМ (3 друковані екземпляри).
6. Керівники з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосується
Прізвище, ініціали та посада Підпис, дата
Розділ
консультанта завдання видав завдання прийняв
Розділ 1 Коваленко О.О., доцент 01.10.2023 р. 01.10.2023 р.
Розділ 2 Коваленко О.О., доцент 15.10.2023 р. 15.10.2023 р.
Розділ 3 Коваленко О.О., доцент 24.10.2023 р. 24.10.2023 р.
Розділ 4 Коваленко О.О., доцент 02.11.2023 р. 02.11.2023 р.
Розділ 5 Цікановський В.Л., ст. викладач 09.11.2023 р. 09.11.2023 р.
7. Дата видачі завдання «____» ______________ 2023 р.
Календарний план
№ Назва етапів дипломного Строк
Примітка
з/п роботи виконання етапів роботи
1 Збір інформації для написання КРМ 04.09.2023 р. – 01.10.2023 р.
2 Написання І розділу КРМ 02.10.2023 р. – 15.10.2023 р.
3 Написання ІІ розділу КРМ 16.10.2023 р. – 24.10.2023 р.
4 Написання ІІІ розділу КРМ 25.10. 2023 р. – 02.11.2023 р.
5 Написання ІV розділу КРМ 03.11. 2023 р. – 09.11.2023 р.
6 Написання V розділу КРМ з охорони праці 10.11. 2023 р. – 16.11.2023 р.
7 Оформлення пояснювальної записки 17.11. 2023 р. – 30.11.2023 р.
8 Оформлення графічної документації 30.11. 2023 р. – 04.12.2023 р.
9 Захист роботи 19.12. 2023 р. – 21.12.2023 р.
Здобувач ___________ Олександр Васильківський
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
Керівник ___________ Олександр Коваленко
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ
ВНЗ – вищий навчальний заклад
КРМ – кваліфікаційна робота магістра
ТОВ – товариство з обмеженою відповідальністю
МНВК – міжнародна науково-виробнича компанія
ШЦ – штангенциркуль
2D – англ. 2-Dimensional, 2-вимірний
3D – англ. 3-Dimensional, 3-вимірний
CAD – англ. Computer-Aided Design, Технологія автоматизованого
проектування
САПР – система автоматизованого проектування
ТС – технічна система
AISI – група стандартів розроблена інститутом AISI (англ. American Iron
and Steel Institute – Американський інститут сталі та сплавів) для позначення
легованих на нержавіючих сталей
PETG – поліетилентерефталат-гліколь ПЕТГ пластик для 3D-друку
МОП – модельно-орієнтовне проектування
МДСК – мультидоменна система керування
НС – надзвичайна ситуація
7
ЗМІСТ
АНОТАЦІЯ ............................................................................................................... 9
ВСТУП .................................................................................................................... 10
Розділ 1 Опис конструкції виробу і аналогів ...................................................... 12
1.1 Механізм регулювання положення виконавчих вузлів ............................... 12
1.2 Огляд механізмів і способів реалізації в галузі ............................................ 16
1.3 Порівняльна оцінка властивостей існуючих механізмів ............................. 20
1.4 Формулювання завдань по досягненню поставленої мети .......................... 25
Розділ 2 Дослідження існуючих недоліків .......................................................... 27
2.1 Структурний аналіз конструкції механізму .................................................. 27
2.2 Формулювання існуючих недоліків виробу .................................................. 37
2.3 Визначення та порівняння методів розв’язання сформованої задачі ......... 42
2.4 Оцінка необхідності виготовлення дослідної моделі ................................... 45
Розділ 3 Аналіз закономірностей конструкції .................................................... 47
3.1 Створення комп’ютерної моделі виробу в CAD додатку ............................ 47
3.2 Формулювання результатів CAD-моделювання ........................................... 52
3.3 Створення моделі виробу в додатку чисельних розрахунків ...................... 56
3.4 Формулювання результатів чисельного моделювання ................................ 58
3.5 Виготовлення моделі дослідного зразку (1:2) ............................................... 60
3.6 Формулювання результатів з отриманого макету виробу ........................... 63
3.7 Порівняння результатів отриманих різними способами моделювання ..... 65
Розділ 4 Методи покращення та використання .................................................. 68
4.1 Розробка можливих способів покращення характеристик виробу ............. 68
4.2 Моделювання одного з запропонованих засобів поліпшення .................... 72
8
4.3 Порівняння результатів різних способів моделювання ............................... 75
4.4 Формулювання закономірності умов використання досліджуваного виробу
.................................................................................................................................. 79
Розділ 5 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях .......................... 82
5.1 Аналіз умов праці та оцінка безпеки в надзвичайних ситуаціях при
проведенні досліджень виробу ............................................................................. 82
5.2 Розробка заходів з охорони проведення експериментальних досліджень . 87
5.3 Планування заходів з цивільного захисту працівників підприємства ....... 90
ЗАГАЛЬНИЙ ВИСНОВОК ................................................................................... 94
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ .............................................................. 95
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ НОРМАТИВНИХ ДОКУМЕНТІВ ................... 98
ДОДАТОК 1 – 3D модель паралелограмного механізму .................................. 99
ДОДАТОК 2 – Складальне креслення та специфікація паралелограмного
механізму .............................................................................................................. 100
ДОДАТОК 3 – Візуалізація чисельного моделювання механізму ................. 106
ДОДАТОК 4 – 3D/2D Модель/креслення деталі-покращення ........................ 108
ДОДАТОК 5 – Елементи безпеки праці та життєдіяльності ........................... 110
9
АНОТАЦІЯ
Кваліфікаційна робота магістра містить 110 сторінок, 9 таблиць, 62
рисунки, список використаних джерел із 43 найменувань, список використаних
нормативних документів із 7 найменувань, 5 додатків.
ДОСЛІДЖЕННЯ, АНАЛІЗ ТА ФОРМУЛЮВАННЯ
ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ВПЛИВУ ЗАЗОРІВ ШАРНІРНИХ З’ЄДНАНЬ
БАГАТОВАЖІЛЬНОГО ПАРАЛЕЛОГРАМНОГО МЕХАНІЗМУ НА
НЕВИЗНАЧЕНІСТЬ ПОЛОЖЕНЬ ВИКОНАВЧИХ ВУЗЛІВ
1. Об’єктом дослідження виступають конструкції кінематичних пар
механізмів.
2. Предметом дослідження є точність шарнірних з'єднань паралелограмного
механізму.
3. Мета роботи полягає у визначенні шляхів підвищення точності шарнірних
з’єднань багатоважільного паралелограмного механізму.
4. Завданням роботи є аналіз конкретної конструкції вище згаданого
механізму, створення принципової кінематичної схеми механізму,
створення можливих варіантів комп’ютерної моделі механізму, створення
зменшеного (1:2) макету моделі, комп’ютерна та практична апробація
можливих рішень покращення характеристик виробу.
5. За результатами виконаної роботи сформульовані закономірності впливу
зазорів шарнірних з’єднань в розглянутому механізмі. Запропоновані та
перевірені способи зменшення впливу зазорів шарнірних з’єднань.
6. Одержані результати можуть бути використані при практичному
використанні даного та аналогічних механізмів у відповідності з
необхідною точністю кінцевого виробу.
7. Рік виконання кваліфікаційної роботи магістра 2023 р.
8. Рік захисту здобувачем вищої освіти кваліфікаційної роботи магістра
2023 р.
10
ВСТУП
Актуальність обраної теми обумовлена поширеним використанням
паралелограмних (пантографних) механізмів у різних галузях народного
господарства. В даній роботі на конкретному прикладі розглядається практичний
досвід виготовлення привідного механізму регулювання положення клапанів
наливу в тару з рівномірною зміною кроку. Даний механізм використовується в
автоматичних блоках розливу рідин у пакувальній галузі споживчих товарів та
призначений для механізованої автоматизації процесу переналагоджування
технологічного обладнання.
Дослідження проведені в магістерській роботі покликані визначити
закономірність впливу зазорів шарнірних з’єднань на похибку положень
виконавчих вузлів вище згаданого механізму.
Ступінь опрацьованості проблеми знаходиться на достатньо низькому
теоретичному рівні. Класична освітня дисципліна «Теорія машин і механізмів» в
сучасних технічних ВНЗ розглядає шарнірне з’єднання в першу чергу як нижчу
кінематичну пару [7]. Це рухоме з’єднання, ланки якого безпосередньо
стикаються по певній (циліндричній) поверхні, при цьому самі ланки
розглядаються як абсолютно тверді та точні. При цьому вважається, що
кінематична пара існує лише за умови, якщо її елементи дійсно торкаються один
одного, тобто якщо вона замкнута [27]. На практиці, в зв’язку із певними
технологічними обмеженнями поширених форм небагаточисельних
машинобудівних виробництв, виготовлення беззазорних шарнірних з’єднань
достатньо ускладнено. Отже при реалізації таких механізмів доводиться мати
справу із зазорними шарнірними з’єднаннями, які в свою чергу накладають
певну специфіку в роботу відповідних вузлів, яка недостатньо освітлена в
сучасній науці.
Мета роботи полягає у визначенні шляхів підвищення точності шарнірних
з’єднань багатоважільного паралелограмного механізму. Завданням роботи є
11
аналіз конкретної конструкції вище згаданого механізму, створення принципової
кінематичної схеми механізму, створення можливих варіантів комп’ютерної
моделі механізму, створення зменшеного (1:2) макету моделі, комп’ютерна та
практична апробація можливих рішень покращення характеристик виробу.
Наукова новизна роботи може розглядатись як некласичний розгляд
особливостей функціонування шарнірних з’єднань з практичної точки зору.
Теоретична значущість роботи може розширити уявлення здобувача освіти
з прикладної механіки у розгляді специфіки умов існування кінематичних пар
нижчого порядку. Практична значущість роботи полягає в прикладній користі та
можливості використання освітлених знань для виробників технологічного
обладнання не тільки у вітчизняній пакувальній галузі.
Методологія даної кваліфікаційної роботи полягає в застосуванні певних
емпіричних, емпірично-теоретичних та теоретичних способів освоєння дійсності
[24].
Положення, що виносяться на захист полягають у сформованій
закономірності впливу зазорів шарнірних з’єднань на похибку положень
виконавчих вузлів існуючого паралелограмного механізму та йому подібних, в
залежності від кількості виконавчих вузлів.
Апробація отриманих результатів проведена на створеній моделі (макеті)
пристрою (М1:2). Також на створеній моделі механізму перевірений та
підтверджений запропонований спосіб покращення вихідних характеристик
конструкції пристрою.
12
Розділ 1 Опис конструкції виробу і аналогів
1.1 Механізм регулювання положення виконавчих вузлів
Для формування коректного уявлення про конструкцію виробу, що
розглядається, необхідно провести стислий розгляд видів технологічного
обладнання у пакувальній галузі.
При реалізації циклу отримання готової фасованої продукції у споживчий
галузі нашої країни використовується технологічне обладнання з різним
ступенем автоматизації. Це, як правило, ручні, напівавтоматичні та автоматичні
машини. Приклад одного з різновидів автоматичної лінії розливу наведено на
рисунку 1.1.
Рисунок 1.1 – Автомат розливу лінійного типу АЛВК6х5000 (вигляд зверху)
виробництва ТОВ «МНВК «Станко-Груп» м. Черкаси
Такі машини покликані виконувати окремі задачі: реалізація функції
дозованого наливу фасованого продукту, закупорювання та маркування готової
тари. В залежності від ступеня автоматизації, при реалізації вище згаданих
основних функцій, технологічне обладнання може виконувати певні допоміжні
задачі, пов’язані з транспортуванням тари. При роботі з ручними та
13
напівавтоматичними машинами обслуговуючий персонал реалізовує задачі по
переміщенню тари між вузлами дозування, закупорювання та маркування як
правило вручну. В автоматичних машинах системи транспортування тари
реалізовують допоміжну функцію по переміщенню тари між вузлами замість
людини. На рисунку 1.2 представлений автоматичний блок розливу рідини
лінійного типу.
Рисунок 1.2 – Автоматичний блок розливу лінійного типу виробництва
ТОВ «МНВК «Станко-Груп» м. Черкаси (тара умовно не зображена)
В цьому автоматі функцію підводу пустої тари на позиції наливу з
послідовним відводом наповненої виконує транспортер зі стрічкою
пластинчатого типу.
14
В середині самої пакувальної галузі є неявне розділення на фасувальне та
дозувальне обладнання. Різниця між цими напрямками полягає у специфіці самої
тари. В дозувальній сфері рідких речовин використовується вже заздалегідь
виготовлена тара (пластикова або скляна) об’ємом від 5 мл до 30 л. В фасувальній
сфері тара формується з нежорстких м’яких матеріалів безпосередньо
пакувальним обладнанням перед самим дозуванням продукту.
При реалізації автоматичного дозованого наливу в штучну тару кінцевий
замовник часто має справу з переналагодженням обладнання. За ідеальних умов,
коли автоматична лінія виготовляється для роботи лише з одним різновидом
тари, необхідності в переналадці не виникає. Але на практиці такі замовлення в
сучасних умовах існування комерційного бізнесу в України виникають доволі
нечасто. Кінцевий замовник технологічного пакувального обладнання, як
правило, бажає мати можливість працювати з певним різноманіттям
типорозмірів тари, кришки та етикетки. Зазвичай це від 3-5 типорозмірів до
більш ніж 20-30 типорозмірів в окремих випадках. Тому при зміні формату тари,
яку потрібно наповнювати, в зв’язку з неоднаковими геометричними розмірами
самої тари, обслуговуючий персонал має справу з певним переналагодженням.
Суть зміни відповідного кроку візуалізовано на рисунку 1.3
Рисунок 1.3 – Схема зміни кроку горловин тари різного типорозміру на позиції
одночасного наливу в автоматі розливу лінійного типу
15
На автоматичному лінійному блоці розливу, в такому випадку, доводиться
змінювати крок встановлення послідовно розташованих клапанів наливу рідини
у відповідності із зміною кроку горловин тари, яка одночасно наповнюється. У
самому простому виконанні конструкції автомату така функція реалізовується
зазвичай обслуговуючим персоналом вручну. В такому випадку доводиться
змінювати положення кожного з дозуючих патрубків під конкретний типорозмір
нової партії тари. Відповідні дозуючи клапани із своїми патрубками виділені
окремим зеленим кольором на рисунку 1.2.
У даній кваліфікаційній роботі розглянуто практичний досвід
виготовлення привідного механізму регулювання положення клапанів наливу в
тару з рівномірною зміною кроку, загальний вигляд якого представлений на
рисунку 1.4.
Рисунок 1.4 – Механізм регулювання положення клапанів наливу з рівномірною
зміною кроку виробництва ТОВ «МНВК «Станко-Груп» м. Черкаси
Даний механізм використовується в автоматичних блоках розливу рідин у
пакувальній галузі споживчих товарів та призначений для механізованої
16
автоматизації процесу переналагоджування технологічного обладнання. В
реалізації конструкції закладений принцип паралелограмного механізму типу
«ножиці» або «пантограф», що є класичним рішенням у сфері машин та
механізмів. Вузол механізму встановлюється на повзуні механізму підйому-
опускання патрубків дозувальних клапанів, що дозволяє при наливі рідких
продуктів схильних до піноутворення, реалізовувати видачу продукту «від дна
тари» з поступовим плавним підйомом до верху тари.
Дана кваліфікаційна робота зроблена з використанням матеріальної бази
машинобудівної компанії ТОВ «МНВК «Станко-Груп» м. Черкаси, тому далі по
тексту буде йти мова про пакувальне обладнання, яке в своєму функціоналі
розраховано на реалізацію дозованого розливу рідких речовин в штучну нем’яку
тару.
