автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.18, диссертация на тему:Обоснование путей расширения функциональных возможностей кривошипно-ползунных механизмов

На правах рукописи

БОЛЬШАКОВ Никита Сергеевич

ОБОСНОВАНИЕ ПУТЕЙ РАСШИРЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫХ МЕХАНИЗМОВ

Специальность: 05.02.18 - «Теория механизмов и машин»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООаи<•->

0мск-2007

003070153

Работа выполнена на кафедре «'Теории механизмов и машин и основ кон-струирования» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет (СибГ'ИУ)», г Новокузнецк

Официальные оппоненты заслуженный изобретатель РФ,

доктор технических наук, профессор БОРОДИН Анатолий Васильевич,

Защита состоится 25 мая 2007 г в 14-00 на заседании диссертационного совета ДО 12 178 06 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный техничес кий университет» по адресу г Омск, пр Мира, 11,ауд 6-340

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет»

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу 644050, г Омск, пр Мира, 11, ОмГТУ, диссертационный совет Д212 178 06, ученому секретарю

Автореферат разослан 24 апреля 2007 г

Научный руководитель заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор ДВОРНИКОВ Леонид Трофимович

кандидат технических наук, доцент ДАВЫДОВ Анатолий Павлович

Ведущая организация

ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат»

Ученый секретарь диссертационного совета Д212 178 06 к т н , профессор

В Н Бельков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Эффективное развитие всех отраслей промышленности Российской Федерации в решающей мере зависит от машиностроения Именно в нем, в первую очередь, реализуются передовые научно-технические идеи, создаются новые механизмы и машины, определяющие прогресс в других ограслях экономики Для современного машиностроения характерно повышение требований к техническому уровню решений, качеству и надежности, безопасности эксплуатации и обслуживания новых механизмов и машин Это приводит к необходимости постоянного сокращения сроков проектирования при одновременном совершенствовании конструкций новых механизмов и технологии их производства, внедрения новых материалов, более точных методов расчета

Кривошипно-ползунные механизмы (КПМ) являются одними из самых распространенных в современном машиностроении Они находят широкое применение в разнообразных устройствах (компрессорах и насосах, кривошипных прессах, двигателях и др) От правильного обоснования и выбора параметров кривошипно-ползунного механизма зависит надежность его работы, коэффициент полезного действия, а также конструктивные размеры Оптимизация устройств, в которых используются кривошипно-ползунные механизмы, невозможна без конструктивного совершенствования самих механизмов Расширение их функциональных возможностей требует решения особых задач, позволяющих синтезировать новые и выполнять конструктивные преобразования уже существующих механизмов, приводящие к качественно гошм техническим решениям при сохранении структуры схемы или вида механизма.

Целью работы является обоснование путей расширения функциональных возможностей кривошипно-ползунных механизмов, в соответствии с которыми можно создавать, новые, обладающие особыми свойствами и техническими характеристиками кривошипно-ползунные механизмы, включая механизмы высоких классов и механизмы переменной структуры

Методика исследований. В диссертации использованы как известные, так и оригинальные методы анализа и синтеза кривошипно-ползунных механизмов, аналитические и графо-аналитические методы исследования шатунных кривых, кинематики и кинетостатики КПМ, методы макетирования и компьютерного моделирования

Достоверность результатов подтверждается реальными схемами новых, синтезированных кривошипно-ползунных механизмов, к которым

применены методы конструктивного преобразования Оригинальность схем механизмов подтверждена патентами РФ «Кривошипно-шатунный механизм» №2210692, «Проходной кривошипно-ползунный механизм» №2289741, на три принципиально новых механизма получены решения о выдаче патентов, а именно, «Кривошипно-ползунный механизм со сдвоенным шатуном», «Кривошипно-ползунный механизм переменной структуры» и «Ударный КПМ»

Работа завершается актом об использовании результатов научных исследований на ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат» при конструировании технологического и вспомогательного оборудования для рельсобалочного, сортового проката, листопрокатного цехов На защиту выносятся следующие научные положения:

• несмотря на широкую известность кривошипно-ползунных механизмов, на их уникальность, заключающуюся в преобразовании вращательного движения в поступательное и наоборот, функциональные возможности таких механизмов в технике еще использованы недостаточно Эти возможности могут быть существенно расширены за счет

- изменения структуры механизма в целом (путем изменения числа звеньев между входом и выходом),

- изменение структуры отдельных звеньев,

- конструктивного преобразования механизма в целом,

- конструктивного преобразования отдельных его звеньев,

• разработанные приемы синтеза структур кривошипно-ползунных механизмов и решение задачи об устранении в механизмах избыточных связей позволяют алгоритмично отыскивать новые схемы механизмов и устранять в них вредные связи, что может обеспечиваться «адресной» заменой одноподвижных кинематических пар на пары более высоких классов,

• полный анализ работоспособности кривошипно-ползунных механизмов не может быть выполнен без учета их изучения как в фасной, так и в профильной плоскостях Проблема слойности и проворачиваемости кинематических цепей, поставленная в диссертации, является проблемой, требующей обязательного рассмотрения при исследовании и конструировании плоских механизмов;

• во многих случаях применяемые на практике методы исследования кинематики КПМ, основанные на допущениях, не могут являться оправданными При значениях Я (отношения длины кривошипа к длине шатуна), приближающихся к единице, требуется высокоточное

решение задачи о кинематических характеристиках механизма, которое дается в работ подробно,

• полномасштабное изучение шатунных кривых КПМ позволяет находить особые движения отдельных точек шатунов, которые могут быть использованы в частных случаях, например, с целью нанесения ударов по разрушаемому объекту;

• особыми свойствами обладают КПМ со сдвоенным шатуном, в работе показаны новые методы исследования их кинематики (через специальную точку 8) и кинетостатики,

• найденные новые конструктивные решения КПМ, которые защищены патентами РФ (пять изобретений) доказывают утверждение о том, что функциональные возможности КПМ далеко не исчерпаны и могут найти развитие в направлениях, в частности указанных в диссертации Научная новизна. Новизна исследования заключается в развитии

метода структурного синтеза многообразия кривошипно-ползунных механизмов и в разработке научно обоснованных приемов конструктивного преобразования КПМ в целях расширения их функциональных возможностей Впервые поставлена и исследована проблема слойности и проворачиваемости плоских рычажных механизмов, в том числе и кривошипно-ползунных

Практическое применение результатов исследования показано на конкретных примерах использования новых механизмов, обладающих широкими функциональными возможностями при обеспечении заданных траекторий и законов движения рабочих органов Разработанные механизмы и приемы их исследования используются при конструировании технологического оборудования на одном из крупнейших металлургических заводов России (ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат»), что подтверждается актом использования

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и представлялись

- на одиннадцатой, двенадцатой, тринадцатой, четырнадцатой, пятнадцатой научно-практических конференциях по секции теории механизмов, динамики и прочности машин (Россия, г Новокузнецк, с 2002 г по 2006 г ),

- на шестнадцатой научно-практической конференции по проблемам механики и машиностроения (Россия, г. Новокузнецк, 2006 г ),

- на региональном конкурсе «Инновации и изобретения года» при Администрации Кемеровской области и торгово-промышленной палаты (Россия, г Кемерово, 2004 г.),

- на международной научной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики» (Казахстан, г Алматы, 2006 г),

- на международной научной конференции «Проблемы механики современных машин» (Россия, г Улан-Удэ, 2006 г),

- на международной научно-технической конференции «Современные проблемы механики, строительства и машиностроения» (Казахстан, г Павлодар, 2006 г ),

- на международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии СТТ 2007» (Россия, г Томск, 2007 г),

- ряд новых схем кривошипно-ползунных механизмов представлялся на всероссийский конкурс «Русские инновации» в 2006 г, (инт рес http //www inno ru), в номинации «Перспективные проекты»

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в десяти научных статьях, двух изобретениях и в трех решениях о выдаче патентов на изобретения

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 136 наименований и приложения Общий объем работы - 161 страница, включает 4 — таблицы, 170 — рисунков

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертационной работе обоснована актуальность исследования и дано краткое описание содержания глав диссертации, сформулированы научные положения выносимые на защиту

В первой главе рассмотрена историческая ретроспектива создания кривошипно-ползунных механизмов, начиная от упоминания о кривошипе в 1206 г. у арабского ученого Эль-Джазари, до первого патента на КПМ, выданного английскому промышленнику из Бирмингема Джемсу Пикарду в 1780 году Рассматриваются кривошигаю-ползунный механизм Джемса Уатта, как основа первых паровых машин Кривошипно-шатунный механизм Уильяма Саймингтона, использованный им в конструкции первого парового судна в 1802 г и заложившего основы современного двигателестроения

Основным (базовым) представителем четырехзвенных плоских механизмов является шарнирный четырехзвенник, который имеет три подвижных звена и одно неподвижное - стойку Кривошипно-ползунный механизм, организуется из четырехзвенника путем замены в нем вращательной кинематической пары на поступательную

Многообразие кривошипно-ползунных механизмов, используемых в технике и исследованиях в работах Малышева А П , Артоболевского И И , Добровольского В В , Крайнева А Ф , Кожевникова С Н, Боренштейна Ю П , Решетова Л Н , Фролова К В , Семенова MB и др явилось

основанием к разработке классификации таких механизмов

Рассмотрены следующие классификационные группы КПМ инверсоры, поршневые машины, грузоподъемные механизмы, механизмы качающихся шайб, фиксаторы, прессовые машины и механизмы переменной структуры Каждая группа имеет ряд подгрупп, где на конкретных примерах показано все многообразие кривошипно-ползунных механизмов, используемых в технике

Далее в первой главе дается обзор кривошипно-ползунных механизмов в зависимости от их технологического назначения и оценивается их роль, как основополагающих элементов сложных механических систем Рассматриваются современные аспекты применения КПМ в промышленности, формулируются основные задачи исследования

Вторая глава диссертации посвящена вопросам структурного синтеза новых кривошипно-ползунных механизмов и исключению избыточных связей в них.

