Синхронизация передачи усилий от ГЦ подъема механизма

[androskv 28]

Здравствуйте. Имеется некий 3D механизм (в рассматриваемом случае это будет параллелограмный механизм), который рассматривается в момент начало подъема из сложенного положения при помощи двух ГЦ (когда реализуется максимальное усилие). ГЦ смоделированы при помощи пружин, имеющих большую жесткость, чего вполне достаточно для рассматриваемой задачи.

 

ГЦ запитываются от одной линии, т.е. в теории при подъеме механизма в каждом ГЦ должно быть реализовано одинаковое усилие.

1 если механизм нагружен симметрично – то тут понятно, что в пружинах (они же ГЦ) реализуются одинаковые усилия

 

2 если механизм нагружен не симметрично – то в пружинах (если их не синхронизировать) получаем различные усилия. Чтобы этого избежать, я использую промежуточное звено – балку, которая имеет шарнир по центру, а с каждого конца на нее приходят пружины. В этом случае усилия в пружинах получаются равными и этого было бы мне достаточно если бы низ ГЦ опирался на землю (или тело с большой жесткостью).

 

Но в моей укрупненной задаче под нижним местом крепления ГЦ есть элементы, прочность которых тоже нужно проверять (балки, косынки, ребра). И хотелось бы все рассчитать сразу в одной задаче, а не нагружать низ крепления ГЦ в отдельной модели.

 

3 подскажите (не могу сообразить) как можно синхронизировать усилия в ГЦ и передать их дальше на нижние кронштейны

GEOM - https://disk.yandex.by/d/ovQz0QWU1SbeQw

MECH - https://disk.yandex.by/d/XKoE7zceFfH_oA

Изменено 29 мая 2021 пользователем androskv
замечания по тексту

[AlexKaz 1 820]

Вопрос не в раздел МКЭ. Вам сюда https://cccp3d.ru/forum/73-проектирование-и-конструирование/

[soklakov 1 475]

1 час назад, androskv сказал:

ГЦ смоделированы

гравицапы?

я, конечно, догадываюсь, что речь про гидроцилиндры, но хоть бы раз это полностью написать - было бы уместно.

1 час назад, androskv сказал:

2 если механизм нагружен не симметрично – то в пружинах (если их не синхронизировать) получаем различные усилия.

+ заклинивание.

1 час назад, androskv сказал:

Чтобы этого избежать, я использую промежуточное звено – балку, которая имеет шарнир по центру

сферический? чет на рисунке вроде цилиндрический. вряд ли тогда статически определимая система получается. все равно клинить будет, либо люфты будут такие, что стыдно смотреть. где-то в схеме с двумя цилиндрами должен быть хотя бы один сферический шарнир.

 

варианта оставить один ГЦ совсем нет? понадежней это, и попроще.

 

 

1 час назад, androskv сказал:

И хотелось бы все рассчитать сразу в одной задаче, а не нагружать низ крепления ГЦ в отдельной модели.

вообще, разделять задачу, когда можно разделить - дело хорошее. но если очень надо - то просто включайте в модель все, что хотите. 

1 час назад, androskv сказал:

 как можно синхронизировать усилия в ГЦ и передать их дальше на нижние кронштейны

так пружины и передадут. смущает что на рисунке эти кронштейны - проушины, как будто еще к какой-то пластине крепятся, которой не видно.

 

что Вы понимаете под синхронизацией применительно к расчету? задать одинаковые усилия или удлинения в расчетной модели не проблема. проблема синохронизировать в реальности при маленьких люфтах.

[androskv 28]

13 минут назад, soklakov сказал:

гравицапы?

)))) учту замечание

13 минут назад, soklakov сказал:

сферический?

да, по центру сферический шарнир

 

13 минут назад, soklakov сказал:

что Вы понимаете под синхронизацией применительно к расчету?

Итак, имеется нессиметрично нагруженная конструкция в одном своем положении, которая удерживается двумя гидроцилиндрами (смоделированными пружинами). Изначально пружины были соединены с кронштейнами напрямую. После расчета, опрашивая пружины, получили в них разные реакции (допустим F1=5 кг и  F2=3 кг).

