Пример учета сил трения при силовом анализе механизма
Пусть задан кривошипно-ползунный механизм с известными внешними силами (рис. 3.19). Необходимо провести силовой анализ механизма, учитывая силы трения в кинематических парах.
Рис. 3.19. Кинематическая схема кривошипно-ползунного механизма
Сначала проводим силовой анализ механизма без учета сил трения (см. примеры, приведенные выше). При этом определяем силы реакций в кинематических парах. Затем обозначаем силы реакций в кинематических парах, радиусы цапф валов и коэффициенты трения и заносим их в таблицу 3.2.
Таблица 3.2
Параметры | Кинематические пары | ||||
О | А | Ввр | Впост | ||
Силы реакций | R0 | RA | RBвp | RBпост | |
Радиусы цапф | r0 | rA | rB | - | |
Коэффициенты трения | f0 | fA | fBвр | fBпост |
Отразим трение в потерях мгновенных мощностей на трение в кинематических парах:
вращательной – N = Мт × ω;
поступательной – ,
где Мтр = R×ρ = R×r×f – момент трения во вращательной кинематической паре;
– сила трения в поступательной кинематической паре.
Применительно к кривошипно-ползунному механизму (см. рис. 3.19) выразим потери мощностей на трение уравнением:
N0 + NA + NВвр + NBпост = Мтр × ω1,
где N0, NA, NВвр, NBпост – соответственно потери мощности на трение в кинематических парах О, А, Ввр, Впост;
ω1 – угловая скорость кривошипа;
Мтр – приведенный к кривошипу момент от всех сил трения в кинематических парах.
Тогда уравнение мощностей запишем в виде:
R0 × r0 × f0 × ω1 + RA × rA × fA × (ω1 – ω2) +
+ RBвр × rBвр × fBвр × ω2 + RBпост × fBпост × VB = Mтр × ω1.
Из этого уравнения определяем момент трения Мтр на ведущем звене, который затем учитывается при расчете уравновешивающего момента Мур или уравновешивающей силы Рур на ведущем звене механизма.
ДИНАМИКА МАШИН
Общие положения
Задачами динамического анализа и синтеза механизма, машины являются изучение режимов движения с учетом действия внешних сил и установление способов, обеспечивающих заданные режимы движения. При этом могут определяться мощности, необходимые для обеспечения заданного режима движения машины, проводиться сравнительная оценка механизмов с учетом их механического коэффициента полезного действия, устанавливаться законы движения ведущего звена (например, колебания угловой скорости кривошипа за один оборот) под действием внешних сил, приложенных к звеньям механизма, а также решаться задачи подбора оптимальных соотношений между силами, массами, размерами звеньев механизмов.
Рис. 4.1. Составные части машинного агрегата
В динамике машин объектом изучения (исследования) является машинный агрегат. В общем виде его можно представить как механическую систему, состоящую из трех основных частей (рис. 4.1): машина-двигатель, передаточный механизм и рабочая машина (или исполнительный механизм). В ряде случаев в состав машинного агрегата входит система управления.
В машине-двигателекакой-либо вид энергии преобразуется в механическую энергию, необходимую для приведения в движение рабочей машины. Например, в электродвигателе электрическая энергия преобразуется в механическую, а в двигателе внутреннего сгорания в механическую энергию преобразуется тепловая энергия сгорания топлива.
Передаточный механизмслужит для преобразования движения, изменения характера движения, скорости, направления движения и т.д.
Рабочая машинапредназначена для выполнения работы, связанной с трудовой деятельностью человека или выполнением технологического процесса.
Работа– физическая величина, характеризующая преобразование энергии из одной формы в другую.
Элементарная работа силы выражается формулой:
dA = P × dS × cos α ,
где Р – сила;
dS – элементарная величина перемещения точки приложения силы;
α – угол между векторами силы и скорости.
Элементарная работа момента силы выражается формулой:
dA = M × dφ,
где М – момент силы;
dφ – элементарный угол поворота.
Размерность работы измеряется в джоулях: Дж = Н × м.
Полная работа выражается формулами:
A = ∫dA = ∫P cosα dS, или A = ∫M dφ.
Мощность – это энергетическая характеристика, равная отношению работы к интервалу времени ее совершения, выражается формулами:
N = P × V × cos α,
где V – скорость точки приложения силы Р,
или N = M × ω,
где ω – угловая скорость звена, к которому приложен момент.
Размерность мощности измеряется в ваттах:
Вт = Дж/c;
1000 Вт =1 кВт (киловатт);
1 кВт = 1, 36 л.с.
Дата добавления: 2021-12-14; просмотров: 325;