книги / Учебное пособие по теории механизмов и машин для студентов-заочников, обучающихся по направлениям 552900, 551800, 552100
..pdfрования |
зависимости |
|
= |
^ |
(</>). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Заметим, |
что |
в |
этом случае при интегрировании значения Мс |
||||||||||||||
и |
за один цикл движения должны соблюдаться |
условия (5 .18) |
|||||||||||||||
и (5 .1 9 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Разберем |
кратко |
метод графического интегрирования, ha рис. |
|||||||||||||||
5 .2 а показана |
кривая |
М а |
= ^ |
( <р ). Проинтегрируем графически |
|||||||||||||
это выражение. Для этого сделаем |
следующее: |
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 . Проведем вертикальные линии |
|
yf |
|
|
|
|
соответст |
||||||||||
вующие |
срединам |
интервалов |
0 1 , .. . |
12 |
. . . , |
а |
затем |
отложим на оси |
|||||||||
ординат |
отрезки |
Оа |
= |
у , |
, Og |
= |
|
|
и |
т .д . |
|
|
|
|
|||
2 . |
На продолжении |
оси |
0</> |
выбираем точку |
Р |
, |
причем |
||||||||||
отрезок |
Р О |
= /У |
назовем |
его |
полюсным расстоянием. |
|
|||||||||||
3 . |
Точку |
Р |
соединяем прямыми с |
точками |
а. |
|
, & |
||||||||||
4 . |
На рис. |
5*26 |
из |
точки |
Ог |
|
в интервале 0-1 проводим |
||||||||||
прямую |
Or d ' |
|
параллельную лучу |
p e r , |
прямую |
а 'З |
в интер |
||||||||||
вале 1 -2 параллельно |
лучу |
р £ |
|
и |
т .д . |
|
|
|
|
|
|
||||||
5 . |
Точки |
o r ', |
6 |
f . . . |
соединяем |
плавной |
кривой |
и |
получаем |
интеграл зависимости работы сил сопротивления от угла поворота ведущего звена, т .е .
A c
О
где £2? - угол, соответствующий одному циклу установившегося движения.
Масштаб работ находим по формуле:
' Р , Ээн, |
(5 .2 6 ) |
где уУ м - масштаб моментов, нм мм"*;
- масштаб угла поворота, рад. мм" ;
И- полюсное расстояние, мм.
Порядок нахождения момента инерции маховика. Приведем слу чай, когда заданы:
а) силы технологических сопротивлений и массы звеньев; б) размеры, массы и моменты инерции, положение центров масс
всех звеньев;
в) неравномерность хода машины S ' и средняя угловая ско рость сОСр ведущего звена.
Полагаем, что для ряда положений машины построено 12 планов
скоростей для одного цикла движения и что приведенный момент движущих сил MQ является постоянной величиной.
