5.3.4. Колебания скоростей и сил, действующих в кулачковом

механизме.

На рис.5.9,а показан кулачковый механизм, содержащий кулачок 1 в виде эксцентрично расположенного на вращающемся валу диска и перемещающегося поступательно подпружиненного толкателя 2.

Пусть вал эксцентрика каким-либо способом приводится во вращение, а толкатель через стержень вынуждает двигаться некоторое тело массой m. Здесь показано, что между толкателем и эксцентриком имеет место трение скольжения. Часто для устранения такого трения на эксцентрик или толкатель устанавливают подшипник, и тогда трение скольжения заменяет трение качения. Однако сейчас это не существенно. Эксцентрик в процессе вращения преодолевает силу трения, возникающую между ним и толкателем F_тр1, а также между стойкой и опорой F_тр2, воздействие пружины F_пр, инерцию толкателя со стойкой F_и.

Рис. 5.9

Кулачковый механизм.

а)1- кулачок (эксцентрик); 2- толкатель со стойкой; 3- пружина;

б) зависимость относительной силы трения от скорости скольжения;

в) 1- скорость движения точки А эксцентрика; 2- скорость скольжения

эксцентрика по толкателю; 3- скорость движения толкателя;

г) 2- относительная сила трения между эксцентриком и толкателем;

3- относительная продольная сила трения, действующая на толкатель.

На приведенном рисунке для зависимости относительной силы трения от скорости скольжения (рис. 5.9,б) и определенных графическим путем скоростей движения и скольжения (рис. 5.9,в) определены для разных положений относительные силы трения, действующие в механизме (рис. 5.9,г).

Видно, что за один оборот эксцентрика в механизме имеют место два резких всплеска сил трения, оказывающих соответствующее воздействие на работу и других звеньев.

Для детального анализа колебаний сил трения необходимо проводить специальное исследование каждого механизма. Методы определения скоростей и ускорений известны из теории машин и механизмов.

5.3.5. Динамические особенности двигателей.

В качестве двигателей, т.е. устройств, где подводимая энергия преобразуется в механическую, применяются: электродвигатели; поршневые двигатели, в которых источником энергии являются пар, газ и др. Движителем в электродвигателях является вращающееся магнитное поле, образующееся из-за соответствующей организации обмоток и наличия переменного электротока стандартной частоты.

Рис. 5.10. Двухтактный

двигатель

Простейший поршневой двухтактный двигатель изображен на рис. 5.10.

Если движущей энергией является энергия газов, то при их расширении (движение поршня вправо) совершается положительная работа, а при сжатии (движение поршня влево) - отрицательная. Графически работа изображается площадью. В данном случае положительная площадь больше отрицательной. В таком случае работа движущих сил будет больше работы сил сопротивления.

Из приведенного графика видно, что в рабочем процессе возникают переменные силы. Если будет несколько поршней и их функционирование смещено по фазе, то амплитуда колебаний сил окажется меньше.

Характерными параметрами двигателей являются развиваемый момент и частота вращения выходного вала. На рис. 5.11 изображены механические характеристики разных машин. Видно, что при малой нагрузке частота вращения максимальна.

Рис.5.11

Формы механических характеристик электродвигателей:

1- электродвигатель с после-довательным возбуждением;

2- асинхронный двигатель;

3- электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением; 4- электродвигатель со смешанным возбуждением.

С ростом крутящего момента частота вращения по разным законам, обусловленным особенностями двигателей, падает. Отмеченные особенности двигателей, а также, как будет ниже показано, и других звеньев, оказывают своеобразное влияние на работу машин и приборов.