4.6.2 Силовой расчет кинематических групп (Ассура)
При силовом расчете механизм расчленяется на структурные группы Ассура, исходя из статической определимости этих групп. Силовой расчет механизма выполняется в последовательности, обратной кинематическому исследованию этого механизма. Начинается силовой расчет с последней от ведущего звена структурной группы , на которую действует заданная сила (момент) полезного сопротивления и заканчивается расчетом ведущего звена - кривошипа.
Последовательность силового расчета структурной группы такова:
1. Строят план группы в масштабе длин μℓ.
2. Нагружают группу действующими на неё силами – равнодействующей сил инерции каждого звена группы.
3. Действие отброшенных связей заменяют реакциями.
4. Определяют реакции в кинематических парах рассматриваемой группы, составляя уравнения статики для плоской системы сил на основании принципа Д’Аламбера.
При составлении векторного уравнения сил группы следует придерживаться следующих правил:
а) Неизвестные располагать в конце векторного уравнения.
б) Слагаемые одной и той же силы располагать рядом.
в) Силы группировать по звеньям.
Векторные уравнения решают графически построением плана сил в масштабе сил μF.
Силы, векторы которых на плане сил имеют длину менее двух миллиметров, в расчет не принимать.
Заканчивается силовой расчет группы определением численных значений реакций в кинематических парах. Для этого длину отрезка соответствующей реакции на плане сил умножают на масштаб μF.
4.6.3. Силовой расчет ведущего звена
Строят план ведущего звена 1 в масштабе длин μℓ.
Нагружают звено действующими на него внешними силами (инерции, реакциями, уравновешивающей силой).
Уравновешивающую силу Рур, прикладывают перпендикулярно кривошипу в точке, наиболее удаленной от центра его вращения . Направление
вдоль линии действия выбирают
произвольным.Рассматривая равновесие ведущего звена, составляют уравнение моментов сил относительно неподвижной точки звена. При этом плечи сил берут непосредственно с чертежа в миллиметрах.
Из уравнения моментов определяют уравновешивающую силу. Если Рур получилась со знаком "минус", то принятое на чертеже направление оказалось обратным и на чертеже силу показать со знаком « - «.
Определяют реакцию со стороны стойки на ведущее звено. Для этого составляют векторное уравнение сил ведущего звена, которое решают графическим построением замкнутого силового многоугольника.
4.6.4 Проверка величины уравновешивающей силы «рычагом Жуковского»
Для рассматриваемого положения механизма строят (повторяют) план скоростей в произвольном масштабе μv.
На плане скоростей находят точки приложения сил инерции каждого звена.
Все силы, действующие на механизм, включая силы инерции и уравновешивающую силу переносят в соответствующие точки построенного плана скоростей, повернув их все в одну любую сторону на 90° в каждой точке.
Примечание: если на звеньях главный вектор сил инерции и главный момент сил инерции Ми не заменялись равнодействующей, то на план скоростей необходимо перенести главный вектор , приложенный в точке s центра масс звена и две силы, образующие пару сил, эквивалентную главному моменту Ми. Силы выгодно приложить на концах звена перпендикулярно ему так, чтобы направление момента образовавшейся пары совпало с направлением момента Ми. При этом силы пары по величине можно подсчитать по формуле
Р = Ми/l [H].
Здесь ℓ – длина звена в метрах, Ми – в [H м]
Если силы инерции звена были приведены к одной равнодействующей Р’ , рис.9, то на «рычаге» следует построить точку «к» приложения равнодействующей.
Строят плечи всех сил относительно полюса плана скоростей.
Составляют уравнение моментов всех показанных на плане скоростей сил относительно полюса плана скоростей Рv:
Длины плеч сил замеряют непосредственно на чертеже в миллиметрах. Из уравнения моментов сил определяют величину уравновешивающей силы .
Сравнивают полученный результат по величине и направлению с результатом расчета, выполненного для ведущего звена. Расхождение не должно превышать 5 %. Если расхождение в расчетах превышает 5 %, то это указывает на ошибки, допущенные при проведении кинетостатического исследования механизма. Эти ошибки следует выявить и устранить, повторно выполнив силовой расчет или "рычаг" Жуковского.