7.2. Способы уменьшения возмущающего момента

Уменьшение возмущающего момента (7.5) достигается уменьшением переменной компоненты приведенного момента инерции и переменной составляющей приведенного момента сил сопротивления . Для уменьшения следует стремиться к уменьшению масс тех подвижных звеньев исполнительного механизма, координаты которых связаны с координатой q нелинейными функциями положения. В цикловых машинах уменьшение достигается иногда за счет смещения по циклу синхронно работающих механизмов с таким расчетом, чтобы величина выровнялась. Однако все эти конструктивные методы могут быть использованы лишь в определенных конкретных условиях; обычно их возможности весьма ограничены. Существуют, однако, некоторые общие методы снижения виброактивности механизмов, основанные на введении специальных устройств, уменьшающих L(t).

Разгружатели. Разгружателями называются дополнительные устройства, которые вводятся в механизм и уменьшают возмущающий момент, вызываемый этим механизмом. На рис. 3.12 показан кулачковый механизм, установленный на входном валу исполнительного механизма и предназначенный для уменьшения возмущающего момента, создаваемого этим механизмом, при заданной угловой скорости входного вала. Выбрав профиль кулачка таким образом, чтобы момент разгружателя M_Р, прикладываемый к входному валу его кулачком, был по возможности близок к –L(t), можно тем самым сделать суммарный возмущающий момент близким к нулю: М_Р + L(t) = 0, где М_Р = R₂₁h = R₂₁S’.

Расчет кулачкового разгружателя рассматривался в параграфе 2 главы 3. Следует отметить, что полная разгрузка механизма кулачковым разгружателем в принципе возможна только при одном значении угловой скорости. При изменении изменяется та часть возмущающего момента, которая вызывается инерционными силами (), и условие разгрузки не выполняется. Это обстоятельство особенно заметно в переходных процессах (при разбеге и торможении машины), при которых разгружатель обычно существенно увеличивает возмущающий момент. Поэтому в переходных режимах кулачковый разгружатель целесообразно отключать.

На рис.7.2 показан пружинный разгружатель, предназначенный для разгрузки от силы инерции, создаваемой поступательно движущейся кулисой синусного механизма. Здесь упругая сила пружины R₁, связывающей кулису со стойкой, компенсирует силу инерции Ф₃ массивного звена 3, уменьшая тем самым реакции в кинематических парах А и В и переменную составляющую движущего момента, действующего на кривошип 1:

R₁ + Ф₃ = 0. (7.8)

Поскольку , , то . Подставляя выражения для R₁ и Ф₃ в (7.8), получим

. (7.9)

Из выражения (7.9) можно найти жесткость пружины , при которой будет происходить разгрузка кинематических пар В и А от силы инерции Ф₃. Следует иметь в виду, что пружина замыкается на стойку, следовательно, на стойку передается сила упругости пружины R₁, равная силе инерции Ф₃.

Динамические гасители. Нетрудно заметить, что разгружатели, уменьшая возмущающий момент, создают вместе с тем переменные силы, действующие на корпус машины (сила R₁ на рис.7.2). Избежать этого можно, применяя динамические гасители. На рис.7.3 показан динамический гаситель, присоединенный к кулисе механизма, рассмотренного в предыдущем примере. Он состоит из массы m₁ и пружины жесткости с, связывающей эту массу с кулисой. В этом случае инерционная сила, создаваемая движущей кулисой, компенсируется силой инерции динамического гасителя, передаваемой через пружину. Эффект динамического гашения достигается при

Отметим, что при этом масса m₁ не может быть слишком малой. Во-первых, потому, что при малой массе ее перемещение становится очень большим (, где r – радиус кривошипа); во-вторых, из-за трения, которое при малой массе может существенно снизить эффект динамического гашения.