1.2 Огляд механізмів і способів реалізації в галузі
В залежності від ступеня автоматизації технологічного обладнання, яке
використовується в пакувальній галузі, виникають різні задачі, пов’язані з
процесами подачі пустої тари на позицію наливу з її наступною заміною після
завершення циклу наповнення [28].
В ручних та напівавтоматичних машинах (напівавтоматах) дана функція в
принципі реалізується обслуговуючим персоналом – оператором та виконується
вручну. Такі машини мають відносно невисоку продуктивність, яка складає до
600 наповнюваних тар (каністр, флаконів) за одну годину безперервної роботи.
В роботі з напівавтоматами необхідність будь-якої автоматизації та прискорення
процесу заміни тари на позиції наливу практично відсутня.
В автоматичному обладнанні процеси подачі пустої тари та відводу
наповненої вже, як правило, мають певну автоматизацію. В пакувальній галузі в
якості класичного рішенні для транспортування тари використовуються
стрічкові конвеєри (транспортери). Продуктивність таких машин вже складає
17
межі від 1000…1200 до 4500…5000 наповнюваних тар (каністр, флаконів) за
одну годину безперервної роботи. Даний клас машин можна віднести до
невисокопродуктивних автоматичних.
Також в пакувальній галузі присутній окремий клас автоматичних машин,
які займають найвищій рівень продуктивності. Продуктивність таких машин вже
складає межі від 12000 до 20000 наповнюваних тар (каністр, флаконів) за одну
годину безперервної роботи. В такого типу обладнанні, як правило, фасується
тара одного формату (геометричного типорозміру). При експлуатації таких
викопродуктивних автоматів переналагодження на інший типорозмір тари вже
відбувається не часто, але при цьому займає найбільшу кількість часу у
порівнянні з вище згаданими типами аналогічних машин.
Тому необхідність будь-якої механізації (автоматизації), яка може бути
покликана облегшити працю обслуговуючого персоналу та зменшити час на
переналагодження, як раз і виникає у випадку роботи з невисокопродуктивним
автоматичним обладнанням. Саме на виготовленні такого обладнання і
спеціалізується компанія ТОВ «МНВК «Станко-Груп» м. Черкаси.
При зміні кроку тари, в зв’язку з різними лінійними геометричними
габаритними розмірами виникає необхідність у зміні положень виконавчих
вузлів лінії, про що згадано в розділі 1.1 даної роботи. Для автоматичного
лінійного блоку розливу ця зміна полягає в зміні лінійних положень дозуючих
клапанів. Саме точне положення цих клапанів при наповнені тари забезпечує
можливість попадання патрубків клапанів в горловину тару при опусканні всього
повзуна блоку розливу.
Зміна лінійного положення клапанів зазвичай реалізовується двома
способами: ручним та механізованим. Не дивлячись на автоматичний формат
роботи самого обладнання, далеко не всі функції при переналагодженні
реалізовуються також в автоматизованому вигляді.
18
На рисунку 1.5 зображений фрагмент повзуна лінійного блока розливу, з
якого видно, що елементи кріплення дозуючих клапанів мають механічне
кріплення.
Рисунок 1.5 – Механічне кріплення дозуючих клапанів лінійного блоку розливу
Для переналагодження такого механізму обслуговуючий персонал
змушений вручну змінювати повздовжнє (в напрямку руху тари по конвеєру)
положення кожного окремого дозуючого клапана з наступною його механічною
фіксацією.
Одним з видів механізованого переналагодження лінійного положення
клапанів є застосування привідного механізму регулювання положення з
рівномірною зміною кроку. В реалізації конструкції закладений принцип
паралелограмного механізму. Механізм рівномірної зміни кроку зображений на
рисунку 1.6.
19
Рисунок 1.6 – Фрагмент механізму рівномірної зміни кроку паралелограмного
типу для 6-ти виконавчих вузлів
Для переналагодження такого механізму оператор, який обслуговує блок
розливу, змінює крок лінійного розташування дозуючих клапанів. В механізмі
встановлений привідний маховик, при ручному обертанні якого, одночасно та
рівномірно змінюється крок розташування вузлів кріплення усіх дозуючих
клапанів.
Також одним з видів механізованого переналагодження лінійного
положення клапанів є застосування привідного механізму регулювання
положення з рівномірною зміною кроку з іншим принципом реалізації. В
реалізації даної конструкції закладений принцип привідного попарного
зведення-розведення виконавчих вузлів. Узгодженість кроку між виконавчими
парами реалізована в редукторі з відповідною кількістю вихідних валів. Кожна
пара вузлів приводиться в рух від відповідного вихідного валу редуктора. Сам
редуктор приводиться в дію електричним приводом (кроковим двигуном).
Механізм рівномірної зміни кроку зображений на рисунку 1.7.
20
Рисунок 1.7 - Фрагмент механізму рівномірної зміни кроку попарно-привідного
типу для 4-х виконавчих вузлів
Для переналагодження такого механізму оператор, який обслуговує блок
розливу, змінює крок лінійного розташування дозуючих клапанів. При цьому, на
сенсорній панелі керування блоком розливу, необхідно вибрати попередньо
збережений рецепт роботи блоку розливу з відповідним форматом тари. Зміна
лінійного кроку виконавчих вузлів при цьому відбудеться в автоматичному
режимі без безпосередньої участі оператора. Також через сенсорну панель
присутній ручний формат зміни вузлів у довільне положення.
1.3 Порівняльна оцінка властивостей існуючих механізмів
Із описаного в розділі 1.2 огляду маємо три основні способи зміни
лінійного кроку дозуючих вузлів в невисокопродуктивних автоматичних блоках
розливу:
- ручний (механічного типу);
- механізований (паралелограмного типу)
- автоматизований (попарно-привідного типу).
21
Ручний спосіб (механічного типу) зміни лінійного кроку дозуючих вузлів
має наступні переваги та недоліки. Головною перевагою даного способу є
ціновий показник його реалізації. В такому виконанні матеріальна складова
елементів кріплення присутня в конструкції виробу у своєму мінімальному
прояві. В реалізації використовуються лише примітивні конструктивні рішення
класичного механічного кріплення – це метизи або відповідні метизні елементи
купованої промислової фурнітури. При цьому оригінальність конструкції для
встановлення самого дозуючого клапану передбачає мінімалістичність в своїй
реалізації. До недоліків такого виконання можна віднести максимально великий
час для реалізації самої задачі по переналагодженню у порівнянні з будь-яким
іншим способом. Також для реалізації такого способу зміни кроку висуваються
не самі мінімальні вимоги до рівня кваліфікації обслуговуючого обладнання
персоналу.
Механізований спосіб (паралелограмного типу) зміни лінійного кроку
дозуючих вузлів має наступні переваги та недоліки. Головною перевагою даного
способу є можливість одночасно рівномірно збільшувати або зменшувати
відповідний крок вручну від одного єдиного маховика конструкції вузла. При
цьому матеріальна складова реалізації має середній ступінь складності та
металоємності. Одною з переваг також можна вважати зменшення вимог до рівня
кваліфікації обслуговуючого персоналу. Однією з головних переваг можна
вважати мінімально пропорційне збільшення металоємності за відсутності
збільшення габаритних розмірів всього вузла при необхідності збільшення
одночасно дозуючих позицій наливу тари! До недоліків такого виконання
конструкції можна віднести складність практичної реалізації точності
позиціонування проміжних (неприводних) вузлів. Ця точність обумовлена
точністю шарнірних з’єднань паралелограмного механізму конструкції. Такі
з’єднання тільки теоретично вважаються беззазорними, а на практиці завжди
потребують впливу та компенсації реально виникаючих люфтів.
22
Автоматизований спосіб (попарно-привідного типу) зміни лінійного
кроку дозуючих вузлів має наступні переваги та недоліки. Головною перевагою
даного способу є можливість одночасно рівномірно збільшувати або зменшувати
відповідний крок автоматизованим чином через сенсорну панель керування
автоматом розливу. Одною з переваг можна вважати максимальне зменшення
вимог до рівня кваліфікації обслуговуючого персоналу. Матеріальна складова
реалізації конструкції при цьому виконанні має високий ступінь складності та
металоємності, що впливає на збільшення собівартості виготовлення. Суттєвим
недоліком конструкції є непропорційне збільшення металоємності з наявністю
збільшення габаритних розмірів всього вузла при необхідності збільшення
одночасно дозуючих позицій наливу тари! Певну специфіку на процес
виготовлення даного виконання конструкції також накладає необхідність
виготовлення редукторного розподільчого вузла.
Вище перелічені характеристики кожного зі способів зміни лінійного
кроку зведені до таблиці 1.1.
Таблиця 1.1
Порівняльна оцінка властивостей механізмів (способів)
Механізований/ Автоматизований/
Ручний/механічний
Критерій оцінки паралелограмний попарно-приводний
тип механізму
тип механізму тип механізму
Матеріалоємність Низька Середня Висока
Складність виготовлення Низька Середня Висока
Собівартість Низька Середня Висока
Кваліфікація персоналу Висока Середня Низька
Час переналагодження Максимальний Середній Мінімальний
Залежить від
Точність позиціонування Середня Висока
персоналу
Співвідношення
Пропорційно- Пропорційно- Непропорційно-
матеріалоємність/кількість
низька низька велика
дозуючих вузлів
23
Приклади використання вище згаданих типів механізмів зміни лінійного
кроку в пакувальній галузі у світових виробників приведені на наступних
рисунках.
Ручний/механічний тип конструкції вузла зміни лінійного положення
дозувальних вузлів всесвітньо відомого виробника пакувального обладнання із
Польщі «UNILOGO ROBOTICS» [4] представлений на рисунку 1.8
Рисунок 1.8 – Дозувальні вузли автоматичного блоку розливу лінійного типу
виробництва «UNILOGO ROBOTICS», Польща [4]
Також на рисунку 1.8 можна спостерігати сучасне поєднання
ручного/механічного кріплення клапанів, з іншим способом адаптації під змінні
типорозміри наповнюваної тари. В даному випадку ручне положення клапанів
виставляється оператором один раз під повний необхідний асортимент тари, при
цьому обирається оптимальне фіксоване значення кроку горловин тари, а
адаптація кожного виду тари реалізовується через змінні форм-комплекти палет,
в які встановлюється тара!
24
Механізований/паралелограмний тип конструкції вузла зміни лінійного
положення дозувальних вузлів всесвітньо відомого виробника будівельної хімії
«Хенкель Баутехнік», м. Вишгород, Україна представлений на рисунку 1.9.
Даний принцип реалізації під замовлення корпорації «HENKEL» був
застосований компанію ТОВ «МНВК «Станко-Груп» м. Черкаси при
виготовленні відповідного вузла для клієнта «Henkel Polska Operations», м. Stara-
Góra, Польща.
Рисунок 1.9 – Дозувальні вузли автоматичного блоку розливу лінійного типу
«Хенкель Баутехнік», м. Вишгород
Автоматизований/попарно-приводний тип конструкції вузла зміни
лінійного положення дозувальних вузлів всесвітньо відомого виробника
пакувального обладнання із Італії «OMAS TECNOSISTEMI» [2] представлений
на рисунку 1.10
25
Рисунок 1.10 – Дозувальні вузли автоматичного блоку розливу лінійного типу
виробництва «OMAS TECNOSISTEMI», Італія [2]
1.4 Формулювання завдань по досягненню поставленої мети
Виходячи з порівняльного аналізу, який наведений у розділі 1.3 можна
прийти до логічного висновку. Максимальну зацікавленість з практичної точки
зору заслуговує механізований паралелограмний тип механізму як такий, що має
максимальний шанс стати найбільш вживаним в галузі. Він має оптимальне
співвідношення наведених вище критеріїв оцінки.
Беззаперечною основною перевагою цього механізму є відсутність
непропорційного зростання матеріалоємності конструкції при необхідності
збільшення кількості одночасно наповнюваних позицій наливу.
Основним критерієм, який заслуговує уваги та можливого покращення, є
фактор точності позиціонування виконавчих вузлів. Поліпшивши цю
характеристику весь механізм має шанс взагалі позбавитись будь-яких
негативних моментів при застосуванні в галузі загалом!
26
Тому за мету цієї роботи взято визначення шляхів підвищення точності
шарнірних з’єднань багатоважільного паралелограмного механізму. В якості
конкретних прикладних завдань для досягнення поставленої мети можна
виділити:
- аналіз конкретної конструкції вище згаданого механізму;
- створення принципової кінематичної схеми механізму;
- створення можливих варіантів комп’ютерної моделі механізму;
- створення зменшеного (1:2) макету моделі;
- комп’ютерна та практична апробація можливих рішень покращення
характеристик виробу.
Умовами досягнення поставленої мети можна вважати:
- сформульовані закономірності впливу зазорів шарнірних з’єднань в
розглянутому механізмі;
- запропоновані та перевірені способи зменшення впливу зазорів
шарнірних з’єднань на характеристики точності паралелограмного механізму.
27
Розділ 2 Дослідження існуючих недоліків
2.1 Структурний аналіз конструкції механізму
При дослідженні машин та механізмів, як правило, ми можемо вважати
жорсткі тіла, які утворюють механізм, абсолютно твердими, тому що
переміщення, які виникають від дії пружних деформацій, дуже незначні у
порівнянні з переміщеннями самих тіл та їх точок. В даному механізмі значний
інтерес визиває структурний та кінематичний аналіз який вивчає будову
механізму та досліджує рух тіл з геометричної точки зору незалежно від сил які
утворюють рух самих тіл. В будь-якому механізмі ми маємо як мінімум одну
нерухому ланку та одну або декілька рухомих ланок. Відповідно, механізм
можна розглядати як сукупність нерухомих та рухомих ланок. Рухомі ланки
входять в з’єднання між собою чи з нерухомою ланкою таким чином, що завжди
є можливість руху однієї ланки відносно іншої. З’єднання двох дотичних ланок,
яке дозволяє їх відносний рух називається кінематичною парою. Система ланок,
які пов’язані між собою кінематичними парами, називається кінематичним
ланцюгом [8].
Спираючись на класичні основи структурного та кінематичного аналізу
машин та механізмів, спробуємо виконати такий аналіз по відношенню до
існуючої конструкції привідного механізму регулювання положення 6-ти
клапанів наливу в тару з рівномірною зміною кроку.
Для цього розглянемо механізм окремо по складальним одиницям та
основним деталям, що входять до нього та в цілому. При цьому розгляді, для
спрощення, не будемо приділяти уваги деталям, які не приймають участі в
кінематичному ланцюзі (захисні кожухи та екрани, тощо).
На рисунку 2.1 зображена складальна одиниця «Основа». Вона складається
з двох алюмінієвих екструдованих профілів 45х45 мм довжиною 1400 мм
28
з’єднаних між собою, до яких прикручені 2 лінійні підшипникові напрямні
(діаметром 12 мм) на опорі.
Рисунок 2.1 – «Основа» паралелограмного механізму
«Основа» є головним конструктивним вузлом – станиною, на якому зібрані
та встановлені всі інші вузли та деталі. В центральній частині «Основи»
встановлені дві втулочні проміжні опори, які призначені для додаткової
підтримки привідних гвинтів механізму.
Спеціальна підшипникова напрямна призначена для використання на ній
спеціального підшипника відкритого типу, який зображений на рисунку 2.2. На
рисунку підшипник цього типу, в кількості 2 шт. приєднаний до базового
листового кронштейну, що разом утворює складальну одиницю «Каретка». Дана
«Каретка» у кількості 6 шт. встановлюється на напрямні «Основи» та може
вільно здійснювати лінійний рух вздовж відповідних напрямних.