Чтобы получить одинаковые усилия в пружинах (что соответствует схеме подключения гидроцилиндров), пружины фиксируем на балке (которую вводим как вспомогательный элемент в модель) с центральным сферическим шарниром (нижние кронштейны крепления пружин исключены из модели). В результате после опрашивания пружин получаем в них одинаковые усилия (допустим F1=4 кг и  F2=4 кг)

Теперь вопрос как сделать так чтобы полученные одинаковые усилия в пружинах (допустим F1=4 кг и  F2=4 кг) передавались на нижние кронштейны.

 

 

Изменено 29 мая 2021 пользователем androskv

[androskv 28]

В моем случае, исходными данными являются нагрузка на верхней поднимаемой части механизма. А усилия в гидроцилиндрах (пружинах) я опрашиваю в качестве проверки. Надо смоделировать так, чтобы усилия в гидроцилиндрах (пружинах) получались равными (синхронизированные) и кроме того каким-то образом передавались на нижние кронштейны. Как можно связать введенную балку с центральным сферическим шарниром с нижними кронштейнами (или каким другим способом), чтобы на нижние кронштейны пришли без изменения полученные равные усилия от гидроцилиндров (пружин)? 

Изменено 29 мая 2021 пользователем androskv

[AlexKaz 1 820]

50 минут назад, androskv сказал:

Надо смоделировать

Вы определитесь, Вам смоделировать или сконструировать? Сконструировать - в другой раздел.

[androskv 28]

2 минуты назад, AlexKaz сказал:

Сконструировать - в другой раздел

Я нигде про конструирование ни слова не сказал.

[AlexKaz 1 820]

22 минуты назад, maxems сказал:

АЗм есмь!

Тогда не возникай.

26 минут назад, androskv сказал:

Я нигде про конструирование ни слова не сказал.

Сопромат не подходит? Я бы сделал так:

1. ставим одинаковые пружины вместо ГЦ; считаем статику, находим реакции в пружинах

2. на один из шарниров ГЦ на платформе добавляем или убавляем точечную нагрузку dF

3. находим такое dF чтобы реакции в пружинах уравновесились.

Может здесь и ошибка, не знаю.

Зачем делать такое и без нижней балки? Ну, если ГЦ согласованы - то давление в итоге в них будет одинаковое.

Когда найдёте dF, останется прикинуть нагрузку на нижнюю балку. что-то вроде F+(F+dF), поделить пополам и считать сопроматом консоль от нагрузки F+dF/2

Изменено 29 мая 2021 пользователем AlexKaz

[androskv 28]

26 минут назад, AlexKaz сказал:

Ну, если ГЦ согласованы - то давление в итоге в них будет одинаковое.

Смотрите, в железе и на бумаге ГЦ действительно согласованы. При подъеме в каждом ГЦ фиксируется примерно одинаковое давление, следовательно в них реализовано одинаковое усилие. Фото реального механизма ниже

Чтобы правильно рассчитать любую конструкцию мы должны обеспечить передачу всех нагрузок в соответствии с имеющейся действительностью. Если в модели гидроцилиндры представить пружинами и просто прикрепить их к нижнему и верхнему кронштейну, то при опросе полученных усилий в пружинах (для нессиметрично нагруженной конструкции) получаем разные усилия на пружинах, что не соответствует действительности. В результате с одной стороны гидроцилиндр перегружает конструкцию, а другую не догружаем, что неверно.

Поэтому на примере упрощенной модели я ввел промежуточную балку с центральным шарниром (ее нет в реальной конструкции, но она необходима для синхронизации пружин), которую связал снизу с пружинами. Это позволило в модели получить одинаковые усилия на пружинах, но как от балки передать на нижние кронштейны эти усилия - вопрос открытый.

 

Саму модель выложил упрощенную, на которой собственно и тренируюсь. Интересует расчет статики только для одного положения (в моем случае самого нижнего когда усилия максимальные), само моделирование движения механизма и другие промежуточные положение второстепенно.

