К ИССЛЕДОВАНИЮ КИНЕМАТИКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ НОЖНИЦ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ НОЖАМИ

Процесс резания на ножницах с параллельными ножами состоит из трех периодов: вмятия ножей в металл; резания; скалывания (отрыва). Максимальное усилие требуется в конце периода вмятия и начале резания. Так как один из ножей неподвижен, то второму в процессе резания нужно углубиться на всю толщину металла, чтобы разрезать заготовку. Например, если толщина металла20 мм, то для его разрезания верхнему ножу нужно пройти20 мм. Если сделать подвижными оба ножа, которые будут двигаться навстречу друг другу, то усилия резания станут меньше. При этом каждый нож при резании металла толщиной20 ммбудет проходить расстояние10 мм. Для того, чтобы механизм ножниц с двумя подвижными ножами не был излишне сложным, важно обеспечить его подвижность от одного привода. Встает актуальный вопрос о возможности организации встречного движения ножей при гарантированной прочности звеньев, передающих усилия на ножи. Предлагается кинематическая схема ножниц с параллельными ножами, движущимися параллельно друг другу в вертикальной плоскости. Преимущества предложенной конструкции ножниц заключаются в том, что при встречном движении ножей требуется меньше усилий для разрезания заготовок; усилие от каждого ножа распределяется на два шатуна, что снижает нагрузку на каждый из них. Так как ножи движутся навстречу друг другу, то основное усилие резания распределяется по звеньям механизма и передается к двигателю, что позволяет снизить нагрузку на станину и фундамент при резании. При встречном движении ножей происходит более быстрое разделение металла, что позволяет сосредоточить максимальное усилие в момент реза при минимальной нагрузке на двигатель; отрезаемая часть заготовки не уходит ниже рольганга в конце резания, поэтому не требуется установки нижнего подвижного стола. Подвижность предлагаемого механизма определена по формуле П.Л. Чебышева и ее значение составило единицу. Кинематический анализ ножей проведен с использованием специального метода, который заключается в использовании точки пересечения шатунов.

1. Никитин А.Г., Епифанцев Ю.А., Демина Е.И. Определение усилия резания на ножницах предварительно изогнутой полосы // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. Т. 58. № 5. С. 386, 387.

2. Гидравлические гильотинные ножницы, гильотинные ножницы с ЧПУ для раскроя и обработки листовых материалов // Главный механик. 2016. № 9. С. 44 – 48.

3. Никитин А.Г., Епифанцев Ю.А., Демина Е.И. Расчет предварительного изгиба полосы при резке на ножницах // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 2. С. 142, 143.

4. Стерлигова Я.М., Демина Е.И. Анализ работы ножниц для резки металла // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2017. № 1 (19). С. 46 – 48.

5. Никитин А.Г., Демина Е.И., Баженов И.А. Экспериментальное исследование резки на ножницах предварительно изогнутой полосы проката // Изв. вуз. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 4. С. 333, 334.

6. Nikitin A.G., Demina E.I., Zhivago E.Ya., Dvornikov L.T., Saruev L.A. Energy-saving method of cutting a pre-bent bar on the shear machine // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 411. P. 1 – 5 (012053).

7. Машины и агрегаты металлургических заводов. Т. 3. / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребеник и др. – М.: Металлургия, 1988. – 680 с.

8. Полезная модель 2010128671/02 РФ, МПК F16H 21/16 (2006.01). Кривошипно-ползунный механизм с двойным ползуном / Дворников Л.Т., Соловьев А.С.; заявл. 09.07.2010; опубл. 27.02.2011. Бюл. № 7.

9. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для студентов вузов. 4-е изд., испр. – М.: Машиностроение, 1996. – 592 с.

10. Dvornikov L.T., Gudimova L.N. The development of structural analysis methods for flat complex rod kinematic chains. X International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms. Technikal University of liberec departament of textile machine design, september 2-4, 2008. – Liberec, Czech Republic. Р. 205 – 212.

11. Davitashvili N., Demetrasze L., Kapanadze L., Kapanadze N. Dynamic analysis of runners driving hinged mechanisms with two degrees of freedom of loop-forming elements of warp-knitting machines. X International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms, Technikal University of liberec departament of textile machine design, september 2-4, 2008. – Liberec, Czech Republic. Р. 177 – 185.

12. Dumitru Mihaescu, Florina-Liliana Buzescu. Study on dynamic behavior of yarns wound on rotating circular disks. X International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms, Technikal University of liberec departament of textile machine design, september 2-4, 2008. – Liberec, Czech Republic. Р. 399 – 406.

13. Vavrincikova Viola Prispevok k dynamickemu rieseniu mechanizmu pre orientaciu. X International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms, Technikal University of liberec departament of textile machine design, september 2-4, 2008. – Liberec, Czech Republic. Р. 685 – 692.

14. Rudolf Vrzala, Iva Petrikova Mechanika prenosu pohybu celnimi stenami trecich kotoucu s rovnobeznymi osami. X International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms, Technikal University of liberec departament of textile machine design, september 2-4, 2008. – Liberec, Czech Republic. Р. 703 – 708.

15. Nielsen J., Roth B. On the Kinematic Analysis of Robotic Mechanisms // The International Journal of Robotics Research. 1999. Vol. 18 (12). P. 1147 – 1160

16. Ravani B., Roth B. Mappings of Spatial Kinematics // J. Mech. Des. 1984. Vol. 106(3). P. 341 – 347.

17. Chew M., Shen N.T., Issa G.F. Kinematic Structural Synthesis of Mechanisms Using Knowledge-Based Systems // J. Mech. Des. 1995. Vol. 117(1). P. 96 – 103.

18. Kong X., Gosselin C.M. Type Synthesis of Parallel Mechanisms. Berlin, Heidelberg: Springer, 2007. – 272 p.

19. Janabi-Sharif F., Shchokin B. A rotary parallel manipulator: Modelling and workspace analysis. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), New Orleans, LA, 2004. Р. 3671 – 3677.

20. Дворников Л.Т. О кинематической разрешимости плоской четырехзвенной группы Ассура четвертого класса графоаналитическим методом // Изв. вуз. Машиностроение. 2004. № 12. С. 9 – 15.