Аналіз конструкцій кріплення приводу ковшових елеваторів на основі графових моделей
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.2.72.2025.02Ключові слова:
ковшовий елеватор, привід, пружна система, модифікований кінематичний граф, механічний зворотний зв’язокАнотація
У статті наведено результати аналізу та синтезу приводів ковшових елеваторів на основі комбінованих графових моделей у механіці. Дослідження виконано з використанням теорії модифікованих кінематичних графів, що дозволяє подати приводи ковшових елеваторів у вигляді пружних механічних систем з механічним зворотним зв’язком. Запропонований підхід забезпечує формалізований аналіз структур існуючих приводів і створює підґрунтя для синтезу нових конструктивних рішень з розширеними функціональними можливостями. Проведено огляд та систематизацію основних типів графових моделей, що застосовуються для розв’язання задач механіки, зокрема кінематичних, силових та комбінованих графів. Показано доцільність використання модифікованих кінематичних графів для аналізу керованих пружних систем, що характеризуються негативною або нульовою рухомістю. Для оцінювання можливостей керування пружними характеристиками механізмів використано показники ступеня рухомості та цикломатичного числа. У роботі запропоновано критерій вибору оптимального конструктивного рішення на основі енергії модифікованого кінематичного графа, яка визначається з використанням спектральної теорії графів. Матриці суміжності формуються з урахуванням вагових коефіцієнтів, що відображають конструктивно-технологічні фактори та напрям дії пружних сил. На прикладі двох структур кріплення приводів ковшових елеваторів виконано порівняльний аналіз, який дозволив обґрунтувати вибір більш раціональної структури за критерієм мінімальної енергії графа. Отримані результати підтверджують ефективність застосування модифікованих кінематичних графів для формалізації та алгоритмізації процесів структурного аналізу й синтезу приводів ковшових елеваторів з урахуванням конструктивних і технологічних обмежень.
Завантаження
Посилання
Pfeiffer, F. (2008). Mechanical System Dynamics (Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics). Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-79436-3
Borutzky, W. (2010). Bond Graph Methodology: Development and Analysis of Multidisciplinary Dynamic System Models. Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-84882-882-7
Uicker, J. J., Pennock, G. R., & Shigley, J. E. (2017). Theory of Machines and Mechanisms (5th ed.). Oxford University Press.
Tsai, L. W. (2000). Mechanism Design: Enumeration of Kinematic Structures According to Function. CRC Press.
Jain, A. (2011). Robot and Multibody Dynamics: Analysis and Algorithms. Springer.
Pennock, G. R. (2016). Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems: Implementation in MATLAB® and Simscape Multibody™ (2nd ed.). CRC Press.
Karnopp, D. C., Margolis, D. L., & Rosenberg, R. C. (2012). System Dynamics: Modeling, Simulation, and Control of Mechatronic Systems (5th ed.). John Wiley & Sons.
Preumont, A. (2018). Vibration Control of Active Structures: An Introduction (4th ed.). Springer Nature. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-72296-2.
Sydorenko, I., Semenyuk, V., Lingur, V., Bovnegra, L., & Pavlyshko, O. (2021). Synthesis passive pressure reducing valve using modified kinematic graphs. In V. Tonkonogyi et al. (Eds.), Advances in Manufacturing Processes. InterPartner – 2020 (Lecture Notes in Mechanical Engineering, pp. 207–216). Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-030-68014-5_21.
Sidorenko, I. (2006). Structure and classification features of passive vibration-isolating devices with mechanical feedback. Mashinostroenie, (12), 24–28.
Lynch, K. M., & Park, F. C. (2017). Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control. Cambridge University Press.
McCarthy, J. M., & Soh, G. S. (2021). Geometric Design of Linkages (2nd ed.). Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-7892-9.
Norton, R. L. (2020). Design of Machinery: An Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanisms and Machines (6th ed.). McGraw-Hill Education.
Sydorenko, I., Kurgan, V., Semenyuk, V., et al. (2025). Application of Modified Kinematic Graphs to Analyze the Structures of Passive Relaxation Shock Absorbers. Advanced Manufacturing Processes VI: Interpartner 2024 (Lecture Notes in Mechanical Engineering). Springer, Cham. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-031-82746-4_12/
