4 Силовое (кинетостатическое) исследование рычажного механизма
4.1 Силовое исследование диады (звенья 4, 5)
Задачей силового расчета механизма является определение реакций во всех кинематических парах и величины уравновешивающего момента (или уравновешивающей силы) на входном звене. Силовой расчет начинается с определения всех внешних сил (рабочих усилий, сил инерции, веса и т.п.), действующих на звенья механизма. Силовой расчет начинается с последней присоединенной группы Ассура и заканчивается расчетом входного звена механизма. Силовой расчет производится с учетом ускоренного движения методом кинетостатики. Метод основан на применении принципа Даламбера, при котором после добавления к внешним силам сил инерции механизм условно считается неподвижным и для определения неизвестных сил применяют уравнения статики. Силами трения при расчете ввиду их незначительности пренебрегаем.
Механизм глубинного насоса включает две группы Ассура и начальное звено (кривошип ОА). Силовой расчет механизма выполняем для заданного положения механизма (для этого положения построен и план ускорений).
На рисунке 7 представлена схема сил действующих на диаду (звенья 4, 5).
На
ползун (звено 5) действуют силы тяжести
поднимаемой жидкости
и штанги
,
которые направлены из центра масс звена
5 вертикально вниз (
).
Сила инерции звена 5 направлена
противоположно ускорению центра масс
звена (
)
и определяется по зависимости:
,
Н,
(4.1)
где
- ускорение свободного падения,
м/с2.
Н.
Реакция
со стороны отброшенного звена 6 на звено
5 направлена перпендикулярно направляющей
.
Реакция
со стороны отброшенного звена 3 на звено
4 направлена вдоль звена 4, поскольку
массой четвертого звена по заданию
пренебрегаем (
).
Согласно принципу Даламбера можно записать следующее векторное уравнение равновесия для диады звеньев 4 и 5:
.
(4.2)
Усилия известные только по направлению подчеркиваем одной чертой, а известные по направлению и величине – двумя. Анализ векторного уравнения (4.2) показал, что неизвестны только два усилия по величине, и такое уравнение решается графически. Неизвестные реакции в кинематических парах диады (звенья 4 и 5) находим графически, путем построения плана сил.
Определим масштаб плана сил диады из следующего выражения:
,
(4.3)
где
=30мм
- отрезок на плане сил, изображающий
.
Рисунок 7- Схема сил действующих на диаду №1 (звенья 4, 5)
.
План сил диады (звенья 4 и 5) в выбранном масштабе приведен на листе 2 графической части курсового проекта. В результате получены длины отрезков изображающих неизвестные реакции в кинематических парах диады. Измерив получившиеся отрезки и умножив их на масштаб построения, получаем величины реакций в кинематических парах:
Н;
R 20000 Н.
Реакции
в кинематической паре Е
равны между собой по абсолютной величине
и равны реакции модулю реакции
.
.
(4.4)