Негізгі ұғымдар. Механизмдердің құрылымдық эелементтері
Техникада әртүрлі машиналар қолданылады – энергияны түрлендіретін және пайдалы жұмыс атқаратын арнаулы жабдықтар. Олар қозғалтқыш машиналарға (электр қозғалтқыштар, гидравликалық қозғалтқыштар, іштен жанатын қозғалтқыштар және т.б.) және машина-құралдарға (технологиялық немесе көлік операцияларын орындайтын) бөлінеді. Механизм деп, бір немесе бірнеше денелердің қозғалысын басқа денелердің кеекті қозғалыстарына түрлендіруге арналған, өзара байланысқан денелерден тұратын машина бөлігін атайды. Механизм энергия немесе қозғалыстың қозғалтқыштан машинаның жұмыс органдарына берілуін атқарады (әдетте күштер мен қозғалыс заңы сипаттамаларын түрлендіру арқылы) және механикалық қозғалыстын түрлендіруі мен реттеуін атқарады. Егер түрлендіруге қатты денелермен қатар сұйықтар және газдар қатысса, онда механизм сәйкес гидравликалық және пневматикалық деп аталады. Механизмдердің қозғалысын және жұмысын зерттеумен айналысатын ғылым - машина мен механизмдер теориясы (ММТ).
Кез келген механизм буындардан және кинематикалық жұптардан (КЖ) тұрады. Буын деп механизмнің біртұтас қозғалатын бөлігін атайды. Буын қарапайым (бір бөлшектен тұратын) немесе күрделі (құрастырылған) болуы мүмкін. Буындар құрылымдық белгілері (білік, поршень және т.б.), деформациялану қабілеті (қатты немесе икемді буын) және қозғалыс түрі бойынша жіктеледі. Қозғалмайтын өсті толық айналып қозғалатын буын кривошип деп аталады; толық айналмайтын буын - күйенте; ілгерілемелі-қайтымды қозғалатын буын сырғақ деп аталады. КЖ деп екі буынның, бір- біріне салыстырмалы қозғалысына мүмкіншілік беретін қосылысын атайды. Механизмнің құрылуы КЖ арқылы орындалады (8.1 кесте).
Кез келген КЖ конструкциясы буындардың қосылатын бөліктерінің қозғалмалы беттесуі болып келеді, онда «күш ағымы» бір буыннан екінші буынға геометриялық тұйықталу немесе күш тұйықталуы арқылы беріледі.
КЖ жүктеме мен қозғалысты береді және олар жиі механизм мен тұтас машинаның қызмет ету қабілетін және сенімділігін анықтайды. КЖ элементтерінің жанасу түріне байланысты олар төменгі жұптарға (беттерімен жанасатын) және жоғарғы жұптарға (нүкте арқылы немесе сызық арқылы жанасатын) бөлінеді. Жүктеліп тұрғанда жоғарғы жұптар да беттерімен жанасады, бірақ олардың жанасу беттері буынның қосылатын бетімен салыстырғанда ескермеуге болатындай өте аз екенін айтып өтейік. Сондықтан жоғарғы жұптарда үйкеліске энергия жоғалуы аз және олардың өлшемдері де кіші, бірақ төмеңгі жұптардың жүк көтеру қабілеті артық.
Түсірілген байланыс шарттарының S саны немесе буындардың салыстырмалы қозғалысының Н еркіндік дәрежесі бойынша КЖ кластарға бөлінеді (И.И.Артоболевский). Еркін дене кеңістікте 6 еркіндік дәрежеге ие бола алады, және Н=6-S. S=6 болғанда КЖ қатты қосылысқа (буынға)
| 8.1 К е с т е | |||
| Жұп кла-сы | Байла- ныстың шарттарсаны | Жұп аталуы, сурет | Шартты кескіні |
| І |  |  | |
| ІІ |  |  | |
| ІІІ |  |  | |
| ІІІ |  |  | |
| IV |  |  | |
| IV |  |  | |
| V |  |  | |
| V |  |  | |
| V |  |  |
айналады, ал S=0 болса КЖ болмайды, яғни екі дене өзара тәуелсіз қозғалады. S=1 болғанда КЖ-тың еркіндік дәрежесі 5 болады (бес козғалмалы), S=2
болғанда - 4 (төрт қозғалмалы) және т.б.
8.1 кестеде КЖ мысалдары және олардың шартты кескіндері келтіріл-ген. Ең кең таралған - 5- класты жұптар (бір қозғалмалы) – ілгерілемелі, айналмалы және винттік; винттік жұпта l ілгерілемелі орын ауыстыру менφ бұрылу бұрышы арасында келесі тәуелдік орын аладыl=p∙φ/(2π), мұндағы p – бұранданың қадамы.
Кинематикалық жұп-тардың басқаша да жіктелуі орын алады (мысалы, қозға-лыс түрі бойынша, кеңістік-те орналасуы бойынша және т.б.).
КЖ арқылы қосылған буындар жүйесі (8.1 сурет) кинематикалық тізбек деп аталады (КТ). Тұйықталған және тұйықталмаған тізбек-терді айырады. Тұйықталған КТ әр буыны кемінде екі КЖ кіреді, тұйықталмаған (ашық) КТ-те тек қана бір КЖ кіретін буындар болады. Сонымен, механизм - бір немесе бірнеше буындары-ның берілген қозғалысы ке-зінде барлық буындар кез келген буынға қатысты белгілі бір қозғалыста болатын КТ. Тіреу деп соған қатысты қозғалыс сипат-тамалары (орын ауыстыру-лар, жылдамдықтар және т.б.) бағаланатын, буын аталады. Жиі тіреу ретінде қозғалмайтын буынды алады (көлік машиналарда тіреу ретінде рамасынесептейді). КТ-те кіріс және шығыс буындар болады (бірнешеуі болуы мүмкін). Кіріс (жетекші) буын – қоз-ғалысты қозғалтқыштан алатын буын, ал шығыс (жетектегі) буын – меха-низмнің арналған қозға-лысын орындайтын буын. КТ осымен қатар жазық және кеңістік, қарапайым және күрделі тізбектерге бөлінеді. Егер тізбектің әр буыны басқа буынмен бір немесе екі КЖ арқылы қосылса, онда КТ қарапайым деп аталады. Керісінше жағдайда ол күрделі деп аталады.
Механизмнің құрылымы оның негізгі сипаттамаларын анықтайды (қозғалыс түрлерін, еркіндік қозғалу дәрежесін және т.б.). Осыдан механизмдердің құрылымдық т алдауының есептері шығады: а) буындар қосылуының геометриялық формасына және олардың санына тәуелді механизмдердің еркіндік дәрежесін анықтау;
б) механизмдерді құрылымдық топтарға жіктеу; в) буындар нүктелерінің берілген траекторияларын қамтамасыздандыру. Құрылымдық талдау үшін құрылымдық сұлба қолданылады, ол механизм жұмысының принципін сипаттайтын қарапайым есептеу моделі. Сұлбада механизм буындарының шартты кескіндері (цифралармен белгіленеді, өлшемдері көрсетілмейді) және КЖ-дың шартты кескіндері (әріптермен белгіленеді) арқылы көрсетіледі. Қозғалмайтын буын штрихтермен (шабақтармен) белгіленеді.