С использованием универсальной структурной системы Дворникова Л Т в работе обосновывается алгоритм структурного синтеза новых пятизвенных кривошипно-ползунных механизмов Применительно к поставленной задаче, универсальная структурная система представляется в виде

р5 = т + (т - 1)пг_, + ... + 1П, +... + П,,

П = 1 + Пт_, +...+ П, + ...+ «;,

• IV = 3п-2р5, Г = р,-(п-1), 3 = у-а,

где г — наиболее сложное по количеству геометрических элементов звено цепи, п, - число звеньев, добавляющих в цепь по г кинематических пар, п -общее число звеньев, W - подвижность кинематической цепи, р5 — число одноподвижных кинематических пар, у - число ветвей кинематической цепи, а - число замкнутых изменяемых контуров в ней и 6 - число выходов цепи на стойку

Решить универсальную систему (1) -это значит найти удовлетворяющие ее числа кинематических пар р5 и числа звеньев и, Очевидно, что при г = 2 возможно синтезировать только единственный кривошипно-ползун-ный механизм по решенюо системы (1) в виде п = 3, р5 = 4 и п1 = 2 (рис

О

(1)

3(п,)

Рис ] — Кривошипно-ползунный механизм

Усложняя базисное звено (т) до треугольного, при \У=1 из системы (1) получим

р, = 3 + 2пг + п,, п = 1 + п2 + и,,

• 1 = Зп — 2 р5, (2)

Г = Рз ~(п~1), 8 = у -а.

Решениями системы (2) для пятизвенных механизмов (и = 5) являются р5 = 7, И/ = 4, п2 = 0, 8 ~ 3, а — 0 и

Р5=7,п1=4,п2-0,8~2,а = 1,

по которым синтезируются всего пять различных кинематических цепей (рис 2), две из них не содержат изменяемых замкнутых контуров (/, II), а три остальных собраны с изменяемыми замкнутыми контурами, причем две с четырехугольным (III, IV) и одна с пятиугольным (V)

Рис 2 — Пятизвенные кинематические цепи

На рис 3 показаны образованные из найденных кинематических цепей кривошипно-ползунные механизмы

1(1) 4 V —ЕЮ-" 1(3)

А 11(1) Л- вщ 11(5)

У(1) /

Рис 3 — Пятизвенные кривошипно-ползунные механизмы

Рассмотрим особенности лишь некоторых из них Так, например, из пятизвенной кинематической цепи (рис 2, IV) образованы два пятизвенных КПМ (рис 3, сх IV(1), Щ2)) В механизме по сх IV(2) при использовании в качестве ведущего звена - кривошипа 5, появляется четырехзвенная группа Ассура, включающая четырехугольный изменяемый замкнутый контур сц Если же принять за ведущее звено -трехпарный кривошип 4 (сх Щ1)), замкнутый контур распадается и в механизме появится трехповодковая группа Ассура (2-3-4-5)

Известно, что во всех плоских механизмах с парами р5 неизбежно появляются избыточные связи, приводящие к уменьшению КПД и износу деталей механизма В работе показано, что число таких связей ц определяется зависимостью

Ч~3(р5-п), (3)

откуда следует, что все 15 КПМ (рис 3) содержат по 6 избыточных связей С целью выявления и «адресного» устранения избыточных связей в них, в работе предлагается использовать систему двух уравнений, совместное решение которых позволяет определять, сколько и какие именно одноподвижные кинематические пары механизма должны быть заменены на пары более высоких классов

С исключением использования неудерживающих кинематических пар первого и второго классов, эта система записывается в виде

5р3 + 4р4 + Зр3 = 6п-1У, (4)

где р4 и р3 соответствегаю числа двух и трехподвижных кинематических пар

Решая систему (4) через число кинематических пар р5, получим систему уравнений

Г Зп + 1У , (5)

I Л=—2--Р"

Ь>1 = Р,~УУ

Применительно к кривошипно-ползунному механизму, в котором п~3, 1У=1, система (5) принимает вид р4=5-2р5,

Р, = Р,-1. (6)

откуда могут быть найдены дает два целочисленных положительных решения

р5=2,р4 = 1,р3=1, (7)

Рз = 1>р4 = З,р3 = 0.

Реализация полученных решений (7) показана на рис 4а и 46

При построении были использованы три вида пар пара р5 в виде обычного шарнира и в виде ползун-направляющая, пара р4 в виде

_ VА

К,Я ■

а) б)

Рис 4 — КПМ без избыточных связей

сферического шарнира с пальцем и цилиндрического ползуна (возможно применение и других кинематических пар IV класса), а р3 - в виде сферического шарнира

В работе также показан алгоритм применения системы (4) для адресного устранения избыточных связей в шестизвенных кривошипно-ползунных механизмах (рис 3), в том числе содержащих в своем составе изменяемые замкнутые контуры При этом обосновывается такой способ расположения в механизме пар высоких классов, при котором избыточность связей устраняется как в механизме в целом, так и в любом его контуре В диссертации даются описания разработанных автором конструкций кинематических пар квазивысокого класса двухподвижной вращательно-поступательной и трехподвижной, дозволяющих ограниченные дополнительные смещения между звеньями

Особое внимание в главе уделено разработке принципа проектирования так называемых «проходных» кривошипно-ползунных механизмов, т е механизмов с равными длинами кривошипа и шатуна и обладающих возможностью обеспечения рабочего хода ползуна, равного четырем длинам кривошипа Кривошипно-ползунный механизм, состоящий из кривошипа 1, шатуна 2, выполненного за одно целое с двумя кулачками 3 и 3\ ползуна 4, упругих элементов (пружин) 5, плоских толкателей 6 и (> и направляющих толкателей 7, по патенту №2289741,

показан на рис 5

Работает механизм следующим образом- при задании вращательного движения кривошипу, ползун 4 через шатун 2 начинает двигаться поступательно, при этом совместно с шатуном поворачиваются кулачки 3 и 3воздействуя на плоские толкатели б и б*, которые, в свою очередь, воздействуют на упругие элементы (пружины) 5 В период прямого хода движения механизма, в момент приближения геометрических осей кривошипа со стойкой и шатуна с ползуном, кулачок 3 проворачивается своей наиболее удаленной точкой относительно толкателя, после чего уже

толкатель становится воздействующим на кулачок и шатун силой, запасенной в сжатой пружине Эта сила позволяет ползуну пройти через «мертвую» точку совпадения осей кривошипа со стойкой и шатуна с ползуном Двухкулачковое исполнение обеспечивает принцип проходимости, как на прямом, так и на обратном ходе движения механизма

Также в работе приводится исследование кинематических характеристик и особенностей траекторий движения звеньев кривошипно-шатунного механизма по патенту №2210692 (рис 6), который состоит из эксцентрикового кривошипа 1, сложного шатуна 2, выполненного в виде двух круглых эксцентричных шайб 2' и 27 и плоского ползуна 3

В этом механизме вращательное движение, заданное кривошипу /, передается сложному шатуну 2, причем шайба 2' находится в контакте с кривошипом, а шайба 2// в контакте с плоским ползуном 3 Цилиндрические поверхности круглых шайб выполнены в параллельных плоскостях и жестко связаны между собой посредством соединительного цилиндра 2, при этом геометрические оси цилиндрических поверхностей шайб 2 и 2//смещены относительно геометрической оси кривошипа 1 Так как шатун 2 через шайбу 2!' находится в контакте с плоским ползуном 3, вращательное движение кривошипа преобразуется в поступательное движение плоского ползуна Ход ползуна определяется эксцентриситетом между кривошипом 1 (•О1О1) и шатуном 2 (020х), и равен 4 величинам эксцентриситета

В заключительной части главы обосновывается структурная классификация кривошипно-ползунных механизмов, которая условно разделяет типы КПМ в зависимости от звена, принятого за ведущее При этом «проходной» механизм идентифицирован как частный случай структурной классификации

Третья глава работы посвящена вопросам кинематики и слойности кривошипно-ползунных механизмов Особое внимание в исследовании

л.

Рис 6 - Кривошипно — шатунный механизм

обращается на сравнительный анализ кинематических характеристик КПМ в зависимости от принятой степени допускаемого отклонения от точных решений

Расчетная схема механизма приведена на рис 7

^----С

Рисунок 7 ~ Кривошипно-ползунный механизм

За известные параметры принимаются (р1 - угол поворота кривошипа, <р2 - угол поворота шатуна, 12 - длины кривошипа и шатуна, е - величина дезаксиала между осью вращения кривошипа и направляющей движения ползуна, й — ход ползуна

Исходя из замкнутости контура АБСА перемещение точки С ползуна может быть описано уравнением в функции угла поворота <р! как И9

Двойное дифференцирование (8) по <р/ дает возможность получить законы изменения аналогов скоростей и ускорений ползуна в виде

с0лр,{Ляяр, ±А) (9)

= ~.ип<р,--==£-' .