29
Рисунок 2.2 – «Каретка» паралелограмного механізму
В даному механізмі крайні з 6-ти існуючих кареток, перша і остання, є
привідними вузлами. Вони приводяться в одночасний різнонаправлений
лінійний рух ходовими гвинтами. При цьому положення 4-ох проміжних кареток
з 2-ї по 5-ту визначається за рахунок узгодженого руху паралелограмного
багатоважільного механізму, який зображений на рисунку 2.3.
Рисунок 2.3 – Паралелограмний механізм переміщення кареток
30
Кожний з 6-ти центральних пальців паралелограмного механізму
з’єднується зі своєю відповідною кареткою.
Для приведення в дію крайніх кареток в рух від ходових гвинтів – до самих
кареток приєднаний відповідний кронштейн з гайкою, зображений на рисунку
2.4. Різниця виконання цих кронштейнів полягає в різній направленості різьби
приєднаних до ний гайок, в одному встановлена гайка з правою різьбою, і
іншому встановлена гайка з лівою різьбою.
Основа, зображена на рисунку 2.1, з лівої і з правої сторони після
складання всіх деталей, замикається встановленням відповідних торцевих
кронштейнів з підшипниковими опорами. Дані опори зображені на рисунку 2.5.
Ці опори необхідні для розміщення в них крайніх кінців ходових гвинтів.
Рисунок 2.4 – Кронштейн з гайкою Рисунок 2.5 – Кронштейн торцевий
Одночасний синхронізований різнонаправлений рух крайніх кареток
механізму забезпечується двома ходовими гвинтам з різним напрямком різьби
відповідно. З’єднані гвинти між собою пружною зірочковою муфтою по середині
механізму, що є віссю симетрії для всього паралелограмного механізму.
Фрагмент зібраного механізму зображений на рисунку 2.6. Загальний вигляд 3D-
31
моделі механізму наведений в Додатку 1. Робоче складальне креслення та
специфікація паралелограмного механізму надана в Додатку 2.
Рисунок 2.6 – Фрагмент паралелограмного механізму
Розуміючи конструкцію виробу, та призначення кожної складальної
одиниці можна спробувати провести структурний аналіз механізму в цілому. Для
цього необхідно виділити окремі рухомі важелі та деталі, а також визначитись з
точками їхньої взаємодії. Таким чином можна виділити ланки і кінематичні пари
структури механізму. При цьому ми нехтуємо можливим впливом будь-яких
залишкових пружних деформацій елементів конструкції в інших площинах, тому
що вони не мають значимого практичного впливу за поведінку і характер роботи
всього механізму в цілому. На рисунку 2.7 зображена структурна схема
механізму в його крайніх положеннях.
32
Рисунок 2.7 – Кінематична схема паралелограмного механізму в якому:
(а) каретки зведені, (б) каретки розведені
Масштаб в цьому зображенні не дотримується, тому що в нас не має
кінцевої мети в побудові планів швидкостей та прискорень. Основа мета в
даному аналізі з’ясувати геометричну причину особливості певної поведінки в
роботі механізму.
Після опису деталей та складальних одиниць механізму, які поєднані між
собою взаємним переміщенням, сформуємо схематичне зображення всієї
конструкції. При цьому, спираючись на класичні основи теорії машин та
механізмів, відповідним чином позначимо існуючі ланки та кінематичні пари
[13]. Пояснення щодо класів кінематичних пар ті їх умовного зображення
наведені в таблиці 2.1.
33
Таблиця 2.1
Умовні позначення кінематичних пар [7]
(де: S – кількість умов зв’язків, Н – кількість ступенів свободи)
34
В нашому випадку весь механізм розглядається як плаский, тому що всі
основні ланки та відповідні пари не мають просторового характеру, а усі
взаємодії при русі відбуваються в одній площині. Зображення усього
кінематичного ланцюга механізму приведено на рисунку 2.8.
Рисунок 2.8 – Кінематична схема структурного аналізу паралелограмного
механізму
В наведеній кінематичні схемі маємо наступні ланки та кінематичні пари.
Каретка 1 входить в циліндричні пари IV класу А та А3 з нерухомою основою
20, яка в даному випадку має умовну назву стойка. Також каретка 1 утворює
гвинтову пару V класу А2 з комбінованим ходовим гвинтом 19, та загальну
обертальну пару V класу А1 з ланками 7 та 17. Симетрична картина
спостерігається на протилежному боці механізму. Там каретка 6 входить в
циліндричні пари IV класу В та В3 з нерухомою основою-стойкою 20. Також
каретка 6 утворює гвинтову пару V класу В2 з комбінованим ходовим гвинтом
19, та загальну обертальну пару V класу В1 з ланками 16 та 18. Сам комбінований
ходовий гвинт 19 окрім відповідних гвинтових пар V класу утворює обертальні
пари V класу L та M з основою-стойкою 20.
Ланка 17 утворює обертальну пару V класу G1 з ланкою 9. Ланка 7 утворює
обертальну пару V класу G з ланкою 8. Багатопозиційні ланки 8 та 9 утворюють
35
з кареткою 2 обертальну пару V класу С1. Каретка 2 входить в циліндричні пари
IV класу С та С2 з нерухомою основою 20. Багатопозиційна ланка 8 утворює з
багатопозиційною ланкою 11 обертальну пару V класу Н1. Багатопозиційна
ланка 9 утворює з багатопозиційною ланкою 10 обертальну пару V класу Н.
Багатопозиційні ланки 10 та 11 утворюють з кареткою 3 обертальну пару
V класу D1. Каретка 3 входить в циліндричні пари IV класу D та D2 з нерухомою
основою 20. Багатопозиційна ланка 10 утворює з багатопозиційною ланкою 13
обертальну пару V класу I1. Багатопозиційна ланка 11 утворює з
багатопозиційною ланкою 12 обертальну пару V класу I.
Багатопозиційні ланки 12 та 13 утворюють з кареткою 4 обертальну пару
V класу E1. Каретка 4 входить в циліндричні пари IV класу E та E2 з нерухомою
основою 20. Багатопозиційна ланка 12 утворює з багатопозиційною ланкою 15
обертальну пару V класу J1. Багатопозиційна ланка 13 утворює з
багатопозиційною ланкою 14 обертальну пару V класу J.
Багатопозиційні ланки 14 та 15 утворюють з кареткою 5 обертальну пару
V класу F1. Каретка 5 входить в циліндричні пари IV класу F та F2 з нерухомою
основою 20. Багатопозиційна ланка 14 утворює з ланкою 18 обертальну пару V
класу K1. Багатопозиційна ланка 15 утворює з ланкою 16 обертальну пару V
класу К.
Каретки 2, 3, 4, 5 своїми кінематичними парами накладають зайві зв’язки
на загальну структуру механізму. При цьому вони ніяким чином не впливають і
не визначають характер руху механізму в цілому. Тому ці ланки 2, 3, 4, 5 з
відповідними циліндричними кінематичними парами С, С1, D, D1, E, E1, F, F1
розглядаються як надлишкові. Але вони необхідні в конструкції механізму для
забезпечення просторової конструкційної жорсткості, тому що призначені для
закріплення в них дозуючих клапанів блоку розливу.
Каретки 1, 2, 3, 4, 5, 6 є по своїй суті виконавчими елементами (зображені
на рисунку 2.6).
36
Таким чином, в результаті структурного аналізу механізму, маємо наступні
складові конструкції. Механізм складається з:
- 20-ти обертальних кінематичних пар V класу (А1, A2, B1, B2, C1, D1,
E1, F1, G, G1, H, H1, I, I1, J, J1, K, K1, L, M);
- 4-ох циліндричних кінематичних пар IV класу (А, А3, В, В3);
- 15 рухомих ланок (1, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19);
- 1-ї нерухомої ланки-стойки (20).
Кінематична схема механізму включає в себе ланки, які входять більш ніж
у дві кінематичні пари та геометрично утворює замкнений контур, тому
вважається складною за замкненою [27].
Нехтуючи надлишковими (пасивними) елементами конструкції визначимо
ступінь свободи механізму за формулою Чебишева [40]:
�� = 3�� − 2��5 − ��4 (2.1)
де: W – кількість ступенів свободи механізму;
n – кількість рухомих ланок механізму;
��5 – кількість пар V-го класу;
��4 – кількість пар ІV-го класу.
Відповідно скориставшись формулою (2.1) отримуємо значення W ступеня
свободи механізму:
�� = 3�� − 2��5 − ��4 = 3 ∙ 15 − 2 ∙ 20 − 4 = 45 − 40 − 4 = 1.
З проведеного аналізу можна з впевненістю зробити висновок про те, що
зайві додаткові невраховані ступені свободи, які можуть незалежно впливати
на точність позиціонування – відсутні. Таким чином, для керування визначеним
положенням ланок всього механізму із ступенем свободи 1, необхідно задавати
визначений рух одній вхідній ланці механізму, якою в нашому випадку є
комбінований гвинт 19 (рис. 2.8). Можливі неточності позиціонування
37
виконавчих ланок механізму (кареток) в даному випадку залежать від інших
можливих технічних нюансів конструкції, тому для їх виявлення потрібно
проводити подальший аналіз.
2.2 Формулювання існуючих недоліків виробу
Існуючу кінематичну схему механізму можна назвати теоретичною, тому
що при її розгляді приймалось, що всі елементи кінематичних пар за
визначенням є геометрично точно виконаними, відсутні зазори в кінематичних
парах, розміри усіх ланок не відхиляються від теоретично спроектованих, вісі
кінематичних пар розташовані так, як це передбачено структурою механізму. В
реально побудованому механізмі дійсні його параметри можуть відрізнятися від
теоретичних в результаті неточності виготовлення ланок та елементів
кінематичних пар. Відхилення дійсних параметрів від теоретичних носить назву
помилки механізму. Врахування усіх можливих похибок реального механізму
представляє достатньо складну задачу, тому що це залежить від технології
виготовлення деталей механізму, умов складання ланок тощо. Розділ теорії
механізмів, який займається дослідженням помилок механізмів носить назву
теорії точності механізмів [10].
В нашому випадку неточність положення виконавчих вузлів (кареток)
привідного механізму регулювання положення клапанів наливу в тару з
рівномірною зміною кроку була виявлена практичним шляхом. Після
виготовлення першого дослідно-експериментального зразка в умовах
виробництва ТОВ «МПНВ «Станко-Груп» м. Черкаси для клієнта «Henkel Polska
Operations», м. Stara-Góra, Польща, було виявлено один суттєвий недолік
конструкції. При прикладанні незначного зусилля до проміжних кареток (від 2-ї
до 5-ї) в напрямку їх руху спостерігалось їх зміщення від позиції теоретичного
положення. При чому величина зміщення була не однаковою в залежності від
положення розведення самих кареток. При максимальному розведенні кареток
38
похибка була мінімальною та мала найбільше значення при мінімальному
розведенні кареток від початкового зведеного положення. Вимірювання
нерівномірності для різних проміжних положень кареток [5] представлені на
рисунку 2.9 та 2.10, виконані за допомогою вимірювального інструменту
штангенциркуль ШЦ-ІІ-300-0,02 («Мікротех» ТУ У 33.2-30291682-001-2004).
Рисунок 2.9 – Вимірювання фактичного кроку для номіналу 166 мм
При розведенні-зведенні механізму без прикладання зовнішніх сил
величина розбіжності положення для певного кроку знаходилась в задовільних
межах з практичної точки зору призначення механізму. Як видно з рис. 2.9
максимальне значення умовного кроку між каретками дорівнює 166,4 мм,
мінімальне значення дорівнює 165,8 мм. При цьому різниця в цих величинах
складає 166,4 – 165,8 = 0,6 мм, що є цілком прийнятним для призначення
механізму в цілому.
39
Рисунок 2.10 – Вимірювання фактичного кроку для номіналу 126 мм
Як видно з рис. 2.10 максимальне значення умовного кроку між каретками
дорівнює 127,2 мм, мінімальне значення дорівнює 125,5 мм. При цьому різниця
в цих величинах складає 127,2 – 125,5 = 1,7 мм, що також є цілком прийнятним
для призначення механізму в цілому.
Із отриманих значень можна зробити наступний однозначний висновок –
розбіжність положень кареток механізму має тим більшу величину, чим менше
значення має умовний крок між каретками! Така тенденція зберігалась при
повторних вимірюваннях для будь-яких значень кроку, більших чи менших.
Але саму цікаву картину в конструкції можна було спостерігати при
розведенні-зведенні механізму з наступним прикладанням незначних зовнішніх
сил до будь-якої з проміжних (неприводних) кареток (від 2-ї до 5-ї включно) в
напрямку їх руху (без різниці в сторону зведення чи в сторону розведення). При
цьому величина розбіжності положення для певного кроку непропорційно
40
збільшувалась та виходила за адекватні межі з практичної точки зору
призначення механізму. Як визначалось раніше положення 4-ох проміжних
кареток з 2-ї по 5-ту визначається за рахунок узгодженого руху
паралелограмного багатоважільного механізму, який зображений на рисунку 2.3.
Явище «ланцюгового руху» багатоважільного механізму неприводних
кареток призводило до збільшення похибки невизначеності положень до значень
в 10 разів більше за звичайні. Якщо в звичайних умовах отримувалось значення
похибки 0,6-1,7 мм, то в штучно змодельованих умовах некерованого впливу
ззовні значення похибки на практиці дорівнювало 6-7 мм!
Аналізувавши технологію виготовлення деталей багатоважільного
механізму та конструкції в цілому, можна прийти до висновку-припущення, що
явище «ланцюгового руху» спровоковане похибкою виготовлення з’єднання
важелів даного вузла. Фрагмент складального креслення механізму переміщення
зображено на рисунку 2.11.
Рисунок 2.11 – Фрагмент складального креслення механізму переміщення
41
В даному механізмі (рис. 2.11) присутні 16-ть кінематичних шарнірних
обертальних пар. Забезпечуючи взаємний обертальний рух, дане з’єднання з
практичної точки зору виготовляється з мінімальним технологічно та економічно
досяжним зазором згідно посадки вказаної на фрагменті креслення.
Зазором називається різниця між діаметрами отвору і вала до складання.
Зазор позначається буквою S. Зазор забезпечує можливість відносного
переміщення деталей, що з'єднуються. Розрізняють найменші (мінімальні) та
найбільші (максимальні) зазори. В нашому випадку нас цікавить величина, яка
може створювати найгірші умови експлуатації механізму. Це найбільший
(максимальний) зазор в з’єднанні. Найбільшим зазором називається різниця між
найбільшим граничним розміром отвору і найменшим розміром вала, або
різниця між верхнім відхиленням отвору і нижнім відхиленням валу.
Розраховується за формулою 2.2 [5].
�������� = �������� − �������� = ���� − ���� (2.2)
де: �������� – найбільший зазор з'єднання;
�������� – найбільший граничний розмір отвору;
�������� – найменший граничний розмір валу;
ES – верхнє граничне відхилення отвору;
ei – нижнє граничне відхилення валу.
В нашому випадку для номінальної величини центральних шарнірних
з’єднань, яка дорівнює 9 мм, та для номінальної величини верхніх і нижніх
шарнірних з’єднань, яка дорівнює 7 мм, значення граничних відхилень розмірів
будуть однакові. Для 11-го квалітету полів відхилень розмірів ця величина
складає 90 мкм.
Відповідно скориставшись формулою (2.2) отримуємо значення
найбільшого зазору �������� шарнірних з’єднань усіх обертальних пар механізму:
�������� = �������� − �������� = ���� − ���� = 0,09 − (−0,09) = 0,18 (мм).
42
Але, навіть арифметично склавши максимальний імовірний зазор в усіх
з’єднаннях можемо тримати максимальну похибку положення кареток:
0,18 мм х 16 = 2,88 мм. Дана величина істотно відрізняється від аналогічної
отриманої на практиці 6…7 мм.