 

Добавление или убавление сил dF в модели (как вы предлагаете) скорее всего тоже не желательно, т.к. при любом изменении конструкции (конструкторские доработки и пожелания заказчика) будет требоваться постоянный ручной пересчет этой dF. Здесь же хотелось бы смоделировать все без ручного пересчета и в одной модели.

Изменено 29 мая 2021 пользователем androskv

[AlexKaz 1 820]

8 минут назад, androskv сказал:

Добавление или убавление сил dF в модели (как вы предлагаете) скорее всего тоже не желательно, т.к. при любом изменении конструкции будет требоваться постоянный ручной пересчет этой dF. Здесь же хотелось бы смоделировать все без ручного пересчета и в одной модели.

Ок, Сумма сил F1+F2 ведь не меняется? Соответственно, задаёте одинаковые пружины. В расчёте нагружаете конструкцию. Вытаскиваете из пружин F1, F2. Суммируете, делить пополам, прикладываете отдельным расчётом на половину балки, всё.

Если бы в APDL-е моделить, там было бы можно было всё макросом обеспечить хоть в динамике. Такая кнопка вообще существует, чтобы конструкция с гидравликой или пневматикой красиво считались? Не знаю.

[karachun 2 038]

11 минут назад, androskv сказал:

то при опросе полученных усилий в пружинах (для нессиметрично нагруженной конструкции) получаем разные усилия на пружинах, что не соответствует действительности.

А что, сама конструкция несимметрична?

1 минуту назад, AlexKaz сказал:

Такая кнопка вообще существует, чтобы конструкция с гидравликой или пневматикой красиво считались?

Может Constraint Equation. Как в теме про прицеп, там @piden показал хороший пример.

[androskv 28]

Только что, AlexKaz сказал:

прикладываете отдельным расчётом на половину балки, всё

да, как вариант это понятно

[karachun 2 038]

https://cccp3d.ru/topic/111956-расчёт-simulation-действие-пневмоподвески-на-балку/

 

[androskv 28]

Только что, karachun сказал:

А что, сама конструкция несимметрична?

да, к верхней части слева и справа крепятся еще площадки на которых может лежать еще и оборудование (на выложенном фото этих площадок нет), которые собственно и приводят к нессиметричности нагружния конструкции.

[karachun 2 038]

@androskv Хм, может тогда в реальности происходит так. Пласформа немного перекашивается и более нагруженный цилиндр работает только на поддержание груза а часть усилия ненагруженного цилиндра идет на деформацию самой рамы (направляющей).

[AlexKaz 1 820]

29 минут назад, androskv сказал:

да, как вариант это понятно

останется вытащить силы из пружин как переменные (наверное Вам подскажут где оно в WB) и приложить половину их суммы на кронштейны прям в том же расчёте (если получится), указав вместо усилий переменную.

В крайнем случае есть макросы. Ими расчёт в окне WB можно разбить на два этапа. Сначала определяются F1, F2 для одинаковых пружин и балки с промежуточной опорой. Потом в переменную вытаскиваются эти значения из пружин, прикладывается половина на кронштейны. В итоге, все счастливы.

Изменено 29 мая 2021 пользователем AlexKaz

[karachun 2 038]

33 минуты назад, AlexKaz сказал:

В крайнем случае есть макросы. Ими расчёт в окне WB можно разбить на два этапа. Сначала определяются F1, F2 для одинаковых пружин и балки с промежуточной опорой.

Так усилия в любом случае будут одинаковыми, если оба гидроцилиндра идут из одной магистрали. Может здесь нужно посчитать задачу в геометрически нелинейной постановке, чтобы сама конструкция перекосилась?

Хотя возникает вопрос - а зачем.

Изменено 29 мая 2021 пользователем karachun

[Кварк 126]

В такой конструкции в ГЦ должен обеспечиваться равный расход. Наверняка в гидросхе это решается как-то; например делителем потока. 

[karachun 2 038]

@Кварк тут главное что если давление одинаково то и усилие тоже, при разных вылетах поршней.

[Кварк 126]

1 минуту назад, karachun сказал:

@Кварк тут главное что если давление одинаково то и усилие тоже, при разных вылетах поршней.

Давление тогда будет разное, если требуется синхронизация.