Я(со5р1)1(Яхтр1 ± к)'__Л(со!ч>,У этярДл^/ир, ±А) О®)

В этих уравнениях обозначены

А-Л, А = ^ I/ I,

Сложность аналитического исследования КПМ заключается в иррациональности радикала ^-(^тр,. который входя в уравнения (8),

(9) и (10), превращает их в трансцендентные, не имеющие точного решения Поэтому в практике машиностроения принято использовать приближенные значения скоростей и ускорений, получаемые из разложения данного радикала в бесконечный ряд Маклорена В работе подробно рассмотрено сравнение кинематических характеристик механизмов при всех значениях X, особенно для случая когда Л получает значения стремящиеся к единице На рис 8 приведены полученные с разной степенью точности графики изменения аналогов скоростей (рис 8а) и ускорений (рис 86) ползуна при 1=0 9, откуда следует, что вопросы точности приближенных решений часто становятся вопросами исключительной важности и прежде всего, при проектировании

«проходных» (Л.=1) кривошипно-ползунных механизмов В работе приводится сравнение точности значений аналогов перемещений, скоростей и ускорений ползуна для проходных КГ1М

Ч V/ /хГ 1 //

\ , 1

а) б)

Рис 8 — Сравнительные кинематические характеристики

По мнению автора впервые, в настоящей работе поднята новая проблема, а именно проблема слойности и проворачиваемое™ плоских рычажных механизмов Обычно решение задач анализа и синтеза подобных механизмов начинают с составления их кинематических схем, при этом кинематические или структурные схемы изображают в плоскости движения составляющих механизм звеньев - в фасной плоскости Однако не каждая схема, прорисованная в фасной плоскости, оказывается проворачиваемой, т е реально работоспособной Этот вопрос вполне снимается при рассмотрении механизма в профильной плоскости

На рис 9 показан кривошипно-ползунный механизм как в фасной (рис 9а) так и в профильной (рис 96, с) плоскостях

*> V с)

Рис 9 — Слойность кривошипно-ползунного механизма

Возможны две ситуации, когда длина шатуна АВ больше длины кривошипа ОА и когда они равны между собой В первом случае шатун будет лишь качаться, а во втором - он должен будет проворачиваться относительно ползуна На рис 96 и 9с показаны оба эти случая В работе показано, что число слоев, в которых должен быть организован механизм, может определяться по следующей зависимости

Зп-1У-р4 (11)

2

где / — число параллельных слоев механизма, и - число его подвижных звеньев, р4 - число двухподвижных кинематических пар, IV — общая подвижность, п„„ - число звеньев, которым нет надобности проворачиваться на полный оборот в фасной плоскости

Эту формулу легко проверить на приведенных выше механизмах Для

/

непроходного КПМ (рис 96) л=5, И -1, р4^0, пн„=2, откуда /=2, в случае проходного КПМ (рис 9с) п=3, 1У=1, р4=0, п„„=1, откуда/=3

Особое внимание в работе обращено на соединение полнопроворачиваемых и неполнопроворачиваемых звеньев в различных комбинациях Подробное исследование выполнено в отношении трехпарного звена, и доказана невозможность создания полнопроворачиваемого четырехпарного звена

Приводится исследование слойности сложного механизма на примере проходного КПМ со сдвоенным шатуном (рис 10а) В состав механизма входит кривошип 1, трехпарное звено 2, шатуны 3,4 и ползун 5, при этом звенья 2, 3, 4 и 5 образуют изменяемый замкнутый контур (а,), при этом из плоскопараллельно движущихся звеньев лишь трехпарный шатун 2 является неполнопроворачиваемым

__

\ *

в-1 г 2

з/

а) б)

Рис 10 — Проходной КПМ со сдвоенным шатуном

Определим число слоев по приведенной выше зависимости (11) Так как в механизме п-5, \¥=1, р4=0, п„„=1, то механизм должен быть организован в шесть слоев — /=6 Действительно, лишь шестислойное исполнение данного механизма позволит гарантировать его полную работоспособность (рис 106), те такое его движение, когда ни одно из звеньев не будет препятствовать движению других звеньев

В настоящее время в практике проблема слойности рассматривается лишь конструкторами - на этапе рабочего проектирования, когда механизм уже кинематически и динамически исследован Однако задача конструирования машин с многопарными звеньями, особенно при использовании в них изменяемых замкнутых контуров, не всегда может быть разрешена конструктором, при этом некорректные решения могут приводить к полной неработоспособности машин

Проблема слойности должна разрешаться на стадии разработки структурных схем механизмов и учитываться при кинематическом и силовом их исследовании

Завершается третья глава диссертации разработкой программы аналитического исследования шатунных кривых, описываемых точками К дезаксиалыюго кривошипно-ползунного механизма, при пяти переменных

параметрах - г, е, ¡¡, 12, и /.? (рис. 11),

Уравнения, описывающие положение точки К, в плоскости ОХУ в отрезках на осях, можно представить в виде

Рисунок ] I — К исследованию шатунных кривых КПМ ¡х, = 11с(н(7~0)+гсо5<р, С2)

Ь'„ = I, я'" (г - Р)+ г ■ $тр.

После выражения угла 0 через обобщенную координату <р и необходимых преобразований получим следующую систему уравнений

х. = I, ■

+ г ■ cos <р,

(13)

К -I,

I'-mi-H^-m^

Slngr-с

+ г-simp.

С использованием системы (13) может быть синтезировано всё возможное многообразие шатунных кривых КПМ. Некоторые примеры шатунных кривых для случая е Ф 0 приведены на рис. 12. В диссертации приводится исследование шатунных кривых и проходного КПМ.

^ЩЖ,

Я088&" I

пит,***

г = 1.1, Г-1,1,- 1.8, It -¡.б. h - /.-М г - l.t, = 2.2. h -1.21, lj~ l,e = OH

= 0.6,e = 0.1 =0.8

a) 6) C)

Рисунок 12 - Шатунные кривые КПМ

Метод построения шатунных кривых реализован автором при создании компьютерной программы «АКиР» (Анализ Кинематики и Работоспособности). Программа построена на основе технологии Delphi и позволяет производить кинематический анализ любых сложных кривошипн о - по л зу н н ых механизмов и синтезировать шатунные кривые с

одновременным сравнительным анализом форм кривых для всех задаваемых точек одновременно.

В приложении к диссертации приведены карты шатунных кривых, охватывающие всё многообразие КПМ от Я = 0.1 до X — 1, как для аксиального, так и дез аксиально го случаев.

Четвертая глава посвящена разработке и исследованию принципиально новых кривошип но-ползу иных механизмов с обоснованием их оригинальности, структурных особенностей, кинематических и кипетостатичес ких характеристик.

Анализ схем синтезированных шестизвешшх КПМ (рис. 3), показывает, что многие из них являются новыми, имеющими патентный уровень. Особое внимание в работе обращено на схему IV(2). По ней был создан КПМ со сдвоенным шатуном (рис. 13а), который защищен в 2006 г. патентом РФ. Этот механизм включает в свой состав помимо кривошипа ] и ползуна 5, трех парное звено 2, устанавливаемое между кривошипом и двумя шатунами 3 и 4 различной длины, которые крепятся на едином ползуне при этом звенья 2, 3, 4 и 5 образуют четырехзвенную группу Ассура четвертого класса (рис. 136).

Кинематическое исследование этого механизма оказалось неочевидным. Решение было найдено после формулирования и доказательства следующей теоремы: Скорость (ускорение) особой точки 6 (геометрического пересечения направлений шатунов) как и скорость и ускорение ползуна во всех положениях механизма остаются равными между собой.

Математически это можно записать в виде

(14)

и тогда по известной скорости точки А ( УА ) становится возможным находить скорость точки 8с учетом (14) из уравнений

У, ^ОА.Ул, 1&4, = (15)

Графоаналитическое решение поставленной задачи показано на рис. 13с для обобщенной четырехзвенной группы Ассура (рис. 136). После определения скорости Щ лег ко отыскиваются скорости точек В и С трех пар нош звена ABC по уравнениям

Ж = РЛ+ГС*.У* J СА,

yB = Vs + Vss,VBe 1 BS, ~Vs + Vct,Vr,6 J- CS, ^

Аналогично решится задача для ускорений, так как все нормальные составляющие абсолютных ускорений точек определятся через известные угловые скорости и геометрические размеры звеньев.

Силовое (кинето стати чес кое) исследование рассматриваемого механизма также потребовало создания нового специального метода. Он основан на особым образом выбранном разложении силы реакции в шарнире А механизма. Покажем метод на примере четырехзвенной группы Ассура (рис. 14) в виде последовательности операций:

• Раскладывая реакцию в точке А на составляющие: параллельно и пер пен дику-л яр} (о оси х - оси движения ползуна и составляя уравнение суммы проекций на ось х сил, действующих на звенья всей 1рушты,

»>

■с.доп ям

получаем возможность однозначно найти реакцию т.к. другая

неизвестная реакция JRos проекции на ось х не дает.

• Для звена 4, составим уравнение суммы моментов сил, действующих на звено, относительно точки D

ZM(D) = 0,

УКИВ 4

откуда может быть найдена тангенциальная составляющая реакции в точке С

• Аналогично поступаем со звеном 3

1«енц3

и находим реакцию R'ñ.

