Что объясняет и характеризует коэффициент неравномерности машины?
Устоявшимся движением называется такое движение, при котором скорость начального звена (обобщенная скорость) является периодической функцией времени. На рис. 4.2 показан для устоявшегося движения пример зависимости скорости движения начального звена механизма от времени t. Как видим, угловая скорость периодически колеблется относительно некоторого постоянного среднего значения.
Неравномерность хода машины является следствием двух факторов : изменения на протяжении цикла мгновенных значений возведенных моментов движущих сил и сил сопротивления; периодического изменения возведенного момента инерции механизма.
Неравномерность вращения оценивается коэффициентом неравномерности
,
где _- соответственно максимальная, минимальная и средняя за цикл скорость.
Рис. 4.2.
Величина _ считается за формулой _, в какой n — частота вращения начального звена.
Коэффициент неравномерности характеризует размах колебаний скорости по отношению к ее среднему значению. Очевидно, что чем меньше _, тем ривномирнише двигается начальное звено.
Для чего устанавливается маховик в машине и как определяется при этом момент инерции маховика?
Маховик служит для уменьшения колебаний величины угловой скорости ведущего звена, уменьшения угловых ускорений и, в конечном итоге, инерционных воздействий. Этот эффект, называемый кинематическим, тем больше, чем больше момент инерции маховика. Кинематический эффект тесно связан с динамическим, который заключается в том, что маховик выступает как аккумулятор кинетической энергии. Он накапливает кинетическую энергию в те промежутки времени, когда возрастает его угловая скорость, принимая на себя часть избыточной работы, которая в этом случае не тратится на разгон машины. При уменьшении угловой скорости маховик отдаёт часть накопленной энергии, помогая движущим силам выполнять полезную работу и препятствуя существенному уменьшению угловой скорости. Некоторые машины, например машины ударного действия, без такой помощи не смогли бы функционировать.
Что называется маховым моментом? Как определяются размеры маховика.
Определение размеров маховика. Форма маховика, в целом может быть выбрана произвольной. Но по конструктивным соображениям, наиболее удобной является форма в виде диска с тяжелым ободом, колеса со спицами или форма, симметричная относительно главных осей инерции. При этой форме легче всего достигается совпадение оси вращения с одной из главных центральных осей инерции. Это позволяет избежать дополнительных давлений на вальници вала, на котором размещен маховик. Если маховик выполнен в виде колеса со спицами (рис. 4.4), то моментами инерции соединительных частей пренебрегают и приближенно считают, что масса маховика равномерно распределена по окружности радиуса - геометрическом месту центров тяжести поперечных сечений обода. Тогда момент инерции маховика можно выразить так (используется формула для момента инерции тонкого кольца). Произведение массы обода маховика на квадрат его диаметра называется маховым моментом или характеристикой маховика. Для многих деталей машин, осуществляющих вращательное движение (муфты, роторы электродвигателей и т.д.), эта характеристика приводится в справочниках. Характеристика маховика имеет единицу кг • м2. По этой характеристике можно определить необходимую массу маховика, если задан или выбран его диаметр, значение которого определяется из чисто конструктивных соображений. Из уравнения (4.19) следует, что при определенной величине Iм вес маховика обратно пропорциональна квадрату его диаметра D и для уменьшения металлоемкости выгодно брать большие диаметры. Но это отрицает требованию малых габаритов и лимитируется допустимой угловой скоростью.