Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Учебное пособие по теории механизмов и машин для студентов-заочников, обучающихся по направлениям 552900, 551800, 552100

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
5.81 Mб
Скачать

рования

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

= ^

( ). 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

 

 

= 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'

 

 

 

 

 

 

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.

Соседние файлы в папке книги