• Отметим, что в точке S - точке пересечения направлений шатунов находится точка Ассура для звена 2 (<%) и для звена 5 (Ss). Выделяя звено 2 и составляя для него сумму моментов сил относительно точки S2

i ,. , Рис. 14 — Кинетостатика четырехзвенной группы Ассура четвертого класса

Tt.l

найдем нормальную составляющую реакции в точке А. Из векторного уравнения сил, действующих на звено 2

4.1

находятся реакции щ и /г*,

• Составляя далее сумму проекции сил для всей группы Ассура на ось у

XF(y>=6>

te. группы

находим реакцию в ползуне Ros-

• Величина плеча h¡, определяющего точку приложения реакции R0;, можно найти через сумму моментов для всей группы относительно точки А

Далее нет сложностей в определении реакций в шарнирах Е и £ по уравнениям

гм 4 ii J

Механизм, представленный на рис. 13а, может быть использован как механизм переменной структуры. Для этого достаточно поставить условие офаничения хода ползуна при обеспечении проворота кривошипа на полный оборот, что реализуется схемой, показанной на рис. 15. Когда ползун 4 упирается в ограничитель хода 9, шатун 5 точкой 8 начинает поступательно двигаться в пределах продольной полости

Рис. /5 — КПМпеременной структуры

6 и становится воздействующим на упругий элемент - пружину, сжимая её. Таким образом, структура механизма изменяется, как по числу звеньев (п = 4), так и по числу кинематических пар В результате этого

кривошип / может свободно проворачиваться на полный оборот, т.е. механизм может быть использован как ударный по преграде 9.

Возможны и другие его реализации, например как механизма перегружателя (рис. 16). Отличие его от рассмотренного выше механизма заключается в установке дополнительного ползуна 7, поступательно движущегося внутри ползуна-стола 8. В момент упора ползуна-стола в

IK

неподвижный объект 12, дополнительный ползун воздействует на упругий элемент 5, обеспечивая полный про вор от кривошипа в крайнем положении с одновременной погрузкой объекта 18 на ленту конвейера перегружателя. Далее уже упругий элемент становится воздействующей на ползун 7 и на шатун 3 с силой, запасенной в сжатой пружине. Эта сила позволяет ползуну 7 установиться в некотором фиксированном положении до момента следующего упора ползуна-стола 8 о неподвижный объект 12 и перегрузки объекта 18 на другой заданный уровень.

Рис. 16 - КПM перегружателя

При использовании рассмотренной выше компьютерной программы «АКиР» был синтезирован кривошипно-ползунный механизм, обладающий особой шатунной кривой точки К (рис, 17). Эта шатунная кривая имеет явно выраженный прямолинейный участок.

Кривошипно-ползунный механизм, в этом случае состоящий из кривошипа /, треугольного шатуна 2 с рабочим элементом 3, ползуна 4 и стойки 5, имеет возможность наносить удары по объекту сосредоточенной в точке К массой с обеспечением гарантированного проворота кривошипа вокруг его оси.

Функциональные возможности кривошипно-ползунного механизма Moiyr быть существенно расширены также за счет последовательной установки в нем шатунно-ползунных диад. Одна из схем такого механизма в виде прессовой машины, разработанной автором диссертации, показана на рис. 18, В ней кривошип I выполняется трехпарным, к нему

присоединены шатунно-ползунные диады 2-4 и 3-5, а далее к одному из ползунов добавляется еще одна шатун но-ползунная диада 6-7.

Такой механизм позволяет задавать теоретически сколь угодно большие нагрузки на объект 14 с одновременным деформированием его и транспортированием вдоль направляющих.

з. ю

Рис. 18 — Кривошипио-ползунный механизм пресса

Приведенные разработки, которые защищены охранными документами — патентами РФ на изобретение, вполне аргументировано доказывают утверждение о том, что функциональные возможности КПМ далеко не исчерпаны и мо1уг найти развитие во многих направлениях машиностроения.

В приложении к диссертации представлены карты шатунных кривых, сравнительные характеристики исследования кинематики по Л, общий алгоритм использования компьютерной программы «Анализ кинематики и работоспособности», акт об использовании результатов научных исследований в конструировании технологических линий и новых механизмов и машин, а именно, непрерывного транспорта, роликопразильных, механизмов кантователей и сталкивателей на ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат (ЕвразХолдинг), г. Новокузнецк, копии патентов РФ на изобретение.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Использование универсальной структурной системы профессора Дворникова Л.Т., позволило обосновать методику поиска структур крив от ш ¡но-ползу иных механизмов, основанную на системе уравнений, необходимых и достаточных для построения всего многообразия кинематических цепей по заданным условиям. С помощью этой методики в работе синтезированы пятнадцать шестизвенных кривошинно-ползушшх механизмов, в том числе - механизмы высоких классов.

2. Разработанные приемы выявления и устранения в рычажных механизмах избыточных связей позволяют выполнить «адресную» замену одноподвижных кинематических пар на пары более высоких классов с

учетом наличия изменяемых замкнутых контуров, с гарантией безызбыточности, как контуров, так и всего механизма в целом

3 Исследование проблемы слойности и проворачиваемости звеньев плоских рычажных механизмов позволило доказать, что при конструировании механизмов и машин актуальной становится необходимость в изучении возможностей расположения звеньев в параллельных плоскостях Это утверждение доказывается исследованием разработанных автором механизмов и обоснованием использования для определения числа слоев специального алгоритма Исследованы возможности создания трехпарных полнопроворачиваемых звеньев и доказана невозможность использования четырехпарных и более сложных звеньев как полнопровора-чивающихся, разработаны принципы построения сложных звеньев

4. Выполненное аналитическое исследование кинематики КПМ позволило оценить влияние параметра Л=гД на величины ошибок приближенных решений по скоростям и ускорениям, особенно при значениях Я, приближающихся к единице Полномасштабное изучение шатунных кривых дезаксиальных КПМ дало возможность находить такие точки шатунов, которые движутся по уникальным траекториям Для этих целей разработана специальная компьютерная программа «Анализ кинематики и работоспособности», которая позволяет исследовать кинематику и шатунные кривые любых по сложности КПМ

5 Особое внимание в диссертации обращено на разработку новых приемов кинематического и кинетостатического исследования кривошипно-ползунного механизма со сдвоенным шатуном, содержащего в своей структуре четырехзвенную группу Ассура четвертого класса

6. Проведенные исследования позволили создать новые, обладающие особыми свойствами кривошипно-ползунные механизмы, а именно, кривошипно-ползунный механизм с эксцентриковым шатуном, «проходной» кривошипно-ползунный механизм, кривошипно-ползунный механизм со сдвоенным шатуном, кривошипно-ползунный механизм переменной структуры, кривошипно-ползунный механизм перегружателя, ударный кривошипно-ползунный механизм, кривошипно-ползунный механизм пресса Пять найденных решений признаны Роспатентом изобретениями, что доказывает утверждение о том, что функциональные возможности КПМ к настоящему времени далеко не исчерпаны и могут найти развитие в направлениях, в частности, указанных в диссертации

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Дворников Л Т, Никонов А Е , Большаков Н С Патент РФ № 2210692 Кривошипно-шатунный механизм / Опубл 20 08 2003 г, Бгол №23

2 Большаков Н С Кривошипно-шатунный механизм / Л Т Дворников, А Е Никонов, Н С Большаков // Материалы регионального конкурса «Инновации и изобретения года» Кемерово, 2004 г - с 42 - 43

3 Большаков Н С К вопросу о создании проходных кривошипно-ползунных механизмов / Л Т Дворников, Н С Большаков // Тезисы докладов Международной научной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики» (1-2 марта 2006 г ) -Алматы, Казахстан, 2006 г, с 85

4 Большаков НС К решению задачи непрерывного движения ползуна в проходном кривошипно-ползунном механизме /НС Большаков // Наука и молодежь проблемы, поиски, решения Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Под общей редакцией С М Кулакова -Новокузнецк СибГИУ, 2005 г., с 298-301.

5 Большаков Н С Сравнение кинематических параметров обычного кривошипно-ползунного механизма с проходным / НС Большаков // Наука и молодежь проблемы, поиски, решения Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых/ Под общей редакцией С М Кулакова - Новокузнецк СибГИУ, 2005 г, с 320 - 324

6 Большаков Н С Структура и кинематика кривошипно-ползунного механизма со сложным шатуном / НС. Большаков, ЛТ Дворников // Материалы третьей международной конференции «Проблемы механики современных машин», том 1 - Улан-Удэ Изд-во ВСГТУ, 2006 г, с. 11 - 15

7. Большаков Н С К проблеме расширения функциональных возможностей кривошипно-ползунных механизмов / НС Большаков // Материалы шестнадцатой научно-практической конференции по проблемам механики и машиностроения Под редакцией профессора Дворникова Л Т и профессора Живаго Э Я Новокузнецк, СибГИУ, 2006 г., с 56-71

8 Большаков Н С. Аналитический поиск универсального уравнения шатунной кривой кривошипно-ползунного механизма / НС Большаков // Наука и молодежь1 проблемы, поиски, решения Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых/Под общей редакцией С М Кулакова - Новокузнецк СибГИУ, 2006 г, с 204 - 207

9 Большаков НС К проблеме применения новых технических решений на основе кривошипно-ползунного механизма в условиях современного металлургического производства /НС Большаков // Наука и молодежь проблемы, поиски, решения Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых/ Под общей редакцией С М Кулакова - Новокузнецк СибГИУ, 2006 г, с 221-225