Провівши попередній аналіз конструкції можна прийти до висновку, що
ми маємо явище нелінійного накладання зазорів в ланцюзі багатоважільного
механізму паралелограмного типу, яке потребує поглибленого аналізу та
вирішення.
2.3 Визначення та порівняння методів розв’язання сформованої задачі
Врахування помилок положення, які виникають через зазори у
кінематичних парах, є достатньо складним, тому що для вирішення будь-якої
задачі необхідно встановити точку дотику елементів пари та визначити в якому
напрямку в даному випадку вибирається зазор [10].
Спробуємо графічно зобразити явище зазору в шарнірній обертальній парі
механізму на рисунку 2.12.
Рисунок 2.12 – Кінематична схема явища зазору в обертальній парі
43
На даному зображені відтворений імовірний зазор у з’єднанні. Дві ланки 1
та 2 утворюють шарнірну обертальну пару. Центр шарніру (коло меншого
діаметру) ланки 1 знаходиться у точці В, центр шарніру (коло більшого діаметру)
ланки 2 знаходиться у точці А. Очевидно, що відсутність порушення
кінематичного контакту можлива за умови «обкатування» внутрішньої поверхні
шарніру, який утворений отвором у відповідній ланці, по зовнішній поверхні
шарніру, який утворений зовнішньою циліндричною поверхнею іншої ланки
пари. Точка контакту шарнірів для обох ланок визначена довільним чином та
знаходиться у точці С.
В цьому випадку, без умови податливості шарнірів ланок, зазор у з’єднанні
відповідає безмасовій ланці АВ, довжина якої в свою чергою дорівнює половині
максимального зазору у з’єднанні!
��
Х = ������ (2.3)
2
де: Х – довжина безмасової ланки АВ;
�������� – найбільший зазор з'єднання.
Відповідно скориставшись формулою (2.3) отримуємо значення Х
довжини безмасової ланки АВ шарнірних з’єднань усіх обертальних пар
механізму:
�������� 0,18
Х = = = 0,09 ≈ 0,1 (мм).
2 2
Основну задачу можна сформулювати наступним чином: необхідно
визначити можливе відхилення положення виконавчих вузлів привідного
механізму регулювання положення з рівномірною зміною кроку.
Дану задачу можна пробувати вирішувати декількома шляхами.
1. Аналітичний (за математичними формулами) сценарій розв’язку в нашому
випадку ускладнений великою кількістю важелів. Якби задача зводилась
до з’ясування можливого положення 2-3 виконавчих вузлів з відповідною
невеликою кількістю шарнірних пар – це можна було б вирішити через
44
певну систему рівнянь, які довелось би формулювати і виводити із
графічного ймовірного положення невеликої кількості ланок. В нашому
випадку варіативність ймовірних положень 12 важелів із 16 парами
зазорних з’єднань значно ускладнює поставлену задачу, тому аналітичний
метод логічно вважати трудомістким за часом.
2. Графічний 2D сценарій розв’язку за даних умов задачі також ускладнений
великою кількістю важелів. І так, як у випадку і з аналітичним способом,
якби задача зводилась до з’ясування можливого положення 2-3 виконавчих
вузлів з відповідною невеликою кількістю шарнірних пар – це можна було
б вирішити через графічну побудову імовірних критичних положень
відповідних важелів з зазорними з’єднаннями, тому аналітичний метод
логічно вважати трудомістким за часом. Також 2D графічний метод не
виключає фактор людського впливу на некоректність виконання при
обов’язковому точному позиціонуванні відповідних графічних елементів в
CAD системі.
3. Модельно-графічний 3D сценарій розв’язку за даних умов задачі
можливий за певних умов. У випадку такого рішення необхідно у CAD
системі при розробці відповідних моделей важелів та пальців зробити в
них значення розмірів поверхонь, що утворюють кінематичні пари, не в
номінальному значенні розмірів, а у дійсних граничних імовірних
значеннях. Отвори у важелях з максимальним значенням приєднувальних
отворів, а з’єднувальні пальці пар з мінімальним значенням зовнішніх
циліндричних приєднувальних поверхонь. Також при складанні 3D моделі
механізму потрібно в шарнірних з’єднаннях використати визначення
взаємного позиціонування не як «співвісність», а як «дотик». В такому
випадку з’єднувальні поверхні отримають зв’язок, що був сформований
вище – відсутність порушення кінематичного контакту можлива за умови
«обкатування». Потім при виконанні функції зведення-розведення моделі
45
в CAD системі можна ручним шляхом визначити ймовірні граничні
положення вузлів конструкції.
4. Модельно-чисельний сценарій розв’язку за даних умов задачі можливий за
умови правильного вибору відповідної автоматизованої системи.
Побудова чисельної моделі системи з елементами різної фізичної природи
та системи керування можлива у єдиному пакеті модельно-орієнтованого
проектування. Для моделювання об'єктів, що складаються з ряду
різнорідних фізичних систем (мультидоменні системи), існує технологія
побудови і аналізу представлена компанією «MathWorks». Для
дослідження кінематики, динаміки, енергетики механізмів різного рівня
складності ефективно застосовувати мультидоменне моделювання за
допомогою середовища «MatLab», призначеного для моделювання
просторових рухів твердотільних машин і механізмів на стадії інженерного
проектування. Зокрема для побудови мультидоменної системи
використовують бібліотеки графічного середовища імітаційного
моделювання «Simulink» [3].
З наведеного аналізу можливих методів вирішення поставленої задачі
логічним є обрати 3-й та 4-й способи – модельно-графічний із застосуванням
CAD додатку САПР «Компас-3D» та модельно-чисельний і застосуванням
пакету модельно-орієнтованого проектування «MatLab».
2.4 Оцінка необхідності виготовлення дослідної моделі
Моделювання як метод пізнання використовується тоді, коли безпосереднє
дослідження оригіналу неможливе або естетично не рекомендоване. Під
моделлю потрібно розуміти об`єкт, який відповідає іншому об`єкту (оригіналу),
замінює його при пізнанні і дає про нього або про його частини інформацію [43].
В будь-якому теоретичному аналізі та дослідженні актуальним є питання
перевірки результатів. При цьому отримані результати можна підтверджувати
46
відповідними розрахунковими аналітичними доказами, за необхідності
побудовою відповідних графічних зображень. Можна будувати в різних
автоматизованих САПР системах та пакетах модельно-орієнтовного
проектування відповідні моделі з візуалізацією параметрів дослідження.
Отримувати таким чином відповіді на поставлені задачі.
На відміну від існуючих теоретичних методів – фізичне моделювання
передбачає дослідження процесів шляхом відтворення в іншому масштабі
постійності визначальних критеріїв подібності. Подібність – це умова, при
виконанні якої кількісний результат експерименту між моделлю і об’єктом
співпадає. Критерій подібності – це числова величина або функція аргументу, що
описує характерні властивості об’єкту моделювання. Фізичне моделювання
ефективне для дослідження нескладних ТС, в яких діє відносно невелика
кількість критеріїв подібності, а також таких, які не втрачають свої властивості
при масштабуванні. Воно вимагає знань механізмів протікання процесу в умовах
дії зовнішніх збурень, точних значень констант, за допомогою яких описують ці
механізми, допустимих граничних умов тощо [42].
В нашому випадку, «жива» модель досліджуваного зразку механізму буде
наочно підтверджувати усі отримані теоретичним шляхом результати! Також
при розробці можливих шляхів покращення точності положення виконавчих
вузлів привідного механізму регулювання положення з рівномірною зміною
кроку наглядна фізична модель наочно дасть можливість перевірити усі можливі
припущення на практиці.
Логічним висновком буде розглянути економічну доцільність виготовлення
моделі досліджуваного механізму у зменшеному масштабі 1:2 та за наявності
необхідних потужностей виробництва виготовити таку модель!
Також створена модель може бути використана в освітньому процесі
даного ВНЗ в таких дисциплінах як: «Теорія машина та механізмів»,
«Математичне моделювання технічних систем» тощо.
47
Розділ 3 Аналіз закономірностей конструкції
3.1 Створення комп’ютерної моделі виробу в CAD додатку
Як було проаналізовано у розділі 2.2 та сформульовано у якості висновку-
припущення – явище «ланцюгового руху» спровоковане похибкою виготовлення
з’єднання важелів вузла механізму переміщення. Фрагмент складального
креслення механізму переміщення зображено на рисунку 2.11.
Для моделювання реального відображення можливих існуючих зазорів у
шарнірних з’єднаннях необхідно у відповідних моделях деталей, які утворюють
такі з’єднання, відобразити можливі граничні значення поверхонь обертальної
кінематичної пари. Тобто замінити номінальні значення розмірів поверхонь, які
використовуються у випадку класичного конструкторського проектування, на
їх фактичні граничні значення. В даному випадку це мінімальний зовнішній
діаметр пальців шарнірів та максимальний діаметр отворів важелів-ланок.
Мінімальний діаметр пальців шарнірів розраховується за формулою 3.1
[5].
�������� = �� + ���� (3.1)
де: �������� – найменший граничний розмір валу;
d – номінальне значення діаметру валу;
ei – нижнє граничне відхилення валу.
Максимальний діаметр отворів важелів-ланок шарнірів розраховується за
формулою 3.2 [5].
�������� = �� + ���� (3.2)
де: �������� – найбільший граничний розмір отвору;
D – номінальне значення діаметру отвору;
ES – верхнє граничне відхилення отвору.
48
Відповідно скориставшись формулою (3.1) отримуємо значення
мінімальних діаметрів �������� пальців шарнірних з’єднань усіх обертальних пар
механізму:
- для крайніх з’єднань d7h11:
�������� = �� + ���� = 7 + (−0,09) = 6,91 ≈ 6,9 (мм);
- для центральних з’єднань d9h11:
�������� = �� + ���� = 9 + (−0,09) = 8,91 ≈ 8,9 (мм).
Отримані граничні значення діаметрів пальців були закладені у
відповідних 3D-моделях, та зображені на рисунку 3.1.
Рисунок 3.1 - Мінімальні діаметри �������� пальців шарнірних з’єднань
Відповідно скориставшись формулою (3.2) отримуємо значення
максимальних діаметрів �������� отворів важелів-ланок шарнірних з’єднань усіх
обертальних пар механізму:
- для крайніх з’єднань D7H11:
�������� = �� + ���� = 7 + 0,09 = 7,09 ≈ 7,1 (мм);
49
- для центральних з’єднань D9H11:
�������� = �� + ���� = 9 + 0,09 = 9,09 ≈ 9,1 (мм).
Отримані граничні значення діаметрів отворів важелів-ланок були
закладені у відповідних 3D-моделях, та зображені на рисунку 3.2 та 3.3.
Рисунок 3.2 - Максимальні діаметри �������� отворів двостороннього важелю
Рисунок 3.3 - Максимальні діаметри �������� отворів одностороннього важелю
Після проведення вище описаних дій з деталями механізму переміщення,
була проведена робота по моделюванню складальної одиниці механізму
переміщення, яка згадувалась за висвітлювалась раніше на рисунку 2.11. При
цьому були проведені певні спрощення і накладені інші зв’язки-обмеження. У
якості спрощень до механізму не увійшли деталі, які не впливають на взаємне
50
розташування важелів, але при цьому могли б ускладнити процес візуального
сприйняття – це проміжні шайби, гайки. Також для спрощення візуалізації була
дещо змінена конструкція самих пальців шарнірних пар (в складальному
креслення ці деталі називаються «гвинтами»), при цьому це ніяким чином не
вплинуло на відображення реальної ситуації.
Для можливості коректного моделювання ефекту «ланцюгового руху» в
складальній одиниці механізму переміщення було приділено особливу увагу
накладеним зв’язкам. При класичному проектуванні даного механізму у додатку
Компас-3D інженером-конструктором основна увага приділялась роботі з
номінальними значеннями розмірів конструктивних елементів. При цьому усі
накладені зв’язки, які визначають взаємне розташування деталей, відображали
картину ідеального взаємного положення та руху. В самому шарнірному
з’єднанні для відповідних деталей в такому випадку був накладений зв’язок-
обмеження «співвісність». Основую відображення реальної поведінки елементів
механізму стала замінна зв’язку-обмеження «співвісність» на зв’язок-обмеження
«дотик». Основна відмінність даних двох видів зв’язків полягає у відповідному
логічному значенні самих термінів та візуалізована на рисунку 3.4.
Рисунок 3.4 – Відображення зв’язків CAD-додатку
Прямолінійність руху виконавчих вузлів (кареток) привідного механізму
регулювання положення клапанів наливу забезпечена використанням купованих
51
лінійних підшипників та відповідних напрямних. Ці підшипники разом із
виконавчим елементом утворюють одну суцільну складальну одиницю –
«каретку», яка згадувалась раніше та була відображена на рисунку 2.2. Для
імітації прямолінійного руху пальців кареток механізму переміщення на самі
пальці був накладений додатковий зв’язок – співпадіння однієї з координатних
площин цієї деталі, зображений на рисунку 3.5.
Рисунок 3.5 – Зв’язок «співпадіння» площин для імітації прямолінійного руху
пальців кареток
52
3.2 Формулювання результатів CAD-моделювання
Таким чином, після створення 3D-моделі у відповідному CAD додатку із
застосуванням коректних зв’язків-обмежень, з’явилась можливість відтворення
досліджуваного явища «ланцюгового руху» даного механізму.
Положення мінімального та максимального зведення-розведення
механізму в нашому випадку можна визначити накладанням зв’язку-обмеження
«на відстані» між крайніми привідними каретками механізму. Це значення буде
фіксуватись між площинами першого та останнього центральних пальців
механізму. Ці площини будуть перпендикулярними до тих, що відображені на
рисунку 3.5.
Для інформативності відтворюваної в моделі картини візьмемо для
розгляду крайні граничні положення та середнє проміжне. Для крайнього
зведеного положення механізму крок між каретками дорівнює 60 мм, відповідно
відстань між крайніми каретками буде дорівнювати 300 мм. Для крайнього
розведеного положення механізму крок між каретками буде дорівнювати 240 мм,
відповідно відстань між крайніми каретками буде дорівнювати 1200 мм. У якості
середнього проміжного положення розведення механізму оберемо значення
кроку рівне 150 мм, відповідно відстань між крайніми каретками буде
дорівнювати 750 мм.
При заданих значеннях та зв’язках, які імітують реальну можливу картину
між ланками механізму, спробуємо змоделювати зміщення пальців проміжних
кареток, починаючи з крайньої проміжної. Для цього накладемо на відповідні
площини цих пальців додатковий зв’язок «на відстані». Після чого будемо
вручну змінювати значення параметру зв’язку, що буде відповідати значенню
кроку до того моменту, поки CAD додаток не сповістить нас про момент
виникнення порушення коректності існуючих зв’язків моделі механізму. Таким
чином ми зможемо з дискретністю (точністю) самого додатку наблизитись до
максимального зміщеного значенні кроку. Різниця між цим значенням і
53
номінальним і буде визначати похибку положення відповідної каретки.
Результати моделювання крайнього зведеного положення механізму зображені
на рисунку 3.6 та 3.7.
Рисунок 3.6 – Фрагмент з CAD-додатку для зведеного положення механізму
Рисунок 3.7 – Фрагмент з CAD-додатку в момент порушення зв’язків
(позначено червоним знаком ! оклику)
54
Аналогічним чином, але без зміни значення параметру зв’язку «на
відстані», можна визначити положення інших проміжних кареток з 2-ї по 5-ту (у
нумерації кареток беремо за основу напрямок зліва на право). Ті ж самі дії
виконуємо для проміжного та розведеного стану механізму, та відображаємо на
рисунках 3.8, 3.9, 3.10, 3.11.
