Основные режимы движения машины.

Процесс движения машины в общем случае состоит из трех фаз: разбега, установившегося режима и выбега (рис. 7.2). Раз­бег (режим I и II) и выбег (режимы IV и V) относятся к неустановившемуся режиму, который ха­рактеризуется непериодическими, т. е. неповторяющимися, измене­ниями скорости главного вала машины (начального звена). Такой процесс движения называют переходным.

Рис. 7.2

При установившемся режиме III скорость главного вала изменяется периодически. В частном случае скорость может быть постоянной. В установившемся режиме работает большинство энергетических и технологических машин. Часто установившееся движение череду­ется с разгонами (при повышениях скоростного режима II) и торможе­ниями (при понижениях скоростного режима IV). Так работают, на­пример, автомобильный двигатель и различные другие транспорт­ные машины. Многие механизмы в установившемся режиме вообще не работают. Это особенно характерно для целого ряда приборов (реле, контакторы и т. п.). Их механизм во время срабатывания (режим VI) переходит из одного положения в другое, не совершая замкнутого повторяющегося кинематического цикла.

Неустановившийся режим движения машины имеет место тогда, когда ее пускают в ход и она, набирая скорость, выходит на установившийся режим, а также тогда, когда для остановки маши­ны ее двигатель выключают и она продолжает двигаться за счет накопленного запаса кинетической энергии; при этом машина посте­пенно теряет скорость из-за действия сил трения или каких-либо других сил сопротивления, в том числе и специальных тормозных сил. В этих случаях необходимо знать, насколько быстро проис­ходят переход из неподвижного состояния в рабочее и обратный переход до полной остановки. Применительно к транспортным машинам изучение обратного перехода особенно важно для надеж­ного расчета длины тормозного пути. Исследование неустановив­шегося режима движения дает возможность определить время сра­батывания механизма, что абсолютно необходимо для проектиро­вания многих приборов, таких, как фотозатворы, средства автома­тической защиты и др.

Разгоны (разбеги) и торможения могут происходить с большим ускорением. Это вызывает значительное динамическое нагружение механизма, что, в свою очередь, может привести к перенапряжени­ям и даже к поломкам.

Во время разбега и выбега угловая скорость многих машин проходит через критическую (резонансную) зону. Во избежание динамической перегрузки механизма и возможной аварии проход этой зоны должен быть достаточно быстрым, что надо обеспечить при проектировании, сделав расчет обеих фаз неустановившегося режима. Решение многих других динамических задач также связано с исследованием этого режима.

Таким образом, изучение неустановившихся (переходных) про­цессов весьма существенно для грамотного динамического проек­тирования механизма, машины или прибора.

Для определения закона движения механизма при неустано­вившемся режиме должны быть известны следующие исходные данные: кинематическая схема механизма; характеристики геомет­рии масс всех подвижных звеньев; механические характеристики сил и моментов; начальные условия движения. Последнее важно для исследования именно неустановившегося режима.

Рассмотрим механизм, нагруженный силами и моментами, кото­рые являются функциями только перемещения своих точек приложе­ния. Пусть приведенный момент инерции рассматриваемого меха­низма имеет переменную величину . Требуется определить зависимость скорости начального звена от его угла поворота, т. е. . Подобная задача является весьма распространенной. В каче­стве примеров можно привести механизмы дизель-компрессоров, буровых станков и подъемных кранов с приводом от двигателей внутреннего сгорания, различных устройств с пневмоприводом, приборов с пружинными двигателями и др.