10 Большаков Н С К проблеме слойности кривошипно-ползунного механизма со сдвоенным шатуном / Л 'Г Дворников, Н С Большаков // «Современные проблемы механики, строительства и машиностроения» Труды международной научно-технической конференции 1 том - Павлодар, Казахстан ПГУ им С Торайгырова, 2006 - с 153 - 156

И Дворников ЛТ, Большаков НС Патент РФ № 2289741 Проходной кривошипно-ползунный механизм / Опубл 20 12 2006 г, Бюл № 35

12 Дворников Л Т, Большаков Н С, Кривошипно-ползунный механизм переменной структуры / Решение о выдачи патента на изобретение № 2006 109986/11(010842) МПК Р16Н 21/16(2006 01), приоритет от 28 03 2006 г

13 Дворников Л Т, Большаков Н С, Кривошипно-ползунный механизм со сдвоенным шатуном / Решение о выдачи патента на изобретение № 2006 102766/11(003021) МПК Р16Н 21/16 (2006 01), приоритет от 31 01 2006 г

14 Большаков Н С Опыт исключения избыточных связей в шестизвенных плоских механизмах / Л Т Дворников, Л Н Гудимова, Н С Большаков // Известия вузов Машиностроение, 2007 г. - № 5

15 Дворников Л Т, Большаков Н С, Ударный кривошипно-ползунный механизм / Решение о выдачи патента на изобретение № 2006 113300/11(014454) МПК П6Н 21/16 (2006 01), приоритет от 19 04 2006 г

Изд лиц № 01439 от 05 04 2000 Подписано в печать 23 04 07 г Формат бумаги 60x84 1/16 Бумага писчая Печать офсетная Уел печ л 1,3 Уч-издл 1,3 Тираж 100 экз Заказ 71 Сибирский государственный индустриальный университет 654007, г Новокузнецк, ул Кирова, 42

Введение.

Глава 1. История создания и современное применение в технике кривошипно-ползунных механизмов (КПМ)

1.1. Проблема преобразования поступательного движения во вращательное в исторической ретроспективе.

1.2. КПМ как вид четырехзвенных плоских механизмов. Принципиальные особенности.

1.3. Виды КПМ в зависимости от технологического назначения.

1.4. КПМ как основа сложных механических систем.

1.5. Практическое применение КПМ в технике.

1.6. Постановка задач исследования.

Глава 2. Структурный синтез кривошипно-ползунных механизмов и устранение избыточных связей в них

2.1. Основы и метод структурного синтеза КПМ.

2.2. Задача о проходных КПМ и исследование возможностей их гарантированного функционирования.

2.3. Задача о избыточных связях в КПМ и разработка метода их устранения.

2.4. Структурная классификация КПМ.

Выводы.

Глава 3. Исследование кинематики и слойности кривошипно-ползунных механизмов

3.1. Кинематические характеристики кривошипно-ползунных механизмов при X стремящейся к единице.

3.2. Аналитическое исследование шатунных кривых.

3.3. Проблема слойности плоских рычажных механизмов. Разработка универсального алгоритма анализа проворачиваемости.

3.4. Исследование канатного шлеппера, как механизма с гибкой связью.

Выводы.

Глава 4. Поиск и обоснование принципиально новых механизмов на базеКПМ

4.1. Кривошипно-ползунный механизм со сдвоенным шатуном.

4.2. Реализация КПМ со сдвоенным шатуном, как механизма переменной структуры.

4.3. Проектирование кривошипно-ползунных механизмов обладающих особыми шатунными кривыми.

4.4. Кривошипно-ползунный механизм пресса.

Выводы.

Эффективное развитие всех отраслей промышленности Российской Федерации в решающей мере зависит от машиностроения. Именно в нем, в первую очередь, реализуются передовые научно-технические идеи, создаются новые механизмы и машины, определяющие прогресс в других отраслях экономики. Для современного машиностроения характерно повышение требований к техническому уровню, качеству и надежности, безопасности эксплуатации и обслуживания механизмов и машин. Это приводит к необходимости автоматизации этапа проектирования при одновременном совершенствовании конструкций новых механизмов и технологии их производства, внедрения новых материалов, более точных методов расчета.

Дальнейшее повышение технико-экономического уровня и качества машиностроительной продукции связано с тем, насколько успешно будут решены следующие проблемы:

• расширение областей применения автоматизированного проектирования;

• повышение надежности и ресурса машин;

• уменьшение материалоемкости конструкций;

• обеспечение оптимальных энергозатрат, повышение КПД механизмов.

В основе решения данных проблем лежит совершенствование расчетов и оптимизация конструкций механизмов и машин, которые в свою очередь могут быть решены с применением современной вычислительной техники.

Кривошипно-ползунные механизмы (КПМ) являются одними из самых распространенных в современном машиностроении. Они находят широкое применение в разнообразных устройствах (компрессорах и насосах, кривошипных прессах, двигателях и др.). От правильного обоснования и выбора параметров кривошипно-ползунного механизма зависит надежность его работы, коэффициент полезного действия, конструктивные размеры. Обоснование путей расширегшя функциональных возможностей кривошипно-ползунных механизмов заключается в исследовании структурного синтеза и кинематических характеристик новых механизмов, использование которых приводит к качественно иным техническим решениям при сохранении структуры схемы или вида механизма.

Настоящая диссертация посвящена исследованию кривошипно-ползунных механизмов, а именно, новых конструкций, созданных с помощью приемов конструктивного преобразования и структурного синтеза с использованием универсальной структурной системы. Конструктивное преобразование заключается в совмещении функций звеньев, выполнении элементов шарниров и других кинематических пар соизмеримыми с размерами звеньев, замена охватывающих элементов охватываемыми, размещение одних звеньев и элементов кинематических пар внутри других элементов кинематических пар, замена одних звеньев и кинематических пар другими звеньями и парами с теми же функциональными признаками.

В первой главе рассмотрена историческая ретроспектива создания кривошипно-ползунного механизма, его принципиальные особенности, основные виды в зависимости от технологического назначения. Сформулированы положения, выносимые на защиту, а именно:

1. Несмотря на широкую известность кривошипно-ползунных механизмов, на их уникальность, заключающееся в преобразовании вращательного движения в поступательное и наоборот, функциональные возможности таких механизмов в технике, еще использованы недостаточно. Эти возможности могут быть существенно расширены за счет:

- конструктивного преобразования механизма в целом,

- конструктивного преобразования отдельных звеньев,

- усложнения механизма в целом (путем увеличения числа звеньев),

- усложнения отдельных звеньев.

2. Разработанные приемы синтеза структур кривошипно-ползунных механизмов и решение задачи об устранении в механизмах избыточных связей, позволяют аглоритмично отыскивать новые схемы механизмов и устранять в них вредные связи, что обеспечивается «адресной» заменой одноподвижных кинематических пар на пары более высоких классов.

3. Полный анализ работоспособности кривошипно-ползунных механизмов не может быть выполнен без учета их проектирования, как в фасной, так и в профильной плоскостях, проблема слойности и проворачиваемое™, поставленная в диссертации является задачей, требующей обязательного рассмотрения.

4. Во многих случаях применяемые на практике методы исследования кинематики КПМ, основанные на допущениях, не могут являться оправданными. При значениях Я (отношение длины кривошипа к длине шатуна) приближающихся к единице, требуется точное решение задачи о движении звеньев механизма.

5. Полномасштабное изучение шатунных кривых КПМ позволяет находить особые движения отдельных точек шатунов, которые могут быть использованы во многих частных случаях, например, с целью нанесения ударов по изучаемому объекту.

6. Особыми свойствами обладают КПМ со сдвоенным шатуном, в работе показаны новые методы исследования их кинематики (через определение точки S) и кинетостатики.

7. Найденные новые решения КПМ, которые защищены патентами РФ (пять патентов), доказывают утверждение о том, что функциональные возможности КПМ далеко не исчерпаны и могут найти развитие в направлениях, указанных в диссертации.

Вопросам структурного синтеза, посвящена вторая глава диссертации, в которой с помощью универсальной структурной системы (УСС) синтезируются пятизвенные кривошипно-ползунные механизмы, также показана возможность применения УСС для синтеза сложных кинематических цепей. Помимо этого в ней исследованы возможности «проходных» кривошипно-ползунных механизмов, рассмотрены приемы исключения избыточных связей, применительно к новым схемам КПМ.

Третья глава работы посвящена аналитическим методам исследования кинематики и анализа шатунных кривых кривошипно-ползунных механизмов, исследуются возможности компьютерной программы «Анализ кинематики и работоспособности», созданной автором диссертации. Показано, что при современном конструировании механизмов и машин актуальной становится проблема слойности и проворачиваемое™ плоских рычажных механизмов. Исследованы возможности создания трехпарных полнопроворачиваемых звеньев, при этом очевидным становится невозможность создания четырехпарных полнопроворачиваемых звеньев, данное исследование позволяет конструктору ещё на этапе начального проектирования определить число слоев расположения звеньев необходимых для полной работоспособности механизма.

Исследования позволили создать новые, обладающие особыми свойствами кривошипно-ползунные механизмы, подробно представленные в четвертой главе, такие как КПМ со сдвоенным шатуном и переменной структурой, при этом создание новых механизмов высокого класса, предопределило поиск решения кинематики через специальную точку S, а также рассмотрение вопроса кинетостатического исследования. Инновационные конструкции механизмов пресса и перегружателя обладают большим промышленным потенциалом. Пять решений защищены патентом РФ на изобретение.