Рисунок 3.8 – Фрагмент з CAD-додатку для проміжного положення механізму
Рисунок 3.9 – Фрагмент з CAD-додатку при визначенні відстані до 2-ї каретки
Рисунок 3.10 – Фрагмент з CAD-додатку для розведеного положення механізму
55
Рисунок 3.11 – Фрагмент з CAD-додатку при визначенні відстані до 2-ї
каретки
Результати усіх даних вимірів, які були отримані при CAD-моделюванні,
зведені до таблиці 3.1.
Таблиця 3.1
Похибка положення кареток механізму
Похибка положення відповідної каретки
Положення Крок
механізму кареток Каретка Каретка Каретка Каретка Каретка Каретка
№1 №2 №3 №4 №5 №6
Зведений
60 мм 0 мм 6,35 мм 9,68 мм 9,86 мм 6,71 мм 0 мм
мінімально
Проміжне
150 мм 0 мм 2,24 мм 3,26 мм 3,25 мм 2,15 мм 0 мм
середнє
Розведений
240 мм 0 мм 0,78 мм 0,87 мм 0,85 мм 0,56 мм 0 мм
максимально
За результатами отриманих даних була сформована звичайна стовбчаста
діаграма з відповідними маркерами. Дана діаграма наглядним чином візуалізує
похибку положення кареток в залежності від їх порядковох позиціїї та
відповідного кроку розведення механізму. Зображена дана діаграма на рисунку
3.12.
56
Крок кареток 60 мм Крок кареток 150 мм Крок кареток 240 мм
1 2 3 4 5 6
ПОРЯДКОВИЙ № КАРЕТКИ МЕХАНІЗМУ
Рисунок 3.12 – Діаграма похибок положення кареток 3D моделі механізму
3.3 Створення моделі виробу в додатку чисельних розрахунків
Перспективним сучасним напрямком комп'ютерного моделювання є
модельно-орієнтоване проектування (МОП). Цей напрямок інтенсивно
розвивається, охоплюючи все більше галузей застосування. Для моделювання
об'єктів, що складаються з ряду різнорідних фізичних систем (мультидоменні
системи), існує технологія побудови і аналізу представлена компанією
MathWorks.
У даній роботі використовується сучасна система модельно-орієнтованого
проектування систем керування пристроїв з елементами різної фізичної природи
– мультидоменна система керування (МДСК) Matlab R2023a компанії
розробника MathWorks. Застосовується технологія, орієнтована на використання
стандартних блоків і функціональних схем, що входять до додатків пакета
ПОХИБКА ПОЛОЖЕННЯ ВІДПОВІДНОЇ КАРЕТКИ, ММ
0,00
0,00
0,00
6,35
2,24
0,78
9,68
3,26
0,87
9,86
3,25
0,85
6,71
2,15
0,56
0,00
0,00
0,00
57
MatLab. Також використовується модельно-орієнтована технологія, що дозволяє
застосовувати для опису поведінки об'єктів спільну мову програмування
Simscape Multibody пакета Simulink.
Simscape Multibody (раніше SimMechanics) надає середовище
багатотільного моделювання для тривимірних механічних систем, таких як
роботи, підвіски транспортних засобів, будівельне обладнання та шасі літаків.
Ви можете моделювати багатотільні системи, використовуючи блоки, що
представляють тіла, з’єднання, зв’язки, силові елементи та датчики. Simscape
Multibody формулює та розв’язує рівняння руху повної механічної системи. Ви
можете імпортувати повні збірки САПР, включаючи всі маси, моменти інерції,
з’єднання, обмеження та 3D-геометрію, у вашу модель. Автоматично створена
3D-анімація дозволяє візуалізувати динаміку системи. Пояснення алгоритму
послідовності застосування Simscape Multibody зображено на рисунку 3.13.
Рисунок 3.13 – Приклад застосування Simscape Multibody [1]
Simscape Multibody допомагає розробляти системи керування та тестувати
продуктивність на рівні системи. Ви можете параметризувати свої моделі за
допомогою змінних і виразів Matlab, а також проектувати системи керування для
58
багатотільних систем у Simulink. Ви можете інтегрувати гідравлічні, електричні,
пневматичні та інші фізичні системи у свою модель за допомогою компонентів
сімейства продуктів Simscape. Для розгортання ваших моделей в інших
середовищах моделювання, включаючи системи апаратного забезпечення в
циклі, Simscape Multibody підтримує генерацію C-коду [3].
Завданням проектування є розробка структурної схеми та алгоритму
управління МДСК, а також візуальне тестування для налагодження роботи
системи в цілому. Мультидоменне моделювання має на увазі дослідження руху,
визначення діючих зусиль і інших параметрів, що забезпечують подальший
аналіз і коригування поведінки системи.
3.4 Формулювання результатів чисельного моделювання
Візуалізація детальної структурної схеми чисельного моделювання
механізму переміщення з відповідними зазорами 0,2 мм в шарнірних
кінематичних парах наведена в Додатку 3.
На рисунку 3.14 зображений графік руху каретки №2 (першої з холостих)
за умови зворотньо-поступального руху з мінімального до максимального
положення розведення лише останньої приводної каретки №6 за час 10 секунд.
В наведеній графічній закономірності руху червоною лінією відображена
зміна координати вздовж повздовжньої вісі симетрії механізму від 60 мм до 240
мм (відстань вів каретки №1), блакитною лінією відображена зміна координати
впоперек повздовжньої вісі симетрії.
59
Рисунок 3.14 – Графік руху холостої каретки №2 в додатку Simscape Multibody
За попередніми результатами даного способу моделювання були порівняні
два характери закономірності руху моделі механізму переміщення. Один за
ідеальних умов без зазорів у шарнірних з’єднаннях, інший за умов присутності в
шарнірних з’єднаннях зазору ��������, розрахованого в розділі 2.2.
Мультидоменне моделювання надало можливість поглибленого аналізу
дослідження руху. Після порівняння ідеальних умов руху механізму з реальними
з отриманих характеристик можна із впевненістю стверджувати про наступне
явище.
Нерівномірна зміна значень координат на прикладі закономірності руху
каретки №2 підтверджує попередньо сформоване в розділі 2.2 припущення: ми
маємо явище нелінійного накладання зазорів в ланцюзі багатоважільного
механізму паралелограмного типу.
Також дане явище можна у вигляді нерівномірності руху спостерігати при
візуальному спостереженні руху центральних точок важелів механізму.
Відповідний відео-файл представлено в презентації Microsoft PowerPoint даної
КРМ.
60
3.5 Виготовлення моделі дослідного зразку (1:2)
Як згадувалось вище у пункті 2.4 цієї роботи, доцільність виготовлення
«живої» моделі дослідного зразку в масштабі 1:2 має особливе практичне
значення. Буде отримана можливість перевірки теоретичних припущень
застосованих способів автоматизованого комп’ютерного моделювання. Також на
практиці можна буде перевірити запропоновані методи покращення точності
позиціонування вузлів.
Для оцінки економічної можливості виготовлення макету зменшеної
моделі необхідно провести конструкторську розробку даного механізму. При
цьому, для збереження «ефекту подібності» прототипу та зменшеного макету
необхідно дотримуватись відповідного величини коефіцієнту подібності. В
нашому випаду для обраного масштабу 2:1 величина даного коефіцієнту
відповідно буде дорівнювати k = 0,5. Дотримання коефіцієнту відповідності
продемонстровано на рисунку 3.15, де зображена головна деталь механізму –
важіль, та на рисунку 3.16, де зображена відповідна деталь зменшеного макету.
Рисунок 3.15 – Ескіз 3D моделі прототипу важелю механізму
61
Рисунок 3.16 – Ескіз 3D моделі зменшеного макету важелю механізму
Як видно із наведених вище рисунків основні виконавчі розміри важелів
виконані у відповідності 1:2.
Деякі конструктивні елементи макету по відношенню до деталей
прототипу були виконані з метою спрощення та здешевлення технології
виготовлення. Враховуючи технологічні можливості виробництва були
спроектовані деталі із застосуванням сучасних методів виготовлення, зокрема
3D-друк, приклад використання якого відображений на рисунку 3.17.
Рисунок 3.17 – 3D модель каретки механізму переміщення
62
Я видно із наведеного вище рисунку, якщо в прототипі механізму певний
конструктивний елемент складався з декількох деталей, то в зменшеному макеті
аналогом заміщення ставала одна друкована деталь.
Розроблена 3D модель макету (1:2) механізму регулювання положення з
рівномірною зміною кроку зображена на рисунку 3.18.
Рисунок 3.18 – 3D модель макету (1:2) механізму регулювання положення
Завдяки проведеній конструкторській розробці 3D моделі (1:2) механізму
з’явилась можливість економічної оцінки вартості виготовлення макету.
Матеріальна собівартість складових даного макету в національній валюті станом
на третій квартал 2023 року наведена в таблиці 3.2.
Із отриманих даних можна прийти до наступного висновку. Враховуючи
практичну складову оцінки можливих умов використання даного механізму,
вартість виготовлення «живого» макету є незначущою у порівнянні із можливою
економічною користю застосування даного вузла у серійній продукції компанії.
63
Таблиця 3.2
Матеріальна собівартість макету механізму
Матеріальна складова Собівартість, грн
Профіль 45х90 алюмінієвий верстатний 1 255,87
Вал прецизійний KBB INA W10/H6 204,29
Гвинт трапецевидний Ck45 Tr.12х3R (правий) 141,83
Гвинт трапецевидний Ck45 Tr.12x3L (лівий) 94,57
Круг 18 калібрований AISI 304 22,70
Набір кріпильних метизів (нж) 134,23
Послуги лазерної порізки ланок-важелів 461,8
PETG пластик CoPet для 3D принтера чорний 1,75 мм 438,75
Всього: 3 181
3.6 Формулювання результатів з отриманого макету виробу
Розроблений макет механізму регулювання положення із рівномірною
зміну кроку 6-ти виконавчих вузлів був виготовлений на потужностях
підприємства ТОВ «МНВК «Станко-Груп» м. Черкаси. Зображення макету
представлено на рисунку 3.19
Рисунок 3.19 – Макет (1:2) виготовленого механізму зміни кроку вузлів
Макет був переданий кафедрі технології та обладнання машинобудівних
виробництв ЧДТУ та представлений у якості практичного експонату при захисті
даної кваліфікаційної роботи.
64
Як у прикладі з результатами CAD моделювання прототипу механізму, яке
наведене вище у розділі 3.2, аналогічна робота була проведена з макетом
механізму. Були проведені заміри кроку кареток механізму з їх відповідним
відхиленням від номінального положення. У якості вимірювального інструменту
застосовувався штангенциркуль ШЦ-ІІ-300-0,02 («Мікротех» ТУ У 33.2-
30291682-001-2004). Заміри проводились при мінімальному (початковому),
середньому (проміжному) та у крайньому (розведеному) положенні кареток
макету механізму, зведені до таблиці 3.3. та зображені на рисунку 3.20.
Рисунок 3.20 – Виконання замірів відхилення кроку кареток механізму
Таблиця 3.3
Похибка положення кареток макету механізму
Похибка положення відповідної каретки
Положення Крок
механізму кареток Каретка Каретка Каретка Каретка Каретка Каретка
№1 №2 №3 №4 №5 №6
Зведений
40 мм 0 мм 6,2 мм 9,9 мм 12,2 мм 8,7 мм 0 мм
мінімально
Проміжне
75 мм 0 мм 3,4 мм 5,2 мм 7,1 мм 5,2 мм 0 мм
середнє
Розведений
120 мм 0 мм 0,5 мм 0,6 мм 1,7 мм 0,8 мм 0 мм
максимально
65
За результатами отриманих даних була сформована звичайна стовбчаста
діаграма з відповідними маркерами. Дана діаграма наглядним чином візуалізує
на рисунку 3.21 похибку положення кареток в залежності від їх порядковох
позиціїї та відповідного кроку розведення механізму.
Крок кареток 40 мм Крок кареток 75 мм Крок кареток 120 мм
1 2 3 4 5 6
ПОРЯДКОВИЙ № КАРЕТКИ МЕХАНІЗМУ
Рисунок 3.21 – Діаграма похибок положення кареток макету механізму
3.7 Порівняння результатів отриманих різними способами моделювання
В ході виконаної роботи ми отримали результати дослідження явища
«ланцюгового руху» паралелограмного механізму рівномірної зміни кроку
виконавчих вузлів. А саме – визначили двома різними методами похибку
можливого положення даних виконавчих вузлів, як відхилення від їх ідеального
теоретичного положення, а третім методом підтвердили наявний її характер:
ПОХИБКА ПОЛОЖЕННЯ ВІДПОВІДНОЇ КАРЕТКИ, ММ
0,00
0,00
0,00
6,20
3,40
0,50
9,90
5,20
0,60
12,20
7,10
1,70
8,70
5,20
0,80
0,00
0,00
0,00
66
- модельно-графічним методом із застосуванням системи
автоматизованого проектування «Компас-3D» визначили похибку;
- модельно-чисельним і застосуванням пакету модельно-орієнтованого
проектування «MatLab: Simscape Multibody» підтвердили характер
похибки;
- фізично-аналітичним методом із застосування макету дослідного зразку
механізму з відповідним коефіцієнтом подібності визначили похибку.
Для спрощення візуального сприйняття результатів різних методів
дослідження використаємо групову стовбчасту діаграму, рисунок 3.22 з
відповідними маркерами для трьох положень механізму – двох крайніх
граничних та проміжного середнього.
Крок min CAD Крок min Макет
Крок сер. CAD Крок сер. Макет
Крок max CAD Крок max Макет
1 2 3 4 5 6
ПОРЯДКОВИЙ № КАРЕТКИ МЕХАНІЗМУ
Рисунок 3.22 – Порівняльна діаграма похибок положення кареток
ПОХИБКА ПОЛОЖЕННЯ ВІДПОВІДНОЇ КАРЕТКИ, ММ
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
6,35
6,20
2,24
3,40
0,78
0,50
9,68
9,90
3,26
5,20
0,87
0,60
9,86
12,20
3,25
7,10
0,85
1,70
6,71
8,70
2,15
5,20
0,56
0,80
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
67
Із отриманих та порівняних на груповій діаграмі результатів можна
спостерігати наступне явище. Похибка положення кареток механізму має тим
більше значення, чим на меншу відстань розведений механізм. І навпаки, при
максимально розведеному механізмові спостерігаються найменші похибки. Це
можна пояснити геометричним кутовим положенням важелів до вісі
переміщення кареток, рисунок 3.23, де при максимальному розведенні розмірна
схема механізму наближується від вираженої кутової до лінійної, рисунок 3.24.
Рисунок 3.23 – Кут важелів при Рисунок 3.24 – Кут важелів при
найбільшій похибці положення найменшій похибці положення
Таким чином можна зробити однозначний висновок. Явище «ланцюгового
руху» в паралелограмному механізмі має ярко виражений характер не залежно
від застосованого методу аналізу. Характер присутності помилок положення
виконавчих вузлів при цьому має однаково-споріднений вигляд в залежності від
положення самого механізму і не залежить від застосованого методу аналізу.
Числова величина похибок залежить від значення зазору в шарнірних з’єднаннях
механізму. Найбільші значення похибок положення присутні при максимально-
кутовому положенні важелів та мінімальні при складанні і наближені важелів
до осьової лінії руху кареток.
