Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекция 11 ТММ 13.11.13 Маховик. Уравновеш-е. дн...docx
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
396.96 Кб
Скачать

ФБГОУВПО

«Московский государственный строительный университет»

кафедра «Механическое оборудование, детали машин и технология металлов»

Конспект лекции №11 по дисциплине

«Теория механизмов и машин»

для бакалавров по направлению 270800

Москва 2013-11-13

Режимы движения

Анализ движения ведут с использованием уравнения движения в той или иной форме. Воспользуемся уравнения движением в виде уравнения «живых сил»: изменение кинетической энергии равно разности работ сил движущих и сил сопротивления:

T=АдвАс

(1.2)

В соответствии с этим уравнением можно рассматривать три режима движения: разгон при ΔT>0; установившееся движение при ΔT=0; выбег или останов при ΔT<0.

На рис. показан график средней скорости движения механизма. На нем обозначено время движения при разгоне tр, при установившемся движении tу и при выбеге tв. Полное время движения механизма t равно сумме времен всех трех режимов.

Рис. График движения механизма

16.3 Коэффициент неравномерности движения

16

Регулирование движения механизма. Неравномерность вращения ведущего звена механизма. Определение момента инерции маховика и его размеров.

Мы рассматривали график (рис. ) режимов движения звена приведения в виде прямых линий. Реально всегда существуют колебания скорости вокруг какого-то среднего значения. Эти колебания скорости часто регламентируют и для их количественной оценки служит коэффициент неравномерности движения δ, равный отношению размаха скорости к ее среднему значению. Например, для звена приведения совершающего вращательное движение:

δ=(ωmax−ωmin)/ωср,

(16.10)

где ωmax и ωmin – максимальное и минимальное значения скорости; ωср - среднее значение скорости: ωср=(ωmaxmin)/2.

Рис.16.1 График скорости звена приведения

в установившемся режиме

Зная коэффициент неравномерности движения δ и среднюю скорость можно найти ее допустимые наибольшие и наименьшие значения:

ωmaxср(1+δ/2) и ωminср(1−δ/2).

(16.11)

Следует заметить, что обычно колебания скорости коэффициентом неравномерности движения δ оценивают при установившемся режиме движения.

    1. Определение момента инерции маховика

Колебания скорости звена приведения при установившемся движении могут быть периодическими и непериодическими. В случае периодических колебаний регулирование скорости можно осуществить с помощью маховика.

Маховиком называется добавочная масса вращающегося звена, предназначенная для обеспечения требуемого коэффициента неравномерности движения.

По форме маховик часто выполняют в виде массивного обода, соединенного со ступицей спицами или диском. Есть и другие формы маховика, например, в виде чечевицы, или так называемые супермаховики с навитым ободом из высокопрочной проволоки или композитных материалов. По сравнению с обычными маховиками, они могут аккумулировать больше энергии на единицу массы или обладают большей прочностью. Интересующиеся этой темой могут посмотреть работы российского ученого профессора Норберта Гулиа [ ].

Определим момент инерции маховика в первом приближении. Рассмотрим уравнение движения звена приведения на участке изменения его скорости вращения от ωmax до ωmin .

(16.12)

где - приведенный момент инерции механизма в тех его положениях, когда скорость звена приведения принимает значения соответственно ωmax и ωmin; Аизб – избыточная работа:

Пусть приведенный момент инерции механизма IП состоит из постоянной части приведенного момента инерции звеньев механизма I0 без момента инерции маховика IМ и переменной части приведенного момента инерции звеньев механизма I, величиной которой в первом приближении по сравнению с I0и IМ можно пренебречь. Тогда

и из (16.12) получаем

Заменим в этом выражении угловые скорости через коэффициент неравномерности движения  и среднею скорость ωср по (16.11) и получим формулу определения момента инерции маховика, установленного на звене приведения:

(16.12)

В формуле (16.12) неизвестна лишь избыточная работа Аизб. Она равна:

Из этой формулы следует, что избыточную работу можно найти как разность площадей под графиками моментов движущего и сопротивлений. На схеме (рис.16.2) заштрихованы три разные избыточные работы: две со знаком минус (АДС) и одна со знаком плюс (АДС). За цикл установившегося движения, для которого определяется значение момента инерции маховика, работа сил движущих должна быть равна работе сил сопротивления (АДС). Поэтому сумма площадей со знаком плюс должна быть равна сумме площадей со знаком минус, то есть, F2-F1-F3=0. Для каждой из избыточных площадей можно вычислить момент инерции маховика, но только для интервала угла поворота звена приведения с максимальной избыточной работой может быть найдено то значение момента инерции маховика, которое обеспечит требуемый коэффициент неравномерности движения.

С учетом масштабов построения графиков моментов движущего и сопротивления избыточная работа, подставляемая в формулу (16.12), будет равна

где - масштабы графика по осям ординат и абсцисс соответственно.

Рис.16.2 Схема к определению избыточной работы

Задача №291. Силы, приложенные к машинному агрегату, и его массы приведены к звену АВ. Движение агрегата установилось. Один цикл установившегося движения соответствует углу φц = 2π. Приведенный момент сил сопротивления Мс изменяется согласно графику, а приведенный момент движущих сил Мд постоянен на всем цикле установившегося движения. Приведенный момент инерции масс звеньев машинного агрегата постоянен и равен Iп = 0,2 кгм2. Средняя угловая скорость звена АВ равна ωср = 30 сек-1.

Определить, какой должна быть величина момента инерции маховика, устанавливаемого на валу А звена АВ, чтобы коэффициент неравномерности движения δ был равен 0,08.

  • План решения задачи №291.

  • 1. Из сравнительного анализа исходных данных и формулы определения момента инерции маховика определяются искомые параметры.

  • 2. Из условия установившегося движения определяется значение движущего момента.

  • 3. По графику движущего момента и момента сопротивлений находится максимальная избыточная работа.

  • 4. Определяется (вычисляется) момент инерции маховика.