|
|
|
Р е ш е н и е |
|
|
|||
1 |
. Используя |
формулу |
(5 .2 5 ), |
для 12 положений машины опре |
||||
деляем приведенный момент |
Мс |
сил сопротивлений. |
|
|||||
2 . Строим график зависимости |
MQ = ^ |
^ при |
выбранных |
|||||
масштабах |
и |
(рис. |
5 .3 |
а ) . |
|
|
||
3. Путем графического |
интегрирования |
зависимости |
Мс = |
=( Ф ) строим график зависимости работы сил сопротивления
А а |
от |
положения |
ведущего звена, |
т .е . |
А |
с |
= ^ |
I |
с мас |
|||||||
штабом |
~ |
|
|
|
* М |
(рис. |
5 .3 |
б ). |
|
|
||||||
|
4 . |
Учитывая, |
что |
|
|
- постоянная величина, работа движу |
||||||||||
щих сил |
прямо |
пропорциональна |
ср |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Согласно |
выражению |
(5 .1 8 ) |
работа движущих сил за один цикл |
||||||||||||
должна равняться работе сил сопротивления в начале и в конце |
||||||||||||||||
цикла. Поэтому |
соединив |
точки |
О и С |
прямой (рис. |
5 .3 б ' по |
|||||||||||
лучим зависимость |
|
А |
э |
^ |
( 9* \ |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
5 . Строим график |
зависимости |
(рис. |
5 .3 |
|
в^ |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.27> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
|
|
7л |
= Л э |
~ А с |
■ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
В зависимости |
(5 .2 7 ' |
А 3 и |
А с |
берем |
в дж, |
угловую ско- |
|||||||||
рость |
|
|
в с " 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
6 . По формуле |
( 5 .1 5 ', |
используя |
данные |
планов |
скоростей |
||||||||||
для каждого положения машины, определяем приведенные моменты |
||||||||||||||||
инерции ^звеньев |
Zfn i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
7 . Для выбранных положений машины строим график зависимости |
|||||||||||||||
(рис. |
5 .3 в ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П б |
|
S C |
V |
) , |
|
|
|
|
|
|
|
( 5 . 2£П |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где
8 . Строим график зависимости (рис. 5 .3 д 1
ъ -- У W , |
(5 .2 9 ' |
где |
|
|
г к |
= |
ГА |
- |
Т3 & л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для этого нужно для каждого положения машины из ординат |
|||||||||||||||
графика |
рис. |
5 . 3 ,в |
вычесть ординаты графика рис. 5 .3 г , по |
|||||||||||||
строенных |
в одном и |
том же масштабе у*-/?* |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
9 . Проводим две |
горизонтальные |
прямые, соприкасающиеся с |
|||||||||||||
кривой |
S |
в |
точках |
наибольшего |
максимума |
3 |
и |
наименьшего |
||||||||
минимума |
2 )' |
, |
и |
отсекаем |
этими |
прямыми на |
оси |
ординат отре |
||||||||
зок |
В 2> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10. Проведя через точки |
В |
и |
вертикальные |
прямые до |
|||||||||||
пересечения с |
осью |
абсцисс, |
назодим |
точки |
В |
и |
d |
, |
соответ |
|||||||
ствующие углам |
|
|
и 9*3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
11. Зная |
9^ |
и |
9^ |
и используя данные графика |
?з£= |
||||||||||
= £ |
( Ф ^* находим приведенные моменты инерции |
Zfn. & |
и |
|||||||||||||
соответствующие |
сОт&х и |
с о m in |
, |
по формулам |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
У |
- |
2 jU r(ctc) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
п g |
|
„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CDс р |
|
|
|
|
|
|
|
l b . 30' |
|
|
|
|
-у |
|
|
|
Се |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
ПЭ= |
|
с р |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
12. |
|
Используя |
выражение |
(5 .2 2 ) |
находим значение момента |
||||||||||
инерции маховика. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Б нашем случае формула |
(5 .2 2 ) |
принимает |
вид |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