68
Розділ 4 Методи покращення та використання
4.1 Розробка можливих способів покращення характеристик виробу
Повернемося до раніше розглянутої інформації у розділі 2.3, де було
графічно зображено явище зазору в шарнірній обертальній парі механізму на
рисунку 2.12. Як було визначено раніше, зазор у з’єднанні відповідає безмасовій
ланці, довжина якої в свою чергою дорівнює половині максимального зазору у
з’єднанні! Спробуємо на рисунку 4.1 графічно зобразити у вигляді кінематичної
схеми зв’язки в механізмі та провести відповідний структурний реального стану
механізму.
Рисунок 4.1 – Кінематична схема структурного аналізу реального стану
паралелограмного механізму
Таким чином, в результаті структурного аналізу механізму, маємо наступні
складові реальної конструкції. Механізм складається з:
- 20-ти обертальних кінематичних пар V класу (А1, A2, B1, B2, C1, D1,
E1, F1, G, G1, H, H1, I, I1, J, J1, K, K1, L, M), до яких добавились 22-і
аналогічні пари безмасових зазорних ланок відповідних шарнірів (А10,
69
А11, B10, B11, С10, С11, D10, D11, E10, E11, F10, F11, G0, G10, H0, H10,
I0, I10, J0, J10, K0, K10);
- 4-ох циліндричних кінематичних пар IV класу (А, А3, В, В3);
- 15 рухомих ланок (1, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) до
яких добавились 22-і рухомі безмасові зазорні ланки (21, 22, 23, 24, 25,
26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42);
- 1-ї нерухомої ланки-стойки (20).
Кінематична схема механізму включає в себе ланки, які входять більш ніж
у дві кінематичні пари та геометрично утворює замкнений контур, тому
вважається складною за замкненою [27].
Нехтуючи надлишковими (пасивними) елементами конструкції визначимо
ступінь свободи механізму за формулою Чебишева [7]:
�� = 3�� − 2��5 − ��4 (2.1)
де: W – кількість ступенів свободи механізму;
n – кількість рухомих ланок механізму;
��5 – кількість пар V-го класу;
��4 – кількість пар ІV-го класу.
Відповідно скориставшись формулою (2.1) отримуємо значення W ступеня
свободи механізму:
�� = 3�� − 2��5 − ��4 = 3(15 + 22) − 2(20 + 22) − 4 = 111 − 84 − 4 = 23.
З проведеного аналізу можна з впевненістю зробити висновок про те, що
в реальній конструкції механізму присутні зайві «паразитні» ступені свободи,
які можуть впливати на точність позиціонування виконавчих вузлів. Таким
чином, при керуванні визначеним положенням ланок всього механізму із
надлишковими ступенями свободи, задавши визначений рух одній вхідній ланці
70
механізму, якою в нашому випадку є комбінований гвинт 19 (рис. 2.8) – ми маємо
ефект невизначеності в межах проаналізованих в розділі 3 значень.
Враховуючи вище наведений аналіз, можна прийти до наступного
висновку – в нашому випадку вплинути на реально існуючу ситуацію можна
двома способами:
1. вплинути на причини виникнення похибок;
2. спробувати зменшити вплив існуючого негативного прояву похибок.
Як було вище зазначено в ході аналізу, числова величина похибок залежить
від значення зазору в шарнірних з’єднаннях механізму, а даний параметр має
певні обмеження впливу на його виникнення. Це технологічні обмеження
можливостей підприємства та економічна недоцільність збільшення собівартості
виготовлення деталей, які утворюють відповідні кінематичні пари. Тому в
нашому випадку перший спосіб впливу на явище «ланцюгового руху»
паралелограмного механізму є непріоритетним. Таким чином зупинимось на
зменшенні впливу негативного прояву похибок.
Якщо звернути увагу на рисунок 2.7 можна виявити один спільний
конструктивний нюанс роботи механізму. В зведеному і розведеному положенні
усі виконавчі вузли (каретки) змінюють своє положення вздовж горизонтальної
вісі симетрії всього механізму. При цьому абсолютно усі важелі механізму в
плоскому просторі описують складний площинно-паралельний рух, який можна
описати як поєднання двох рухів: обертальний рух по відношенню до умовної
вісі, яка є перпендикулярною до площини механізму та поступальний рух, який
є паралельним до площини механізму. Але навіть в такому складному взаємному
русі усіх складових компонентів є одна спільна риса! В ідеальному розгляді
роботи механізму верхні і нижні кінематичні обертальні пари важелів I та I1 між
3-ю та 4-ю каретками, рисунок 2.8, завжди виконують зворотньо-поступальний
рух в площині механізму та завжди знаходяться на вертикальній вісі симетрії
всього механізму. Цю особливість роботи механізму можна використати в
корисних цілях! Взагалі усі механізми даного призначення в тій, чи в іншій
71
реалізації, як правило в пакувальній галузі, мають парне значення виконавчих
конструктивних елементів, тому використання цієї специфічної особливості
буде зберігати свою актуальність не тільки в цьому конкретному випадку, а і в
галузі в цілому! Явище «ланцюгового руху» має лінійних характер
розповсюдження вздовж горизонтальної вісі симетрії механізму, починається з
першої холостої неприводної каретки та поширюється до останньої холостої
неприводної каретки. В даному випадку можна спробувати зупинити або
стримати його розповсюдження.
Якщо примусово заставити обертальні пари важелів між 3-ю та 4-ю
каретками завжди залишатися на вертикальній вісі симетрії всього механізму
– початково розрахована робота механізму буде залишатися незмінною, а
«ланцюговий рух» зупинить свій попередній характер існування та матиме лише
орієнтовно половинний характер!
З точки зору теорії структурного аналізу кінематичних схем механізмів в
даного випадку доречним буде на вище згадані шарніри накласти додатковий
надлишковий зв’язок. Цю задачу можна виконати за допомогою поступальної
кінематичної пари V класу, таблиця 2.1. Принцип реалізації даного методу
зображений на рисунку 4.2.
Рисунок 4.2 – Кінематична схема із запропонованим методом «бар’єрного
впливу» на «ланцюговий рух» механізму
72
Наданий відповідним шарнірним обертальним парам пасивний зв’язок у
вигляді поступальних пар, ніяким чином не буде впливати на призначення та
характер руху усіх елементів механізму. Це також ніяким чином не вплине на
ступінь свободи всього механізму. Але даний метод потребує наступного аналізу
на предмет визначення ступеню впливу на «ланцюговий рух» механізму.
4.2 Моделювання одного з запропонованих засобів поліпшення
Для того, щоб обертальні пари важелів між 3-ю та 4-ю каретками завжди
залишатися на вертикальній вісі симетрії всього механізму, потрібно
забезпечити зворотньо-поступальний рух пальців відповідних шарнірних
з’єднань вздовж лінії цієї симетрії. Розглянемо поперечний перетин механізму
на рисунку 4.3 по вертикальній вісі симетрії перпендикулярно до площини
механізму.
Рисунок 4.3 – Поперечний перетин механізму повернутий на 90 градусів
(тіла деталей перетину залиті червоним кольором)
73
Для створення в цьому місці поступальної кінематичної пари V класу
потрібно:
- змінити вільні частини пальців, зробивши їх більш ярко вираженими у
вигляді циліндричних штифтів;
- спроектувати в даному перетині деталь з пазом вздовж вертикальної вісі
симетрії, який в свою чергу буде напрямним для пальців шарнірних
з’єднань;
- для виконання умови поступальної пари закріпити можливу деталь на
основі механізму для виконання функції «стійки» поз. 20 рисунок 4.2.
Запропонований конструктив (з видозміненими пальцями шарнірів)
можливої деталі з напрямним пазом зображений в поперечному перетині
механізму на рисунку 4.4. Дане доопрацювання має відношення до робочого
проекту механізму, та виконане на теоретичному рівні в CAD додатку.
Рисунок 4.4 – Поперечний перетин доопрацьованого механізму повернутий на
90 градусів (тіла деталей перетину залиті блакитним кольором)
Робоче 2D/3D креслення даної деталі надано в Додатку 4.
74
Аналогічне доопрацювання також було виконано для поліпшення з
наступним аналізом характеристик макету та зображено на рисунку 4.5.
Рисунок 4.5 – Доопрацьований макет механізму
Деталь, яка додана до складу макету та забезпечує зворотньо-
поступальний рух пальців відповідних шарнірних з’єднань вздовж поперечної
лінії симетрії механізму має помаранчевий колір, зображена на рисунку 4.6.
Рисунок 4.6 – «Деталь-поліпшення» макету механізму
75
4.3 Порівняння результатів різних способів моделювання
Формулювання результатів поліпшення з CAD-моделювання.
Для виконання даної задачі використаємо створену в CAD додатку при
вирішенні аналогічних питань в розділі 3.1 комп’ютерну модель робочого
проекту механізму переміщення виконавчих вузлів. До складу даної моделі
включимо вже спроектовану деталь-поліпшення «Бар’єрна напрямна» з
накладанням відповідних зв’язків, рисунок 4.7.
Рисунок 4.7 - Зв’язки «співпадіння» та «на відстані» відповідних площин
деталі-поліпшення в складі механізму
Деталь в механізмі виконує функцію поступальної кінематичної пари V
класу, тим самим забезпечує необхідну умову: обертальні пари важелів між 3-ю
та 4-ю каретками завжди залишаються на вертикальній вісі симетрії всього
механізму. Аналогічним чином, як це було виконано в розділі 3.2, виконаємо
дослідження впливу поліпшення на зміну похибки положення виконавчих
елементів конструкції. При цьому зупинимось та тих самих положеннях
зведення-розведення механізму: мінімальному, максимальному та середньому.
76
Результати усіх даних вимірів, які були отримані при CAD-моделюванні, зведені
до таблиці 4.1.
Таблиця 4.1
Похибка положення кареток доопрацьованого механізму
Похибка положення відповідної каретки
Положення Крок
механізму кареток Каретка Каретка Каретка Каретка Каретка Каретка
№1 №2 №3 №4 №5 №6
Зведений
60 мм 0 мм 2,32 мм 1,39 мм 1,4 мм 2,31 мм 0 мм
мінімально
Проміжне
150 мм 0 мм 0,88 мм 0,52 мм 0,57 мм 0,83 мм 0 мм
середнє
Розведений
240 мм 0 мм 0,45 мм 0,18 мм 0,29 мм 0,38 мм 0 мм
максимально
За результатами отриманих даних була сформована звичайна стовбчаста
діаграма з відповідними маркерами, рисунок 4.8.
Крок кареток 60 мм Крок кареток 150 мм Крок кареток 240 мм
1 2 3 4 5 6
ПОРЯДКОВИЙ № КАРЕТКИ МЕХАНІЗМУ
Рисунок 4.8 – Діаграма похибок положення моделі доопрацьованого механізму
ПОХИБКА ПОЛОЖЕННЯ ВІДПОВІДНОЇ КАРЕТКИ, ММ
0,00
0,00
0,00
2,32
0,88
0,45
1,39
0,52
0,18
1,40
0,57
0,29
2,31
0,83
0,38
0,00
0,00
0,00
77
Дана діаграма наглядним чином візуалізує похибку положення кареток в
залежності від їх порядковох позиціїї та відповідного кроку розведення
механізму.
Формулювання результатів поліпшення з доопрацьованого макету виробу.
У відповідності до пункту 3.6 даної роботи аналогічні дії були проведені з
доопрацьованим макетом механізму, який зображений на рисунку 4.5. Були
проведені заміри кроку кареток механізму з їх відповідним відхиленням від
номінального положення. У якості вимірювального інструменту застосовувався
штангенциркуль ШЦ-ІІ-300-0,02 («Мікротех» ТУ У 33.2-30291682-001-2004).
Заміри проводились при мінімальному (початковому), середньому (проміжному)
та у крайньому (розведеному) положенні кареток макету механізму, зведені до
таблиці 4.2. та зображені на рисунку 4.9.
Таблиця 4.2
Похибка положення кареток макету механізму
Похибка положення відповідної каретки
Положення Крок
механізму кареток Каретка Каретка Каретка Каретка Каретка Каретка
№1 №2 №3 №4 №5 №6
Зведений
40 мм 0 мм 1,3 мм 0,4 мм 0,3 мм 1,4 мм 0 мм
мінімально
Проміжне
75 мм 0 мм 0,4 мм 0,2 мм 0,2 мм 0,3 мм 0 мм
середнє
Розведений
120 мм 0 мм 0,2 мм 0 мм 0,1 мм 0,2 мм 0 мм
максимально
За результатами отриманих даних була сформована звичайна стовбчаста
діаграма з відповідними маркерами. Дана діаграма наглядним чином візуалізує
похибку положення кареток в залежності від їх порядкових позиціїї та
відповідного кроку розведення механізму.
78
Крок кареток 40 мм Крок кареток 75 мм Крок кареток 120 мм
1 2 3 4 5 6
ПОРЯДКОВИЙ № КАРЕТКИ МЕХАНІЗМУ
Рисунок 4.9 – Діаграма похибок положення макету доопрацьованого
механізму
В ході виконаної роботи ми отримали результати поліпшення явища
«ланцюгового руху» паралелограмного механізму рівномірної зміни кроку
виконавчих вузлів. Визначили двома різними методами зменшене значення
похибки можливого положення даних виконавчих вузлів як відхилення від їх
ідеального теоретичного положення. Для візуалізації отриманих результатів
різних методів дослідження використаємо групову стовбчасту діаграму, рисунок
4.10, з відповідними маркерами для трьох положень механізму – двох крайніх
граничних та проміжного середнього.
ПОХИБКА ПОЛОЖЕННЯ ВІДПОВІДНОЇ КАРЕТКИ, ММ
0,00
0,00
0,00
1,30
0,40
0,20
0,40
0,20
0,00
0,30
0,20
0,10
1,40
0,30
0,20
0,00
0,00
0,00
79
Крок min CAD Крок min Макет
Крок сер. CAD Крок сер. Макет
Крок max CAD Крок max Макет
1 2 3 4 5 6
ПОРЯДКОВИЙ № КАРЕТКИ МЕХАНІЗМУ
Рисунок 4.10 – Порівняльна діаграма зменшеної похибки положення кареток
доопрацьованого механізму
4.4 Формулювання закономірності умов використання
досліджуваного виробу
Для визначення умов використання досліджуваного механізму порівняємо
значенням похибок положення виконавчих вузлів до та після запропонованого
доопрацювання. Для цього повернемось до порівняльних діаграм, які були
зображені на рисунку 3.21 та 4.10. Спробуємо провести та зобразити на рисунках
4.11, 4.12 порівняльний аналіз до та після запропонованого поліпшення за
допомогою загальних діаграм кожного окремого взятого методу дослідження.
ПОХИБКА ПОЛОЖЕННЯ ВІДПОВІДНОЇ КАРЕТКИ, ММ
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
2,32
1,30
0,88
0,40
0,45
0,20
1,39
0,40
0,52
0,20
0,18
0,00
1,40
0,30
0,57
0,20
0,29
0,10
2,31
1,40
0,83
0,30
0,38
0,20
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
80
Крок min (-)
Крок min (+)
Крок сер. (-)
Крок сер. (+)
Крок (-)
Крок max (+)
1 2 3 4 5 6
ПОРЯДКОВИЙ № КАРЕТКИ МЕХАНІЗМУ
Рисунок 4.11 – Порівняльна діаграма CAD-дослідження похибок
Крок min (-)
Крок min (+)
Крок сер. (-)
Крок сер. (+)
Крок (-)
Крок max (+)
1 2 3 4 5 6
ПОРЯДКОВИЙ № КАРЕТКИ МЕХАНІЗМУ
Рисунок 4.12 – Порівняльна діаграма макет-дослідження похибок
Із зображених порівняльних діаграм можна зробити наступний висновок.