Кривошипно-ползунный механизм - это четырехзвениый механизм, обладающий широкими техническими возможностями, формирующий многокритериальность агрегата: максимальную (заданную) точность, минимум отклонений от требуемой траектории, стабильность и заданную скорость в выполнении технологических операций и т.д. Поэтому, предлагаемые в диссертационной работе приемы исследования и синтеза новых механизмов, в том числе и на оригинальных конструкциях, позволяют существенно расширить функциональные возможности кривошипно-ползунных механизмов, показать дальнейшую перспективу развития областей применения данного механизма в современном машиностроении.

выводы

1. На основе приемов конструктивного преобразования и синтеза, созданы новые, обладающие особыми свойствами механизмы: кривошипно-ползунный механизм со сдвоенным шатуном, механизм перегружателя, кривошипно-ползунный механизм переменной структуры, кривошипно-ползунный механизм пресса. Пять решений защищены патентом РФ на изобретение.

2. Создание базового кривошипно-ползунного механизма со сдвоенным шатуном позволило синтезировать три схемы механизма: переменной структуры, ударного действия и перегружателя, причем в последнем реализуется принципиально новое решение проблемы перегрузки объекта с одного уровня на другой.

3. Рассмотренный метод проектирования КПМ по шатунных кривых, позволил разработать оригинальную конструкцию кривошипно-ползунного механизма, в котором на обратном, и части прямого хода точка К движется строго прямолинейно.

4. Инновационная конструкция кривошипно-ползунного пресса позволяет обеспечить сколь угодно большое усилие на объект прессования.

•г — ^ ** S 130 г

Заключение

Диссертация посвящена обоснованию путей расширения функциональных возможностей кривошипно-ползунных механизмов, в том числе механизмов высоких классов и переменной структуры. В ней, в частности решены следующие основные задачи:

1. Обоснование использования конструктивного преобразования и синтеза посредством универсальной структурной системы для создания новых, обладающих особыми свойствами кривошипно-ползунных механизмов, в том числе механизмов высоких классов и переменной структуры.

2. Разработка метода исследования шатунных кривых кривошипно-ползунного механизма.

3. Разработка универсального метода решения проблемы слойности и проворачиваемости плоских рычажных механизмов.

4. Обоснование возможностей «проходных» кривошипно-ползунных механизмов, поиск механизма прохождения неопределенного положения.

5. Обоснование оригинальности новых кривошипно-ползунных механизмов и их оптимизация под конкретные производственные задачи.

Создание новых схем кривошипно-ползунных механизмов методами конструктивного преобразования позволяет существенно расширить область применения данного механизма. Новые, обширные, возможности открываются перед кривошипно-ползунными механизмами высоких классов и переменной структуры.

В диссертации показано, что основой создания новых механизмов, не только кривошипно-ползунных, может быть универсальная структурная система JlJCr-Дворникова, которая представляет собой систему уравнений, необходимых и вполне достаточных для описания строения механических систем. Она может быть применена ко всему многообразию кинематических цепей. С помощью данной системы синтезированы все пятизвенные кривошипно-ползунные механизмы, в том числе и механизмы высоких классов.

Исследована проблема слойности плоских рычажных механизмов, и показано, что при современном конструировании механизмов и машин актуальной становится проблема проворачиваемости механизмов, т.е. необходимость расположения звеньев в несколько слоев. Данное утверждение подтверждается анализом разработанных автором механизмов на предмет слойности. Исследованы возможности создание трехпарных полнопроворачиваемых звеньев, при этом очевидным становиться невозможность создания четырехпарных полнопроворачиваемых звеньев, разработаны принципы исполнения подобных звеньев.

Особое внимание в работе обращено к «проходным» кривошипно-ползунным механизмам, исследована их кинематика, найдено новое решение прохождение неопределенного положение, на которое получен патент РФ, также исследованы шатунные кривые, как «проходного», так и классического кривошипно-ползунного механизма (аксиального, дезаксиального).

Аналитические уравнения позволяют по пяти задаваемым параметрам определить искомую шатунную кривую, результаты экспериментально подтверждены и проверены. На основе принципов данного решения создана компьютерная программа «Анализ кинематики и работоспособности», которая обладает широкими функциональными и исследовательскими возможностями, а именно:

• анализ работоспособности (W=l) создаваемых механизмов;

• анализ шатунных кривых, в том числе сложных механических систем;

• возможность исследования наложения нескольких рабочих кривых;

• исследование кинематики плоских рычажных механизмов, в том числе, механизмов высоких классов.

В работе обосновано применение канатного шлеппера, как механизма с гибкой связью, данное решение использовано на Новокузнецком металлургическом комбинате в альтернативном проекте «Возвратный поток (в здании печей Сименса). Стан 900. Рельсобалочный цех».

Проведенные исследования позволили создать новые, обладающими особыми свойствами кривошипно-ползунные механизмы, подробно представленные в четвертой главе. Создание новых механизмов высокого класса, а именно, со сдвоенным шатуном предопределило поиск решения кинематики через специальную точку 8, и рассмотрения вопросов кинетостатического исследования. Инновационные конструкции пресса и перегружателя обладают большим промышленным потенциалом.

В работе показан алгоритм создания новых кривошипно-ползунных механизмов под конкретную производственную задачу, а именно, - синтез с помощью универсальной структурной системы, выбор оптимальной схемы, исследование кинематики и шатунных кривых, конструктивное преобразование некоторых узлов механизма с целью его рациональности и оптимальной производительности.

1. Рейнолдс Т. С. Средневековые корни промышленной революции// «В мире науки», №9,1984 г.

2. Григорьян А. Т., Погребысский И. Б. История механики, «Наука», М., 1972 г., 412 с.

3. Конфедератов И. Я. Джемс Уатт изобретатель паровой машины, «Наука», М., 1969 г. - 212 с.

4. Чебышев П. JL Теория механизмов, известных под названием параллелограммов. Изд-во АН СССР, 1949 г. 79 с.

5. Чебышев П.Л. О параллелограммах / Полное собрание сочинений П.Л.Чебышева. Теория механизмов. - M-JL: Изд. АН СССР, 1948 г. - с. 16-36.

6. Крылов А. Н. Пафнутий Львович Чебышев. Биографический очерк. Издательство АН СССР, М., 1944 г., 32 с.

7. Бережных О. А. Самые большие корабли: с древнейших времен до наших дней, М., 1975 г.-120 с.

8. Виргинский В. С. Роберт Фультон, «Наука», М., 1965 г., 274 с.

9. Механика машин: Учебное пособие для втузов/ Вульфсон И. И., Ерихов М.Л., Коловский М. 3. и др.; Под ред. Смирнова Г. А. М.: Высш. шк., 1996 г., 511 с.

10. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. М.:Наука, 1968 г. -640 с.

11. Кожевников С. Н. Теория механизмов и машин. Учебное пособие для студентов вузов. Изд. 4-е, испр. М.: «Машиностроение», 1973 г. 592 с.

12. Пелих Л.С. Теория механизмов и машин. Ростов- на-Дону, 1991 г. 325 с.

13. Евграфов А.Н., Коловский М.З., Петров Г.Н. Теория механизмов и машин: Учеб. пособие. СПб: Изд-во СПбГПУ, 2003 г. - 240 с.

14. Заблонский К.И. и др. Теория механизмов и машин. Киев.: Высша школа, 1989 г.-390 с.

15. Алимов О.Д., Манжосов В.К., Филиповский В.П. Механические импульсные генераторы с шарнирно-рычажным захватывающим устройством.-Фрунзе: Илим, 1975 г. -150 с.

16. Газаров А.Т. Шарнирно-рычажные механизмы кузнечно-прессовых машин. М.: Машгиз, 1958 г.-108 с.

17. Диментберг Ф.М. Теория пространственных шарнирных механизмов. М.: Наука, 1982 г. 335 с.

18. Навроцкий Г.А. Кузнечно-штамповочные автоматы. М.: Машиностроение, 1965 г. - 424 с.

19. Крайнев А. Ф. Механика машин от греческого mechanike (techne) -искусство построения машин. Фундаментальный словарь. 2-е изд. испр. М.: Машиностроение - 2001 г. - 904 с.

20. Артоболевский И. И. Механизмы в современной техники. В 7 томах. Т. II: Кулисно-рычажные и кривошипно-ползунные механизмы. 2-е изд., переработанное. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979 г. - 560 с.

21. Крайнев А. Ф. Словарь справочник по механизмам. 2-е изд., переработанное и дополненное. - М.: Машиностроение, 1987 Г.-560 с.

22. Дружинский И. А. Метод обработки сложных поверхностей на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 1965 г. -288 с.

23. Кучер И. М. Металлорежущие станки. M.-JL, Машиностроение, 1964 г. -671 с.

24. Артоболевский И. И. Механизмы в современной техники. В 7 томах. Т. III: Рычажно-кулачковые механизмы. Механизмы с гибкими и упругими звеньями 2-е изд., переработанное. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979 г.-416 с.

25. Крайнев А. Ф. Идеология конструирования / А. Ф. Крайнев. М.: Машиностроение-1, 2003 г. - 384с.

26. Кожевников С. Н. Аппаратура и механизмы гидро-,пневмо и электро автоматики металлургических машин. М., К.: Машиностроение, 1961 г. -546 с.

27. Кожевников С. Н., Пешат В. Ф. Гидравлический и пневматический приводы металлургических машин. -М.: Машиностроение, 1973 г-360 с.

