9.10. Последовательность силового расчета рычажных механизмов

с учетом сил трения в кинематических парах

Силовой расчет ведут методом последовательных приближений в несколько этапов.

Этап 1. Определяют реакции в кинематических парах механизма без учета сил трения. Методика такого расчета рассмотрена в разделе «Силовой расчет».

Этап 2. Определяют силы и моменты сил трения в кинематических парах, используя результаты этапа 1.

Этап 3. Определяют реакции в кинематических парах механизма с учетом сил трения, определенным в этапе 2.

Лекция 18

10. Уравновешивание механизмов

При движении звеньев механизма в кинематических парах возникают динамические нагрузка от сил инерции звеньев. Так как всякий механизм имеет неподвижное звено – стойку, то и на стойку действуют переменные динамические нагрузки. В свою очередь, через стойку эти нагрузки передаются на фундамент механизма. Динамические нагрузки, возникающие при движении механизмов, являются источником дополнительных напряжений в звеньях механизма, вибраций фундамента, причиной шума, повышенного износа кинематических пар и т.д.

Цель уравновешивания механизмов – устранение переменных воздействий на фундамент, вызывающих нежелательные колебания самого фундамента издания, на котором он установлен.

Уравновешивание механизмов осуществляется по следующим основным направлениям:

• уравновешивание вращающихся масс;

• уменьшение активности источника с помощью статического уравновешивания механизмов (полного или частичного), а также уравновешивания роторов.

• изменение конструкции объекта: установка гасителей колебаний, демпферов.

10.1. Уравновешивание вращающихся масс

При вращении звеньев, центр тяжести которых не совпадает с осью вращения, возникают силы инерции, передающиеся на опору. Эти силы при больших скоростях вращения звеньев могут достигать значительной величины, что при расчете опор приводит к большим их габаритам при необходимой работоспособности. Вместе с тем большие усилия, периодически воздействующие на опору с частотой, равной угловой скорости вращения звена, приводят к возникновению колебаний, создающих дополнительные нагрузки на опоры.

В качестве примера рассмотрим действие центробежной силы инерции Р_и (рис. 10.1) на опору от неуравновешенной массы т, расположенной на расстоянии l на звене, которое вращается с угловой скоростью ω.

Рис. 10.1. Неуравновешенное звено

Сила инерции по модулю Р_и = mω²l.

Если принять вес массы G =10 Н, l = 1 м и число оборотов звена

n = 3000 об/мин, то Н.

Т. е. неуравновешенная масса весом всего 10 Н приводит к силе инерции, действующей на опору в 9859 Н.

В современных машинах имеются звенья, число оборотов которых в минуту достигает нескольких десятков тысяч и более. В этом случае малейшее несовпадение центра тяжести звена с осью вращения приводит к колоссальным силам инерции, воспринимаемым опорами.

Задачей уравновешивания вращающихся масс является устранение действия на опоры сил инерции от неуравновешенных масс. Различают две основные задачи. Одна задача связана с уравновешиванием масс конструируемых звеньев, т. е. на чертеже. Решение этой задачи осуществляется расчетным путем. Другая задача связана с уравновешиванием уже готовых звеньев. Обычно уравновешен­ное на чертеже звено после его изготовления оказывается неуравновешенным из-за неоднородности материала звена и неточности изготовления. Эта задача решается практически путем балансировки звеньев.