Запропонований метод впливу на похибку положення паралелограмного
механізму рівномірної зміни кроку виконавчих вузлів перевіреним способом
реалізації носить позитивний характер! Це підтверджується всіма трьома
способами дослідження даного впливу – як двома модельно-теоретичними так і
на практиці за допомогою макету моделі механізму. При цьому порівняльний
аналіз надає можливість стверджувати про однаковий характер впливу, який
спостерігається між трьома різними дослідженнями.
ПОХИБКА ПОЛОЖЕННЯ ПОХИБКА ПОЛОЖЕННЯ
ВІДПОВІДНОЇ КАРЕТКИ, ММ ВІДПОВІДНОЇ КАРЕТКИ, ММ
0,00 0,00
0,00 0,00
0,00 0,00
0,00 0,00
0,00 0,00
0,00 0,00
6,20 6,35
1,30 2,32
3,40 2,24
0,40 0,88
0,50 0,78
0,20 0,45
9,90 9,68
0,40 1,39
5,20 3,26
0,20 0,52
0,60 0,87
0,00 0,18
12,20 9,86
0,30 1,40
7,10 3,25
0,20 0,57
1,70 0,85
0,10 0,29
8,70 6,71
1,40 2,31
5,20 2,15
0,30 0,83
0,80 0,56
0,20 0,38
0,00 0,00
0,00 0,00
0,00 0,00
0,00 0,00
0,00 0,00
0,00 0,00
81
До застосування запропонованого методу поліпшення похибка кареток
механізму мала характер збільшення у напрямку від крайніх проміжних до
центральних проміжних положень. Після доопрацювання механізму характер
розподілу похибок повністю змінив свій напрямок, при цьому похибки стали
мінімальними для центральних проміжних положень та збільшились в
напрямках від центру до крайніх проміжних кареток.
Також спостерігається цікавий характер непропорційної зміни самих
значень похибок. Поліпшення має значення від 2,7…2,9 разів для крайніх
проміжних положень до 6,9…7,1 разів для центральних проміжних положень.
Отримані значення можливих похибок надають можливість оцінки їх
практичного застосування. До запропонованого доопрацювання робочий проект
механізму рівномірної зміни кроку можна було використовувати лише в
обмежених умовах. Виконавчі вузли механізму – каретки, використовуються для
встановлення в них клапанів наливу рідини в тару, тому критичною
обмежувальною величиною їх застосування є значення зазору між внутрішньою
стінкою горловини тари та зовнішнім діаметром самого клапану. В деяких
випадках значення цього зазору може дорівнювати 2…3 мм, це характерно для
тари об’ємом від 0,2 до 0,5 л (інколи до 1 л).
Запропонований метод поліпшення з його практичною реалізацію знімає
будь-які практичні обмеження з даного механізму на 6-ть виконавчих вузлів!
82
Розділ 5 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях
5.1 Аналіз умов праці та оцінка безпеки в надзвичайних ситуаціях при
проведенні досліджень виробу
Загальні положення.
Усі основні вимоги та положення трудової сфери діяльності людей на
території нашої держави сформульовані в Законі України «Про охорону праці».
Дія цього Закону поширюється на всіх юридичних та фізичних осіб, які
відповідно до законодавства використовують найману працю, та на всіх
працюючих.
Законодавство про охорону праці складається з цього Закону, Кодексу
законів про працю України, Закону України "Про загальнообов'язкове державне
соціальне страхування від нещасного випадку на виробництві та професійного
захворювання, які спричинили втрату працездатності" та прийнятих відповідно
до них нормативно-правових актів.
Охорона праці – це система правових, соціально-економічних,
організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних
заходів та засобів, спрямованих на збереження життя, здоров'я і працездатності
людини у процесі трудової діяльності.
Умови трудового договору не можуть містити положень, що суперечать
законам та іншим нормативно-правовим актам з охорони праці.
Умови праці на робочому місці, безпека технологічних процесів, машин,
механізмів, устаткування та інших засобів виробництва, стан засобів
колективного та індивідуального захисту, що використовуються працівником, а
також санітарно-побутові умови повинні відповідати вимогам законодавства.
Роботодавець зобов'язаний створити на робочому місці в кожному
структурному підрозділі умови праці відповідно до нормативно-правових актів,
83
а також забезпечити додержання вимог законодавства щодо прав працівників у
галузі охорони праці.
Роботодавець відшкодовує витрати на проведення робіт з рятування
потерпілих під час аварії та ліквідації її наслідків, на розслідування і проведення
експертизи причин аварії, нещасного випадку або професійного захворювання,
на складання санітарно-гігієнічної характеристики умов праці осіб, які
проходять обстеження щодо наявності професійного захворювання, а також інші
витрати, передбачені законодавством.
Державне управління охороною праці здійснюють:
- Кабінет Міністрів України;
- центральний орган виконавчої влади, що реалізує державну політику у
сфері охорони праці;
- міністерства та інші центральні органи виконавчої влади;
- Рада міністрів Автономної Республіки Крим, місцеві державні
адміністрації та органи місцевого самоврядування.
Діяльність органів державного нагляду за охороною праці регулюється
цим Законом, законами України "Про використання ядерної енергії і радіаційну
безпеку", "Про пожежну безпеку", "Про забезпечення санітарного та
епідемічного благополуччя населення", іншими нормативно-правовими актами
та положеннями про ці органи, що затверджуються Президентом України.
За порушення законодавства про охорону праці та невиконання приписів
(розпоряджень) посадових осіб органів виконавчої влади з нагляду за охороною
праці юридичні та фізичні особи, які відповідно до законодавства
використовують найману працю, притягаються органами виконавчої влади з
нагляду за охороною праці до сплати штрафу в порядку, встановленому законом.
Сплата штрафу не звільняє юридичну або фізичну особу, яка відповідно до
законодавства використовує найману працю, від усунення виявлених порушень
у визначені строки.
84
За порушення законів та інших нормативно-правових актів про охорону
праці, створення перешкод у діяльності посадових осіб органів державного
нагляду за охороною праці, а також представників профспілок, їх організацій та
об'єднань винні особи притягаються до дисциплінарної, адміністративної,
матеріальної, кримінальної відповідальності згідно із законом.
Аналіз умов праці та оцінка безпеки.
Аналіз умов праці співробітників організації (підприємства, структурного
підрозділу) виконують шляхом порівняння фактичних значень факторів
виробничого середовища з нормативними та формулювання висновків щодо
умов праці.
Дана кваліфікаційна робота зроблена з використанням матеріальної бази
машинобудівної компанії ТОВ «МНВК «Станко-Груп» м. Черкаси. Основні
виробничі потужності даної юридичної особи на даний час знаходяться на
орендованих площах залишків промислового підприємства ПрАТ «Завод
пакувальних машин «УпМаш», адреса м. Черкаси, вулиця Чехова, 104.
Геолокація вище згаданого підприємства на мапі міста зображена на рисунку 5.1.
Рисунок 5.1 – Розташування підприємства ТОВ «МНВК «Станко-Груп»
85
Під час аналізу впливу факторів виробничого середовища рекомендується
використовувати ГН 3.3.5-8.6.6.1-2002 «Гігієнічна класифікація праці за
показниками шкідливості та небезпечності факторів виробничого середовища,
важкості та напруженості трудового процесу». Аналіз розпочинають з головних
небезпечних чи шкідливих факторів, наявних в робочій зоні, потім аналізують
інші фактори, які впливають на умови праці робітників і службовців. При
цьому обов'язково розкривають особливості впливу на людину виявлених
небезпечних і шкідливих виробничих факторів.
Напруженість праці - характеристика трудового процесу, що відображає
навантаження переважно на центральну нервову систему, органи чуттів,
емоційну сферу працівника.
До показників, що характеризують напруженість праці, належать:
інтелектуальні, сенсорні, емоційні навантаження, ступінь монотонності
навантажень, режим роботи.
Основні фактори виробничого середовища згідно ГН 3.3.5-8.6.6.1-2002 та
ступінь їх впливу на інженерно-технічних працівників під час проведення
експериментальних досліджень наведені в таблиці 5.1.
Таблиця 5.1
Впливові фактори виробничого середовища
Ступінь впливу
Критерій небезпечності
Малий Середній Високий
Фізичні фактори
Мікроклімат (температура) +
Виробничий шум +
Освітлення (природне) +
Освітлення (штучне) +
Аналіз умов праці та оцінка безпеки в надзвичайних ситуаціях при
проведенні досліджень будуть виконані для вище зазначених виробничих площ.
86
При оцінці безпеки в надзвичайних ситуаціях, використовуючи ДК
019:2010 «Класифікатор надзвичайних ситуацій», визначаємо перелік
надзвичайних ситуацій, що є найбільш потенційно небезпечними для
співробітників підприємства, структурного підрозділу. Далі визначаємо
ймовірності виникнення кожної надзвичайної ситуації та проставляємо в таблиці
5.2 відмітки у відповідні колонки («мала», «середня», «висока»).
Таблиця 5.2
Надзвичайні ситуації, що можуть вплинути на співробітників
Ймовірність
Код Назва надзвичайної ситуації виникнення НС
Мала Середня Висока
НС унаслідок пожежі, вибуху у споруді, на комунікації або
10211 +
технологічному устаткованні промислового об'єкта
НС унаслідок аварії з викиданням (загрозою викидання) РР на
10510 атомній станції, атомній енергетичній установці виробничої +
або дослідної призначеності
10760 НС унаслідок аварії в електричних мережах +
НС, пов'язана з дуже сильною спеко
20322 +
(температура повітря 35 град. C і вище)
20710 НС, пов'язані з інфекційним захворюванням людей +
В результаті проведеного аналізу можна зробити висновок про те, що
одним з головних небезпечних і шкідливих виробничих факторів при проведенні
досліджень в нашому випадку є недостатня освітленість механоскладальної
дільниці на виробничих площах. Тому саме для покращення стану речей з цього
питання і необхідно розробити заходи та засоби захисту працівників!
87
5.2 Розробка заходів з охорони проведення експериментальних досліджень
Під час проведення експериментальних досліджень одним з головних
факторів, що негативно впливає на стан здоров’я інженерно-технічного
персоналу, було визначено штучне освітлення на виробничих площах
механоскладальної дільниці підприємства. Загальний план згаданої дільниці
зображений на рисунку 5.2.
Рисунок 5.2 – План механоскладального цеху ТОВ «МНВК «Станко-Груп»
Необхідність постійних вимірювань в умовах загального виробничого
штучного освітлення цеху постійно викликала певну напруженість праці, що
відображалось навантаженням переважно на органах зору.
В якості розробки заходів з охорони проведення експериментальних
досліджень буде доречним розрахувати необхідні параметри штучного
освітлення в даному виробничому приміщенні за існуючих умов розміщення
світильників та порівняти розрахункові параметри з існуючими фактичними.
Фото елементів штучного освітлення зображені на рисунку 5.3.
88
Схема розташування світлодіодних світильників під стелею
механоскладального цеху зображена на рисунку 5.4.
Рисунок 5.3 – Елементи штучного освітлення механоскладального цеху
Рисунок 5.4 – Схема розташування світлодіодних світильників
89
Для забезпечення нормативного рівня штучного освітлення на робочих
місцях в заданому приміщенні за допомогою методу коефіцієнта використання
світлового потоку та маючи існуючу кількість світлодіодних світильників
системи загального штучного освітлення, розраховуємо необхідний світловий
потік одного світильника (усі необхідні нормативні дані та відповідні
коефіцієнти обрані з дотриманням ДБН В.2.5-28:2018 Природне і штучне
освітлення):
��н��підл.����з 200 ∙ 660,8 ∙ 1,1 ∙ 1,5
��л = = = 9769,9 ≈ 9700 (лм) (5.1)
������ 1 ∙ 24 ∙ 0,93
де: ��л – світловий потік лампи, люмен;
��н – нормативний рівень штучного загального освітлення, ��н = 200 лк;
��підл. – площа підлоги, ��підл. = 660,8 м2;
�� – коефіцієнт мінімального освітлення, для світлодіодних ламп �� = 1,1;
��з – коефіцієнт запасу, який враховує зниження освітлення в процесі
експлуатації, згідно довідковим даним ��з = 1,5;
�� – кількість ламп у світильнику, �� = 1 шт;
�� – кількість світильників, �� = 24 шт;
�� – коефіцієнт використання світлового потоку, �� = 0,93.
З проведеної роботи можна зробити наступний висновок. Кваліфікованим
рішенням, яке спрямоване підняти рівень вимог освітлення відповідно до Закону
України «Про охорону праці» на створення безпечних і нешкідливих умов праці,
є заміна існуючої групи світильників на світильники з іншими
характеристиками, а саме LED-LPE-150C «LUXEL» (150W/12750 Lm).
90
5.3 Планування заходів з цивільного захисту працівників підприємства
Для правильної оцінки обстановки на території організації (підприємства)
у надзвичайних ситуаціях необхідно виконати наступні дії:
- спрогнозувати можливості виникнення надзвичайних ситуацій, що
загрожують життю і здоров’ю людей, порушують штатні умови
функціонування об’єкта;
- оцінити радіаційну обстановки після можливого ядерного вибуху (при
аварії на АЕС та інших радіаційно-небезпечних об’єктах);
- оцінити хімічну обстановки при можливому зараженні отруйними та
сильнодіючими отруйними речовинами;
- оцінити пожежну обстановку;
- оцінити інженерну обстановку.
Для правильного захисту працівників і території організації (підприємства)
від надзвичайних ситуацій необхідно виконати наступні дії:
- мати споруди: сховища, протирадіаційні укриття, найпростіші укриття,
призначення та вимоги до них, властивості захисних споруд, укриття
персоналу в захисних спорудах;
- застосувати засоби індивідуального захисту органів дихання,
використовувати їх для захисту від отруйних і сильнодіючих отруйних
речовин, від радіоактивних речовин і бактеріальних засобів ураження;
- використовувати засоби захисту шкіри;
- використовувати медичні і найпростіші засоби індивідуального
захисту;
- визначити потреби у колективному та індивідуальному захисті, зокрема
у засобах індивідуального захисту, визначити порядок накопичування,
91
зберігання й видачі засобів індивідуального захисту на об'єктах
господарювання;
- інформувати та сповіщати про настання надзвичайної ситуації,
контролювати поведінку працівників при оповіщенні;
- застосовувати евакуаційні заходи, організувати і спланувати
евакуаційні заходи у випадку аварій, катастроф, стихійного лиха і
воєнної обстановки;
- застосовувати табельні засоби для першої медичної допомоги залежно
від виду і ступеня ураження людини.
Для правильного планування заходів з питань цивільного захисту
робітників організації (підприємства) необхідно виконувати наступні дії:
- планувати заходи захисту об’єкту з урахуванням захисту персоналу та
їхніх сімей, матеріальних цінностей та довкілля від уражаючих факторів
та дії джерел небезпеки при виникненні надзвичайної ситуації;
- планувати заходи захисту та управління на об’єкті в умовах НС;
- планувати рятувальні та інших невідкладні роботи на об’єкті;
- реалізовувати фінансово-матеріальне забезпечення, необхідне для
захисту об’єкта, персоналу, населення і довкілля згідно із планом
заходів та чинних нормативів;
- враховувати особливості планування дій персоналу щодо локалізації і
ліквідації аварійних ситуацій і аварій;
- мати плануючі документи з теоретичного і практичного навчання
персоналу що до дій у НС, організовувати і проводити спеціальні
об’єктові навчання, тренування з відпрацюванням заходів за планами
реагування на НС, локалізації та ліквідації аварій.