(В 2 » М > |
+ |
У/lg |
|
|
|
|
|
|
(5 .3 D |
||||
|
х |
|
= |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и>с р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Способ Виттенбауэра
Т е о р и я
Полная кинетическая энергия машины, отнесенная к ведущему звену совершающему только вращательное движение
c j
г - У (5 .3 2 '
Z
Рис. 5 .4
Эта кинетическая энергия в общем случае должна равняться сумме кинетических энергий всех звеньев машины, включая махо
вик. Допустим, что имеется график зависимости Т = |
( Zf ' |
(рис. 5 .4 ) . |
|
Если по условию задачи задан коэффициент неравномерности хода машины, то это будет означать, что угловая скорость вра щения ведущего звена машины при установившемся периодическом
ДВИЖеНИИ ИЗМеНЯеТСЯ |
ОТ С О т а х ДО <0 т С п . |
|
|
||||||||||
Проведя из начала координат (рис. 5 .4 ) |
прямую до пересе |
||||||||||||
чения с какой-либо точкой кривой |
Т |
= |
|
можно напи |
|||||||||
са т ь , что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А З |
|
|
|
|
|
(5.331 |
|
|
|
|
|
|
|
О А |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Отрезки |
А З |
|
и |
0 3 |
соответственно |
равны |
|
||||||
|
|
А & ‘ |
|
71 |
|
|
|
|
|
|
(5 .3 4 ) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
0& = |
|
За |
|
|
|
|
|
|
(5.351 |
||
На основании |
уравнения |
(5.32^ |
можно |
записать, «то |
|||||||||
|
|
|
У |
|
|
сО |
|
|
|
|
|
(5 .3 6 ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тогда, |
используя |
уравнение |
(5 .3 6 ' и |
подстввляя |
равенства |
||||||||
( 5 . 3 4 ' -ti |
(5 .3 5 - |
в |
выражение |
( 5 .3 3 ', |
получаем, что |
|
|||||||
|
|
|
* |
9 |
* |
= |
<2J -^т |
со |
|
|
|
(5 .3 7 ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Подставляя |
значения |
cO m crx и |
|
|
согласно |
уравнени |
|||||||
ям (5 .1 0 ' |
и |
(5 .1 V |
е |
формулу |
(5 .3 7 ' |
полупим |
|
|
V'mCn - |
2jUr |
^cp |
)• |
|
(5 .39х) |
||
Если |
теперь |
провести |
из |
точки |
О (рис. 5.4х) |
касательные |
||
П р я м ы е К |
К Р И В О Й |
7* = У- ( У |
) П О Д |
У Г Л О М |
W-ntn И |
^тсух |
, то |
|
это будет |
означать, что внутри интервала углов от |
V'rruln |
до |
|||||
Ф тсух |
угловая |
скорость |
ведущего |
звена |
будет колебаться |
от |
||
Сл^тс-г-? |
Д О См?тсгх. |
|
|
|
|
|
|
Кинетическая энергия Т машины равна сумме кинетических энергий маховика 7 ^ и кинетической энергии звеньев т .е .
|
|
|
|
|
^ |
|
7*м + Г3& |
|
|
|
|
|
(5.40^ |
|||||
|
Точно |
так же массовый момент |
инерции машины |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
у = у* + г/п, |
|
|
|
|
|
i5.4i^ |
|||||||
где |
Ум |
- |
момент |
инерции маховика; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Уп |
|
приведенный момент |
звеньев. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
При решении задачи о маховике при заданных |
сОСр |
и |
сна |
||||||||||||||
чала неизвестно положение начала координат |
графика Т |
ь |
^ { У |
|||||||||||||||
|
Согласно теореме об изменении кинетической энергии можно |
|||||||||||||||||
написать, |
что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
г |
х - А э - А |
|
о |
|
|
|
|
|
(5.42' |
||||
|
Если |
заданы |
законы |
изменения |
А э , А с и |
У п в зависимо |
||||||||||||
сти |
от |
угла |
поворота |
ведущего |
звена, |
то |
можно |
построить |
||||||||||
график |
зависимости |
7*А |
= ^ |
|
( У п |
\ |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Заметим, |
что |
|
|
определяется |
согласно |
выражению |
(5.42^. |
||||||||||
Определив углы |
Ртсух и |
|
|
по формулам |
(5.38 х1 и |
(5.39 х) , |
||||||||||||
проводим |
касательные к кривой |
7^ |
= ^ |
( |
У п л (рис. |
5 .5 '. |
||||||||||||
Точка пересечения этих прямых и дает начало |
координат |
графика |
||||||||||||||||
7" |
= |
^ |
( |
У |
' . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Момент |
инерции маховика |
определится |
по формуле |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
Ум |
- |
( 0 2 ) ) ^ |
^ |
|
|
|
|
|
|
(5.43х |
Однако, для нахождения момента инерции мэховика можно
воспользоваться точками пересечения касательных к кривой 7^=
= |
( У л. ) с осью ординат, |
проходящей |
через |
точку |
о г |
||||||
|
Из |
треугольника |
0 3 |
22 |
следует, что |
|
|
||||
|
|
|
|
ЗХ > |
|
|
|
|
(5 .4 4 ' |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С другой стороны |
из |
треугольника |
ОА2> |
имеем |
|
|||||
|
|
02> = |
|
Л 2 > |
|
|
|
|
(5.45^ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Величина отрезка |
А З |
= A Z) - |
3 J 2 |
|
|
(5.46^ |
||||
|
Подставляя в уравнение (5.46> |
значения A.Z> и |
3 3 со |
||||||||
гласно |
выражения |
(5.45^ |
и |
(5 .44^ , |
получаем |
|
|
||||
|
|
А Ъ * О |
|
|
|
|
|
|
|
(5 *47> |
|
|
по |
отрезок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 3 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
(5.48^ |
Тогда с учетом уравнения (5.48^ можно выражение (5.47> представить в виде
А З = ~Y J — C~£-Q У'гпсгх. ~ |
^ гп сп ) |
, |
(5 .4 9 ' |
||
используя зависимости для |
£ д <Мт>ая: и |
tigtyn in |
согласно |
форму |
|
лам (5.38^ и (5.39^ и подставляя их |
в выражение |
( 5 .4 1 ', |
полу |
||
пим выражение для определения момента инерции маховика. |
|
||||
А З у У г |
|
|
(5 .5 0 ' |
||
^ а р |
<Р* |
|
|
||
|
|
|
|
Порядок нахождения момента инерции маховика. Рассмотрим случай, когда заданы:
а' силы технологических сопротивлений и массы звеньев; размеры, вес, осевые моменты инерции, положение центра
Рис. 5 .6
Рис. 5 .7
масс |
звеньев; |
|
|
|
|
в ) неравномерность |
хода |
машины сР* и средняя угловая ско |
|
рость |
сО ср |
ведущего |
звена. |
|
|
Полагаем, |
что для |
ряда |
положений машины построены планы ско |
ростей (12 - 24 плана) для одного периода движения и что приведен
ный момент движущих сил |
является величиной |
постоянной. |
|
||
Р е ш е н и е |
|
|
|
||
1. Строим в масштабах |
jU ip |
и |
график |
зависимости |
= |
= ^ ( V \ где тА = А з |
“ А с |
(Рис- |
5 .6^ . Для этого нужно |
|
предварительно выполнить вычисления и построения, приведенные в
пунктах |
1 - 4 , при |
изложении |
способа |
Г.Ф.Проскуры. |
2 . |
По формуле |
(5 .3 4 ) на |
основе |
данных планов скоростей для |
каждого положения машины определяем приведенные массовые моменты
инерции звеньев |
У п ^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Строим график зависимости |
У гг |
= |
^ |
) (рис. |
5 .7 ' в |
|||||||
масштабе А/у и |
jU y >. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 . Строим график зависимости |
7\ |
= |
|
) (рис.5.6' |
||||||||
в масштабе J J r p |
и |
j j y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 . Согласно |
выражениям |
(5 .3 8 ) |
и |
(5 .3 9 ) находим углы |
^ |
и |
||||||
Отстое • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 . Проводим под углом |
Щпсух |
и |
Vrntn |
касательные к |
кривой |
|||||||
и находим точки |
пересечения |
А |
и |
S |
этих |
касательных |
с |
|||||
осью ординат графика |
7^ |
= ^ |
( Уп |
|
) (рис. 5 .8 ) . |
|
|
|||||
7 . Определяем |
по уравнению |
(5 .5 0 ) |
маховый |
момент инерции |
||||||||
маховика. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КОНСТРУКЦИЙ МАХОВИКОВ
наибольшее распространение в технике получили маховики двух типов: а) со спицами, б) дисковой конструкции.
Различают следующие способы крепления маховиков на валу: на цилиндрической шейке при помощи шпонки, на фланце болтами и на конусе и шпонке.
В данном методическом пособии рассмотрим маховики с крепле нием на цилиндрической поверхности вала при помощи шпонки. Перед установкой на вал маховик должен быть статически сбалансирован.