Механизмы с подвижным приводом (МПП) – это механизмы, в которых движение подаётся либо посредством жидкости (или газа), подаваемой в подпоршневую полость цилиндра под высоким давлением, либо электроэнергией, подводимой к электроприводу, при этом цилиндр, соединен вращательной парой с неподвижной опорой. Так как происходит движение поршня относительно гидроцилиндра, то и сам гидроцилиндр получает вращательное движение относительно неподвижной опоры, именно поэтому такие механизмы называют МПП.
Одним из МПП является секция механизированной крепи очистных комбайнов в угольной промышленности. Основным элементом крепи является распорный гидродомкрат, который устанавливается на раму комбайна через шарнир. При задании движения поршню относительно гидроцилиндра, сам гидроцилиндр получает вращательное движение относительно неподвижной опоры.
Опыт применения на практике секций механизированных крепей в виде кинематических цепей с одним приводом, т.е. подвижностью W=1 диктует принцип их структурного синтеза на основе наслоения на ведущий механизм рычажных дополнений, обеспечивающих высокую жесткость конструкций и заданную определенность движения.
При исследовании механизмов с подвижными приводами был найден метод синтеза МПП, заключающийся в том, что выделяется начальный механизм с подвижностью W=2, к которому будут присоединяются цепи с подвижностью W=-1.
Начальный механизм секций механизированных крепей строится в виде входной двухзвенной цепи (рис/ 1), включающий в себя подвижный относительно опоры О гидроцилиндр 1 и ползун (поршень) 2, получающий относительное движение за счет подаваемого под него рабочего реагента – жидкости.
Рис. 1. Входная цепь Рис. 2. Простейшая Рис. 3. Простейшая схема дополнительная цепь секции механизированной крепи
По структурной формуле Чебышева П.Л. [1],
W = 3n – 2p5 (1)
где W – подвижность цепи, n – число подвижных звеньев, p5 – число кинематических пар пятого класса.
При n=2 и p5=2 подвижность такой кинематической цепи равна 2 (W=2), откуда следует, что для получения общей подвижности механизма W=1, присоединяемые цепи должны обладать подвижностью WДЦ = -1.
Найдем наиболее приемлемые к настоящей задаче плоские шарнирные цепи с подвижностью WДЦ = -1. Для этого воспользуемся системой уравнений
(2)
При τ = 2 система (2) примет вид
(3)
Решая полученную систему, получим следующее решение: n = 1, p5 = 2. Таким образом, была получена простейшая дополнительная цепь (рис. 2), при присоединении её к входной цепи, получим схему простейшего механизма, приведенную на рис. 3.
Для дальнейшего синтеза примем параметр τ = 3, система (2) примет вид:
Из 2 уравнения системы (3) выразим n1 и подставим в 1 уравнение системы (3)
p5 = 2 + n2+n (4)
Выражение (4) подставим в третье уравнение системы (3) и решим полученное уравнение относительно n2, получим выражение
(5)
Т.к. значение принимаемое n2 может быть только целочисленным и положительным, то следует, что число звеньев дополнительной цепи будет принадлежать ряду чисел n=3,5,7,9.
Примем n=3 и вычислим n2=0, p5=5. Схема дополнительной цепи, удовлетворяющая данным условиям, приведена на рис. 4. При присоединении этой цепи к входной цепи получим схему, приведенную на рис. 5.
Примем n=5 и по формулам (5) и (4) получим следующие значения n2=1, p5=8, схема структурной группы с этими условиями приведена на рис. 6. При присоединении этой цепи к входной цепи получим схему, приведенную на рис. 7. При этих же условиях могут быть синтезированы схемы дополнительной цепи с замкнутыми изменяемыми контурами (рис. 8, 10). Механизмы полученные присоединением к входной цепи полученных схем приведены на рис. 9 и 11.
Рис. 4 Рис. 5 Рис. 6 Рис. 7
Рис. 8 Рис. 9 Рис. 10 Рис. 11