28. Кожевников С. Н., Есипенко Я. И., Раслин Я. Н. Механизмы. М.: Машиностроение, 1976 г. - 784 с.

29. Фролов К. В. и др. Теория механизмов и машин. М.: Высшая школа, 1987 г.-496 с.

30. Уалиев Г.У., Джомартов А.А. Динамика механизмов ткацких станков-автоматов СТБ: Монография Алматы: "Тауар", 2003 г. - 377 с.

31. Бах К. Детали машин, их расчет и конструкция. Том II. М.: ГНТИ «Машиностроение», 1932 г. - 854 с.

32. Теория механизмов. Под ред. В.А.Гавриленко. М.: Высшая школа, 1973 г.- 420 с.

33. Артоболевский И.И., Кожевников С.И. Основные проблемы динамики тяжелых машин. Сб. статей "Теория механизмов и машин", 23/1977 г.- с. 3-12.

34. Власов В.И., Борзыкин А.Я., Букин-Батырев И.К. и др. Кривошипные кузнечно-прессовые машины. М.: Машиностроение, 1982 г.- 424 с.

35. Зиновьев В.А. Курс теории механизмов и машин. .:Наука,1972 г.-384 с.

36. Щеглов В.Ф., Максимов Л.Ю., Линц В.П. Кузнечно-прессовые машины. -М.: Машиностроение, 1979 г.- 304 с.

37. Свистунов В.Е., Каржан В.В., Чагин Б.И. и др. Кривошипные прессы для разделительных операций. М.: НИИМАШ, 1978 г.- 68 с.

38. Ровинский Г.Н., Злотников С.П. Листоштамповочные механические прессы. М.: Машиностроение, 1968 г.- 376 с.

39. Нистратов А.Ф. Крутящий момент и КПД кривошипных рабочих механизмов прессов. Кузнечно-штамповочное производство, №9, 1965 г.- с. 25-30.

40. Каримов А. Безмуфтовые электромеханические прессы с механизмами переменной структуры. Бишкек: Илим, 2001 г. -132 с.

41. А.с. 1709685 СССР. МКИ В 30 В Пресс с механизмом переменной структуры // Алимов О.Д., Абдраимов С., Алмаматов М.З., Турсунов К.Д. (СССР). ДСП. 1991 г.

42. Бессонов А. П. Основы динамики механизмов с переменной массой звеньев. М.: Наука, 1970 г.- 279 с.

43. Иванченко Ф. К., Красношапка В. А. Динамика металлургических машин. М.: Металлургия, 1983 г. 295 с.

44. Машины и агрегаты металлургических заводов: в 3 т. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребенник В.М. и др. -М.: Металлургия, 1981 г. 576 с.

45. Добровольский В. В. Основные принципы рациональной классификации механизмов. В кн. Структура и классификация механизмов. М.: Изд-во АН СССР, 1939 г.-6с.

46. А.с. 1594331 СССР. МКИ В 30 В Кривошипно-ползунный механизм с регулируемой остановкой // Алимов О.Д., Абдраимов С., Алмаматов М.З., Мамырбаев К.А. (СССР). БИ№35. 1990 г.

47. Левитская О.Н., Левитский Н.И. Курс теории механизмов и машин.- М.: Высшая школа, 1985 г. 279 с.

48. Ховах М.С., Маслов Г.С. Автомобильные двигатели. Изд. 2-е, пер. и доп. М., «Машиностроение», 1971 г. -456 с.

49. Луканин В. Н., Шатров М. Г., Алексеев И. В. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 книгах. Книга 2. Динамика и конструирование. Учебник для вузов. Высшая школа (Москва), 2005 г. 414 с.

50. Озол О. Г. Теория механизмов и машин. Пер. с латыш./Под ред. С. Н. Кожевникова. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1984 г. -432 с.

51. Дворников Л. Т. Начала теории структуры механизмов. Новокузнецк, 1994 г.-102 с.

52. Джолдасбеков У. А. Структурный синтез плоских рычажных механизмов высоких классов. Алма-Ата, «Гылым», 1993 г. 132 с.

53. Баранов Г. Г. Курс теории механизмов и машин. М., «Машиностроение», 1975 г.-494 с.

54. Пейсах Э.Е. О структурном синтезе рычажных механизмов. // Теория механизмов и машин, 2005 г., №1(3), с. 77-80.

55. Дворников JI.T. Опыт структурного синтеза механизмов. // Теория механизмов и машин. 2004 г., № 2(4). с. 3-17.

56. Абдраимов Э.С. Структурный синтез механизмов переменной структуры. Бишкек: Илим, 2000 г. - 294 с.

57. Байгунчеков Ж. Ж., Джолдасбеков С. У. Основы структурного, кинематического и динамического анализа пространственных механизмов высоких классов. Алматы: «Гылым», 1994 г.-117 с.

58. Семенов М. В. Структура механизмов. М.: Изд. физико-математической лит., 1959 г., 284 с.

59. Романцев А.А. Структурно-параметрический синтез и анализ рычажных механизмов / Ульяновский государственный технический университет. -Ульяновск, 2001 г. -174 с.

60. Кикин А.Б. Синтез плоских рычажных механизмов на ЭВМ.-СПб: СПбГУТД, 2003 г. -100 с.

61. Пейсах Э.Е. К дискуссии по проблеме структурного синтеза плоских шарнирных механизмов. // Теория механизмов и машин, 2006 г., №1(4), с. 49-54.

62. Бейер Р. Кинематический синтез механизмов: Основы теории метрического синтеза плоских механизмов. / Пер. с нем. М.: Машгиз. 1959 г.-318 с.

63. Андрейченко Г.П. Метод статических испытаний при синтезе кривошипно-коромыслового механизма. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 12/1983 г.- с. 50-54.

64. Архипов В.Н. и др. Аналитические условия существования кривошипа в пространственном механизме с двумя вращательными и двумя шаровыми парами. Механика машин. Выпуск 13-14. М.: Наука, 1968 г.

65. Горлатов А.С. Условия геометрической проворачиваемости центральных кривошипно-коромысловых механизмов. Известия вузов: Машиностроение, издательство МВТУ ИМ. Н.Э.Баумана, 1982 г. вып.2.-с. 44-48.

66. Джолдасбеков У.А., Байгунчеков Ж.Ж., Акимкулов К.Е. Структурно-кинематический синтез плоских рычажных механизмов высоких классов.- Алматы: Гылым, 1993 г.- 218 с.

67. Джолдасбеков У.А., Байгунчеков Ж.Ж., Ибраев С.М. Структурный синтез плоских рычажных механизмов высоких классов. Алматы: Гылым, 1993 г.- 138 с.

68. Джавакян Р.П. Использование корреляционных зависимостей при анализе и синтезе кривошипно-ползунных механизмов. М.: Машиностроение №10, 1979 г.

69. Джавакян Р.П. Синтез кривошипно-ползунных механизмов на основе их регрессивного анализа. Механика машин. М.: Наука, 1982 г.- вып.59, с. 60-71.

70. Лавендел Э.Э. Синтез оптимальных вибромашин. Рига: Зинатне, 1970 г.- 252 с.

71. Пейсах Э.Е., Нестеров В.А. Система проектирования плоских рычажных механизмов./ Под ред. К.В. Фролова. -М.Машиностроение, 1988 г. -232 с.

72. Доронин В.И. Динамический синтез пространственного кривошипно-ползунного механизма. В кн. Механика машин. М.: Наука, 1982 г., вып.59,- с. 71-78.

73. Дворников JI. Т., Большаков Н.С. К вопросу о создании проходных кривошипно-ползунных механизмов. Тезисы докладов Международной научной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики» (1-2 марта 2006 г.): Алматы, Казахстан, 2006 г. - 234 с.

74. Болотов В. Е. Патент РФ № 2253779. Кулачково-рычажный механизм. Опубл. 10.06.2005 г. БИ №20.

75. Шамаев Б. С. Патент РФ № 2205999. Кулачковый механизм. Опубл. 06.10.2003 г. БИ №22.

76. Озол О. Г. Повторяющиеся связи в механизмах // Труды Латвийской сельхозакадемии, 1970 г., вып. 27, с. 3 -13.

77. Решетов Л. Н. Конструирование рациональных механизмов// Известия вузов. Машиностроение. 1971 г. №8, с. 71 -79.

78. Решетов Л. Н. Конструирование рациональных механизмов. Изд. 2-е, перераб. и доп., М., «Машиностроение», 1972 г. 255 с.

79. Теория механизмов и машин: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / М.З.Коловский, А.Н.Евграфов, Ю.А.Семенов, А.В.Слоущ. — М.: "Академия", 2006 г. 560 с.

80. Калашников Н. А. Точность в машиностроении и ее законы. Изд-во машиностроительной литературы. М., 1950 г. - 168 с.

81. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1973.- 655 с.

82. Решетов Л. Н. Самоустанавливающиеся механизмы. Справочник М.: Машиностроение, 1991 г. -288 с.

83. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968 г.- 480 с.

84. Свойство материалов и качество машин Сб. ст./АН СССР, Урал. науч. Центр. Свердловск: УНЦ АН ССР, 1984 г. - 155 с.

85. Дворников JI. Т., Локтева Н. А., Савельев А. Н. Механизм взаимодействия контактирующих поверхностей при различных процессах трения: Учеб. пособие / СибГИУ. Новокузнецк, 2006 г. - 74 с.

86. Анурьев В.Н.: Справочник конструктора машиностроителя. Т. I-III. М.: Машиностроение, 1978 г. 557, 560, 728 с.

