>مقدمه ای بر مدل های محاسباتی
همانطور که به پارامترهای بالابر قیچی می پردازیم، ناگزیر با مدل های محاسباتی مرتبط با آن ها مواجه می شویم. این مدلها نه تنها درک اصول عملیاتی آسانسور را تسهیل میکنند، بلکه راهنماییهای اساسی طراحی را نیز ارائه میکنند و اطمینان حاصل میکنند که پتانسیل عملکرد آسانسور کاملاً تحقق مییابد.
هنگام محاسبه نیروهای وارد بر سیلندر هیدرولیک، بالابر قیچی را می توان به یک ساختار اتصال بدنه سفت و سخت با یک درجه آزادی برای تسهیل تجزیه و تحلیل ساده کرد. پیوند AB موقعیت سیلندر هیدرولیک را نشان میدهد که خود میتواند به عنوان یک "دو{2}}عضو نیرو"-یک عنصر ساختاری که صرفاً تحت تأثیر نیروهای محوری قرار میگیرد، مدلسازی شود. هنگامی که استوانه در حالت ایستا است، ساختار پیوند طبق اصول مکانیک سازه ساختاری استاتیکی تعیین می کند. در نتیجه، نیروهای وارد بر استوانه را می توان با حل معادلات تعادل مربوطه تعیین کرد.
>روش اتصالات و کاربرد آن
روش مفاصل یک تکنیک تحلیلی اساسی در مکانیک است. در زمینه سازه های مسطح، سه معادله تعادل را می توان برای هر مفصل فرموله کرد که مربوط به تعادل نیرو در جهت X و Y و همچنین تعادل گشتاور است. با این حال، با افزایش تعداد مفاصل، پیچیدگی آنالیز به طور متناسب افزایش می یابد. با این حال، در این مورد خاص-با توجه به معماری ساختاری نسبتاً ساده-میتوانیم از روش اتصالات برای تعیین نیروهای وارد بر سیلندر هیدرولیک فقط با استفاده از یک معادله استفاده کنیم.
در نتیجه، نوار افقی صرفاً تحت بارهای عمودی قرار می گیرد و هیچ بار افقی را تحمل نمی کند. با فرض اینکه بار دقیقاً در نقطه میانی میله افقی عمل می کند، می توانیم از تقارن ساختاری استنباط کنیم که نیروهای واکنش عمودی در هر دو انتهای میله برابر با نیمی از بار کل است-به طور خاص، F=(1/2) * mg، که در آن *m* نشان دهنده جرم بار ناشی از شتاب و *g* کمتر است. بر اساس این مدل ساده شده، ما می توانیم با سهولت بیشتری نیروهای وارد شده به سیلندر هیدرولیک را تعیین کنیم.
فرض کنید *Fx* نیروی اعمال شده توسط سیلندر هیدرولیک را نشان دهد. با توجه به اصول تعادل نیرو، میتوانیم تعیین کنیم که نیروی واکنش پشتیبانی برابر با *Fx*-یعنی واکنش پشتیبانی=*F* است. در مرحله بعد، ما بیشتر به روش محاسبه نیروی سیلندر خواهیم پرداخت. از آنجایی که نقطه O-محور مرکزی مکانیزم بالابر قیچی-به عنوان محور چرخش عمل میکند، هیچ گشتاور خمشی بین دو بازوی قیچی در این نقطه خاص قابل انتقال نیست. بنابراین رابطه زیر را بدست می آوریم:
از اینجا میتوانیم فرمول محاسبه نیروی اعمال شده توسط سیلندر هیدرولیک را استخراج کنیم:
با توجه به اینکه F=(1/2) * میلی گرم، این فرمول را می توان به شکل زیر نیز بیان کرد:
......(2)
در این عبارت |OC| نشان دهنده فاصله عمود از نقطه O تا پاره خط AC است. در ادامه نحوه تعیین مقدار |OC| را بررسی خواهیم کرد.
با ایجاد یک سیستم مختصات همانطور که در شکل (5) نشان داده شده است-و صفر کردن مختصات Z-{3}}میتوانیم مختصات خاص نقاط O، A و B را محاسبه کنیم. این مختصات را میتوان بهعنوان بردارهای ستونی نشان داد که به ترتیب مربوط به محورهای X، Y و Z هستند. با استفاده از اصول هندسه تحلیلی فضایی از ریاضیات پیشرفته، میتوانیم موارد زیر را استخراج کنیم: با استفاده از مختصات نقطهای که در رابطه (3) تعیین شدهاند، میتوانیم به استخراج روابط بیشتر ادامه دهیم. با جایگزین کردن مختصات به دست آمده از رابطه (3) به معادله (2)، در نهایت می توانیم بیان عملکردی را برای نیروی اعمال شده توسط سیلندر هیدرولیک به دست آوریم. برای به دست آوردن یک راه حل عددی خاص، باید مقادیر پارامتر مناسب را انتخاب کرده و آنها را در معادله برای محاسبه جایگزین کنیم.
>روش انرژی
روش انرژی یک رویکرد جایگزین برای تعیین نیروهای وارد بر سیلندر هیدرولیک ارائه می دهد. با ادغام اصول هندسه تحلیلی فضایی از ریاضیات پیشرفته، میتوانیم به آسانی بیان عملکردی نیروی سیلندر را استخراج کنیم. علاوه بر این، با کمک نرمافزار ریاضی، میتوانیم بهینهسازی چند پارامتر- را برای شناسایی سریع موقعیت بهینه نصب انجام دهیم که نیروی وارد شده به سیلندر هیدرولیک را تحت شرایط عملیاتی خاص به حداقل میرساند. این روش محاسباتی مزایا و کارایی های قابل توجهی را در زمینه طراحی مهندسی فراهم می کند. با استفاده از روش اتصالات از مکانیک سازه، ما با موفقیت یک تابع نیروی ساده شده را برای بالابر قیچی به دست آوردیم. قابل ذکر است، موقعیت خاص سیلندر هیدرولیک در این مورد خاص، محاسبات نیرو را نسبتاً ساده نشان می دهد. با این حال، در طراحی مهندسی واقعی، نصب سیلندرهای هیدرولیک تابع عوامل پیچیده متعددی است، که میتواند کاربرد روش اتصالات-بهویژه در حل سیستمهای معادلات چند متغیره-را نسبتاً چالشبرانگیز کند.