92
Для правильного підвищення стійкості роботи об’єкта господарювання в
умовах надзвичайних ситуацій необхідно виконувати наступні дії:
- розуміти основні фактори, які впливають на стійку роботу об’єкта;
- мати оцінку стійкості роботи об’єкта залежно від особливостей
розміщення і діяльності (межа стійкості, найбільш уразливі його
елементи, характер і ступень руйнувань і ушкоджень, можливі збитки,
межа доцільного підвищення стійкості);
- мати заздалегідь сплановані шляхи і способи підвищення стійкості
роботи промислових об'єктів;
- забезпечувати надійний захист та життєзабезпечення виробничого
персоналу;
- захищати та раціонально розміщувати основні виробничі фонди,
зонувати території об’єкту;
- захищати технологічне обладнання;
- удосконалювати господарсько-виробничі зв’язки, працювати за
спрощеною технологією, використовувати місцеві ресурси;
- підвищувати стійкість виробничих будівель і споруд, комунально-
енергетичних і технологічних мереж;
- підвищувати протипожежну стійкість;
- обмежувати можливість ураження від вторинних факторів при аваріях;
- підготуватись до відновлення виробництва, резервувати матеріальні та
фінансові ресурси.
Для правильної організації і проведення рятувальних та інших
невідкладних робіт на території організації (підприємства) у надзвичайних
ситуаціях необхідно виконувати наступні дії:
93
- мати основні документи, що регламентують порядок оперативного
виконання рятувальних та інших невідкладних робіт у районі НС;
- розуміти зміст рятувальних та інших невідкладних робіт, способи і
порядок їх проведення;
- організовувати оперативне виконання рятувальних і невідкладних робіт
у районі НС, необхідні сили і засоби;
- організовувати і розуміти особливості проведення рятувальних і
невідкладних робіт в умовах мирного та воєнного часу залежно від виду
НС;
- розуміти функціональні обов’язки командирів невоєнізованих
рятувальних формувань, знати організацію розвідки району НС;
- організовувати забезпечення захисту та рятування людей, матеріальних
і культурних цінностей, захисту довкілля під час ліквідації НС та
локалізації зони впливу небезпечних факторів НС.
Розуміння та застосування усіх вище перерахованих аспектів планування
заходів з цивільного захисту працівників підприємства в значній мірі підвищує
рівень організації підприємства з цих питань та забезпечує необхідний рівень
безпеки його працівників!
94
ЗАГАЛЬНИЙ ВИСНОВОК
В даній кваліфікаційній роботі вдалось розглянути та дослідити певне
явище прикладної механіки, яке в класичному викладенні дисципліни «Теорія
машин та механізмів» не має розповсюдженого поширення на теперішній час.
Сучасна теоретична наука розглядає шарнірне з’єднання в першу чергу як нижчу
кінематичну пару, яка існує лише за умови, якщо її елементи дійсно торкаються
один одного, тобто якщо вона замкнута. При реалізації механізмів на практиці
доводиться мати справу із зазорними шарнірними з’єднаннями, які в свою чергу
накладають певну специфіку в роботу відповідних вузлів.
Явище існуючого нелінійного накладання зазорів на положення виконавчих
вузлів в багатоважільному механізмі паралелограмного типу - «ланцюговий рух»
має ярко виражений характер та було підтверджено трьома різними
дослідженнями. Характер присутності помилок положення виконавчих вузлів
при цьому має однаково-споріднений вигляд в залежності від положення самого
механізму, а числова величина похибок залежить від значення зазору в шарнірних
з’єднаннях механізму.
З метою пошуку шляхів підвищення точності позиціонування шарнірних
з’єднань багатоважільного паралелограмного механізму було запропоновано
вплинути на негативний прояв явища «ланцюгового руху» на рівні структурного
аналізу за допомогою поступальної кінематичної пари із надлишковими
пасивними зв’язками – «бар’єрної напрямної». Запропонований метод впливу на
похибку положення досліджуваного механізму перевіреним способом реалізації
носить значний позитивний характер!
Дане дослідження, в своєму сучасному прояві на сьогоднішній день, можна
віднести до «Теорії точності механізмів» [10], яка на жаль, зупинила свій
активний розвиток у 80-х роках минулого сторіччя. Даний напрямок, з
практичної точки розгляду роботи механізмів машин, демонструє важливість та
необхідність свого майбутнього розвитку!
96
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. MATLAB. What Is Simscape Multibody?, 2019. YouTube.
URL: https://www.youtube.com/watch?v=yIts_AEELc4 (date of access: 22.11.2023).
2. RL In-line filler – Omas Tecnosistemi. Omas Tecnosistemi.
URL: https://www.omastecnosistemi.it/portfolio_page/rl-in-line-filler/ (date of access:
22.11.2023).
3. Simscape Multibody. MathWorks - Makers of MATLAB and Simulink - MATLAB &
Simulink. URL: https://se.mathworks.com/products/simscape-multibody.html (date of
access: 22.11.2023).
4. UNILOGO ROBOTICS. U2 Robotics - Futureproof - flexible robotic production line,
2022. YouTube. URL: https://www.youtube.com/watch?v=ao5JXZUsAYk (date of access:
22.11.2023).
5. Адаменко Ю.І. Допуски, посадки та технічні вимірювання. Практикум. Частина 1
[Текст]: навч. посібн. / Ю.І. Адаменко, О.М. Герасимчук, С.В. Майданюк, Н.В.
Мініцька, В.А. Пасічник, О.А. Плівак. – Івано-Франківськ: Симфонія форте, 2016. –
164 с.
6. Адаменко Ю. І., Герасимчук О. М., Майданюк С. В., Мініцька Н. В., Пасічник В. А.,
Плівак О. А. Допуски, посадки та технічні вимірювання. Практикум. Частина 2 : навч.
посіб. Івано-Франківськ : Симфонія форте, 2016. 189 с.
7. Кіницький Я. Т. Теорія механізмів і машин : підручник. Київ : Наук. думка, 2002. 659 с.
8. Бабенко Д. В. Теорія механізмів і машин: практикум для навчання в умовах
інформаційно-освітнього середовища : навчальний посібник / Д. В. Бабенко, Н. А.
Доценко, О. А. Горбенко. – Миколаїв : МНАУ, 2019. – 168 с.
9. Zhu J., Ting K.-L. Uncertainty analysis of planar and spatial robots with joint clearances.
Mechanism and Machine Theory. 2000. Vol. 35, no. 9. P. 1239–1256.
10. Chen G. L., Wang H., Lin Z. A unified approach to the accuracy analysis of planar parallel
manipulators both with input uncertainties and joint clearance. Mechanism and Machine
Theory. 2013. Vol. 64. P. 1–17.
11. В.Є.Бахрушин Методи аналізу даних: навчальний посібник для студентів. Запоріжжя,
Україна: КПУ, 2011. [Електронний ресурс]. URL: http://web.kpi.kharkov.ua/auts/wp-
content/uploads/sites/67/2017/02/DAMAP_Ivashko_posobie2.pdf.
12. Єріна А.М. Методологія наукових досліджень: навч. посібник / Єріна А.М., Захожай В.
Б., Єрін Д. Л., Київ: Центр навчальної літератури, 2004. 212 с.
97
13. Заховайко О.П. Теорія механізмів і машин. Курс лекцій для студентів спеціальності
«Динаміка і міцність машин» / Автор: к.т.н., доц. О.П. Заховайко. – К.: НТУУ "КПІ",
2010. – 243 с.
14. Канашевич Г.В. Методичні рекомендації до підготовки, написання та захисту
кваліфікаційної роботи для здобувачів освітнього рівня «магістр» за спеціальністю 131
- «Прикладна механіка», освітні програми «Технології машинобудування» та «Обробка
металів за спецтехнологіями» усіх форм навчання [Електроне видання] / Уклад.: Г.В.
Канашевич, Є.Я. Губар, О.О. Коваленко, Є.В. Хижняк; М-во освіти і науки України,
Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2023. – 35 с.
15. Киселев В.М. Система классификации плоских шарнирных четырёхзвенных
механизмов. Научно-методический журнал «Проблемы современной науки и
образования», 2016. № 5 (47) c. 56-81.
16. Кінденко, М. І. Теорія механізмів і машин: навчальний посібник. для студентів
технічних спеціальностей всіх форм навчання / М. І. Кінденко. – Краматорськ: ДДМА,
2018. – 82 с.
17. Merlet J.-P. Parallel Robots. 2nd ed. Dordrecht : Springer, 2006. 394 p.
18. Ding J. et al. Accuracy modeling, analysis and radical error distribution of 3-RRR planar
parallel mechanism with multiple clearance joints. Journal of Mechanical Science and
Technology. 2022.
19. Кірієнко О. А. Теорія механізмів і машин : навч. посіб. Київ : НТУУ «КПІ», 2013. 232
с.
20. Кірієнко О. А., Гузенко Ю. М. Теорія механізмів і машин. Деталі машин. Розрахунки
механічних передач : навч. посіб. Київ : НТУУ «КПІ», 2016. 188 с.
21. Конверський Є.А. Основи методології та організації наукових досліджень: Навч. посіб.
для студентів, курсантів, аспірантів і ад’юнктів / за ред. А. Є. Конверського. – К.: Центр
учбової літератури, 2010. – 352 с.
22. Корнещук В.В. Методичні рекомендації до написання випускної кваліфікаційної
роботи магістра. – 2-ге вид. – Одеса: ФОП Бондаренко М. О., 2018. URL :
https://op.edu.ua/sites/default/files/publicFiles/op/disciplines/2944/mv231mag.pdf.
23. Flores P., Ambrósio J. Revolute joints with clearance in multibody systems. Computers &
Structures. 2004. Vol. 82, iss. 17–19. P. 1359–1369.
24. Медвідь В. Ю. Методологія та організація наукових досліджень (у структурно-логічних
схемах і таблицях) / Медвідь В. Ю., Данько Ю. І., Коблянська І. І.: навч. посіб. Суми:
СНАУ, 2020. 220 с.
98
25. Мокін Б. І. Методологія та організація наукових досліджень : навчальний посібник /
Мокін Б. І., Мокін О. Б., Вінниця: ВНТУ, 2014. 180 с.
26. Ting K.-L. Clearance-induced output position uncertainty of planar linkages and parallel
manipulators. Mechanism and Machine Theory. 2017. Vol. 111. P. 1–13.
27. Кіницький Я. Т. Короткий курс теорії механізмів і машин : підручник. Львів : Афіша,
2004. 272 с.
28. Олабоді О.В. Пакувальне обладнання харчової промисловості: традиції та інновації.
Вітчизняний та світовий досвід [Електронний ресурс] : наук.-допом. бібліогр. покажч.
/ [упоряд. О. В. Олабоді]; Нац. ун-т харч. техн., Наук.-техн. б-ка. – Київ, 2020. – 149 с.
29. Адаменко Ю. І., Герасимчук О. М., Майданюк С. В., Мініцька Н. В., Пасічник В. А.,
Плівак О. А. Допуски, посадки та технічні вимірювання. Практикум. Частина 1 : навч.
посіб. Івано-Франківськ : Симфонія форте, 2016. 166 с.
30. Кіницький Я. Т. Практикум з теорії механізмів і машин : навч. посіб. Львів : Афіша,
2004. 452 с.
31. Quintero H. F., Hernández A., Macho E., Altuzarra O. A comparison among three planar 2-
DOF parallel manipulators in presence of joint clearance. Journal of Mechanical Science and
Technology. 2019. Vol. 33. P. 3115–3124.
32. Пожбелко В.И. Универсальный алгоритм синтеза структурных схем сложных
одноподвижных и многоподвижных рычажных механизмов. Современное
машиностроение. Наука и образование, 2022, № 11, с. 91–100.
33. Єременко О. І. Інженерна механіка. Частина ІІ. Теорія механізмів і машин : підручник.
Вінниця : Нова книга, 2009. 368 с.
34. Романюк О.Д. Теорії механізмів і машин. Конспект лекцій (напрямку: 6.050502
«Інженерна механіка», 6.050503 «Машинобудування», 6.070106 «Автомобільний
транспорт») / укл: Романюк О.Д. – Дніпродзержинськ: ДДТУ, 2016. – 112 с.
35. Корягін М. В., Чік М. Ю. Основи наукових досліджень : навч. посіб. 2-ге вид., перероб.
та допов. Київ : Алерта, 2019. 492 с.
36. Соловйов С.М. Основи наукових досліджень. Навчальний посібник. – К.: Центр учбової
літератури, 2007. – 176 с.
37. Meng J., Li Z. Accuracy analysis of parallel manipulators with joint clearance. Journal of
Mechanical Design. 2009. Vol. 131, no. 1. Art. 011013.
38. Сурмін Ю. П. Майстерня вченого: підручник для науковця. Київ: Навчально-
методичний центр «Консорціум з удосконалення менеджмент-освіти в Україні», 2006.
302 с.
99
39. Тарєлкін Ю. П. Методологія наукових досліджень: навчальний посібник / Тарєлкін Ю.
П., Цикін В. О., Суми: СумДПУ ім. А.С. Макаренка, 2010. 196 с.
40. Frisoli A., Solazzi M., Pellegrinetti D., Salsedo F. A new screw theory method for the
estimation of position accuracy in spatial parallel manipulators with revolute joint clearances.
Mechanism and Machine Theory. 2012. Vol. 49. P. 103–113.
41. Цікановський В.Л. Методичні вказівки до виконання розділу «Охорона праці та безпека
в надзвичайних ситуаціях» в дипломних проектах магістрів /Укл.: В.Л. Цікановський,
С.В. Ротте. – Черкаси: ЧДТУ, 2015. – 48 с.
42. Zhan Z., Zhang X., Wu J., Wang L. Unified motion reliability analysis and comparison study
of planar parallel manipulators with interval clearance variables. Mechanism and Machine
Theory. 2020. Vol. 147. Art. 103770..
43. Яганов П.О. Моделювання технічних систем і технологічних процесів. Вибрані
розділи. Регресійний аналіз – Навчальний посібник. К.: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023
с. 54.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ НОРМАТИВНИХ ДОКУМЕНТІВ
1. ДБН В.2.5-28:2018 Природне і штучне освітлення
2. ДСТУ 2500-94 Основні норми взаємозамінності. Єдина система допусків та посадок.
Терміни та визначення. Позначення і загальні норми. – Чинний від: 01.07.1995.
3. ДСТУ 3008:2015 «Інформація та документація. Звіти у сфері науки і техніки.
Структура та правила оформлювання». [Чинний від 07.01.2016]. Київ : ДП
«УкрНДНЦ», 2016. 28 с.
4. ДСТУ 8302:2015 «Інформація та документація. Бібліографічне посилання. Загальні
положення та правила складання. Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2016. 18 с.
5. Закон України «Про авторське право і суміжні права» від 23.12.1993 № 3792-XII.
URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3792-12#Text
6. Про затвердження Вимог до оформлення дисертацій : Наказ МОН України № 40 від
12.01.2017 р. Інформаційний збірник та коментарі Міністерства освіти і науки
України. 2017. № 4. с. 75–84.
7. Про Рекомендації щодо запобігання академічному плагіату та його виявлення в
наукових роботах Лист МОН № 1/11-8681 від 15.08.2018 року. URL:
https://zakon.rada.gov.ua/rada/show/v8681729-18#Text.
ДОДАТОК 1 – 3D модель паралелограмного механізму
100
ДОДАТОК 2 – Складальне креслення та специфікація паралелограмного механізму
101
Продовження ДОДАТКУ 2
Продовження ДОДАТКУ 2
Продовження ДОДАТКУ 2
Продовження ДОДАТКУ 2
105
Закінчення ДОДАТКУ 2
ДОДАТОК 3 – Візуалізація чисельного моделювання механізму
107
Закінчення ДОДАТКУ 3
ДОДАТОК 4 – 3D/2D Модель/креслення деталі-покращення
109
Закінчення ДОДАТКУ 4
110
ДОДАТОК 5 – Елементи безпеки праці та життєдіяльності