87. Комаров М. С. Динамика механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1969 г.- 296 с.

88. Уалиев Г. Динамика механизмов машин. Алматы, 2000 г. - 282с.

89. Семенов М. В. Кинематические и динамические расчеты исполнительных механизмов. Л., «Машиностроение», 1974 г. 432 стр.

90. Ройтман А. М. Определение кинематических характеристик плоских механизмов / В. Т. Пономарев, А. В. Еремин; Магнитогорский горнометаллургический институт. Свердловск: изд-во УПИ, 1981 г. - 76 с.

91. Малышев А. П. Кинематика механизмов. М.: Госуд. изд-во легкой промышленности, 1933 г. -468 с.

92. Дворников JL Т. Постановка задач о параллельных слоях (слойности) плоских рычажных механизмов. //Проблемы механики современных машин. Материалы третьей международной конференции, том 1. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006 г. - 254 с.

93. Сумский С.Н. Расчет кинематических и динамических характеристик плоских рычажных механизмов. М.: Машиностроение, 1980 г. 256 с.

94. Динамика крупных машин. Под ред. Соколовского В. И., М.: Машиностроение, 1965 г. 236 с.

95. ЮО.Штейнвольф Л.И. Динамические расчеты машин и механизмов. Москва-Киев: Машгиз, 1961 г.- 340 с.

96. Ю1.Колчин Н.И. Механика машин. Т.2 Кинетостатика и динамика машин. Трения в машинах. Л.: Машиностроение, 1972 г.- 455 с.

97. Зиновьев В.А., Бессонов А.П. Основы динамики машинных агрегатов. М.: Машиностроение, 1964 г.- 239 с.

98. Дворников Л. Т., Большаков Н. С., Кривошипно-ползунный механизм со сдвоенным шатуном / Решение о выдачи патента на изобретение № 2006102766/11(003021) МПК F16H 21/16 (2006.01), приоритет от 31.01.2006 г.

99. Ю4.Боренштейн Ю. П. Механизмы для воспроизведения сложного профиля. Справочное пособие. Л.: Машиностр. 1978 г. 232 с.

100. Ю5.Боренштейн Ю. П. Исполнительные механизмы со сложным движением рабочих органов. Л.: Машиностроение, 1973 г. 118 с.

101. Добровольский В. В. Теория механизмов для образования плоских кривых. М.: Изд. АН СССР, 1953 г. 147 с.

102. Левитский Н. И. Симметричные шатунные кривые. «Труды семинара по ТММ», 1948 г., №4, т. 4, вып. 13, с. 23-35.

103. Ю8.Пинскер И. Ш. Подбор шарнирного четырехзвенника по специальному атласу шатунных кривых. Труды семинара по ТММ, 1950 г., вып. 33, с. 31-40.

104. Семенов М. В. Шатунные кривые четырехзвенных механизмов. Труды семинара по ТММ, 1947 г., вып. 10, с. 31-79.

105. Ю.Цыпкин А. Г. Справочник по математике. Под ред. Степанова С. А. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980 г. -400 с.

106. Целиков А.И., Полухин П.И и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т.З. 2-е изд., перераб. доп. М.: Металлургия, 1988 г., 680 с.

107. Технология прокатного производства. Справочник под ред. В.И. Зюзина и А.В. Третьякова -М.: Металлургия, 1991 г. 423 с.

108. Гребенник В. М., Цапко В. К. Надежность металлургического оборудования. Справочное издание. М.: Металлургия, 1980 г. - 343 с.

109. Королев А. А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов: Учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: «Металлургия». 1987 г. -480 с.

110. Королев А. А. Конструкции и расчет машин и механизмов прокатных станов: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: «Металлургия». 1985 г. - 376 с.

111. Поляков Б.Н. Исследование технологических и конструктивных параметров роликоправильных машин:(правка рельсов) / Б. Н. Поляков // Сталь. 2006 г. - № 9. - с. 69-72.

112. Дворников JI. Т. О кинематической разрешимости плоской четырехзвенной группы Ассура четвертого класса графо-аналитическим методом. Известия ВУЗов, «Машиностроение», № 12, 2004 г. с. 9-15.

113. Дворников JL Т., Большаков Н.С. К теории кривошипно-ползунных механизмов. Сборник докладов Международной научной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики» (1-2 марта 2006 г.): -Алматы, Казахстан, 2006 г.

114. Балабанов А. Н. Технологичность конструкций машин. М.: Машиностроение, 1987 г. - 330 с.

115. Туранов Х.Т., Бондаренко А.Н. Проектирование кривошипно-ползунных механизмов в вычислительной среде MathCAD. Учебное пособие.-Новосибирск: Изд-во СГУПСа (НИИЖТА), 2000 г.-132с.

116. Туранов Х.Т., Бондаренко А.Н., Туранов Ш.Х. Проектирование кривошипно-коромысловых механизмов в вычислительной среде MathCAD. Под ред. Туранова Х.Т.,Новосибирск, Изд-во СГУПСа,2001 г. 140 с.

117. Потураев В. И., Франчук В. П., Червоненко А. Г. Вибрационные транспортирующие машины. М.: Машиностроение, 1971 г. - 272 с.126.3енков Р. П., Ивашков И. И., Колобов JI. Н. Машины непрерывного транспорта. М.: Машиностроение, 1987 г. 431 с.

118. Таубер Б. А. Подъемно-транспортные машины. М.: Лесная промышленность, 1980 г. -456 с.

119. Дворников Л. Т.; Чужиков О.С.; Стариков С.П. Патент РФ № 2201348. Кривошипно-ползунный механизм пресса. Опубл. 27.03.2003 г. БИ№6.

120. Дворников Л. Т., Никулин А. А., Баклушина И. С. Патент РФ № 2204748. Рычажный преобразователь усилий. Опубл. 20.05.2003 г. БИ№14.

121. Дворников Л.Т.; Аронов М.А.; Мальцев С.В. Патент РФ № 2123428. Рычажный преобразователь усилий. Опубл. 20.12.1998 г. БИ№26.

122. А.С. 1070817. СССР. МКИ В 30 В Вертикальный механический пресс // Кожевников В.А. Кожевников А.А., Медведев А.А., Смирнов Ю.В., Пекел Г.Д. (СССР). ДСП. 1982 г.

123. Кожевников В.А, Лазарев Р.В., Трегубов А.И. Модернизация кривошипных прессов. Л.: Машиностроение, 1988 г. -176 с.

124. Дворников Л. Т., Большаков Н. С., Кривошипно-ползунный механизм переменной структуры / Решение о выдачи патента на изобретение № 2006109986/11(010842) МПК F16H 21/16 (2006.01), приоритет от 28.03.2006 г.

125. А.с. 1719732 (СССР). Кривошипно-ползунный механизм/ авт. изобр. А.В.Бородин, О.А. Иванов, Н.Х. Хамитов. Опубл. 1992 г., Б. № 10.

126. Железнодорожные рельсы из электростали / Н. А. Козырев, В. В. Павлов, Л. А. Годик, В. П. Дементьев; Евразхолдинг; Новокузнецкий металлургический комбинат. Новокузнецк, 2006. - 388 с.

127. Дворников Л.Т., Никонов А.Е., Большаков Н.С. Патент РФ № 2210692. Кривошипно-шатунный механизм/ Опубл. 20.08.2003 г., Бюл. №23.

128. Дворников Л.Т, Никонов А.Е, Большаков Н. С. Кривошипно-шатунный механизм. Материалы регионального конкурса «Инновации и изобретения года». Кемерово, 2004 г. с. 42 - 43.

129. Дворников Л. Т., Большаков Н.С. К вопросу о создании проходных кривошипно-ползунных механизмов. Тезисы докладов Международной научной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики» (1-2 марта 2006 г.): Алматы, Казахстан, 2006 г., с. 85.

130. Дворников Л. Т., Большаков Н.С. К теории кривошипно-ползунных механизмов. Сборник докладов Международной научной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики» (1-2 марта 2006 г.): -Алматы, Казахстан, 2006 г.

131. Большаков Н.С., Дворников Л. Т. Структура и кинематика кривошипно-ползунного механизма со сложным шатуном. Материалы третьей международной конференции «Проблемы механики современных машин», том 1. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006 г.

132. Дворников JI.T., Большаков Н.С. Патент РФ № 2289741. Проходной кривошипно-ползунный механизм. / Опубл. 20.12.2006 г., Бюл. № 35.

133. Дворников JI. Т., Большаков Н. С., Кривошипно-ползунный механизм переменной структуры / Решение о выдачи патента на изобретение № 2006109986/11(010842) МПК F16H 21/16 (2006.01), приоритет от 28.03.2006 г.

134. Дворников JI. Т., Большаков Н. С., Кривошипно-ползунный механизм со сдвоенным шатуном / Решение о выдачи патента на изобретение №2006102766/11(003021) МПК F16H 21/16 (2006.01), приоритет от 31.01.2006 г.

135. Дворников JT. Т., Гудимова JI. Н., Большаков Н. С. Опыт исключения избыточных связей в шестизвенных плоских механизмах // Известия вузов. Машиностроение. 2007. - № 4.

136. Дворников Л. Т., Большаков Н. С., Ударный кривошипно-ползунный механизм / Решение о выдачи патента на изобретение № 2006113300/11(014454) МПК F16H 21/16 (2006.01), приоритет от 19.04.2006 г.