3.7 Исследование движения механизма и определение момента инерции маховика

Так как внутри цикла установившегося движения машины не наблюдается равенства работы движущих сил и работы сил сопротивления и постоянства приведенного момента инерции механизма, то угловая скорость начального звена оказывается переменной. Величина колебаний этой скорости оценивается коэффициентом неравномерности движения

(3.26)

где — соответственно минимальная и максимальная угловые скорости;

— среднее значение угловой скорости.

За среднюю угловую скорость можно принять номинальную угловую скорость начального звена

Колебания скорости начального звена механизма должны регулироваться в заданных пределах. Это регулирование обычно выполняется соответствующим подбором масс звеньев механизма. Массы звеньев механизма должны подбираться так, чтобы они могли накапливать (аккумулировать) все приращения кинетической энергии при превышении работы движущих сил над работой сил вредных сопротивлений и отдавать кинетическую энергию, когда работа сил вредных сопротивлений будет превышать работу движущих сил.

Роль аккумулятора кинетической энергии механизма обычно выполняет маховик. Поэтому необходимо подобрать массу маховика такой, чтобы данный механизм мог осуществить работу с заданным коэффициентом неравномерности движения .

Для расчета маховика воспользуемся методом энергомасс, согласно которому момент инерции маховика определяется по диаграмме энергомасс, характеризующей зависимость приращения кинетической энергии механизма от приведенного момента инерции механизма.

Так как приращение кинетической энергии равно разности работы движущих сил и работы сил сопротивлений, то для построения этой диаграммы необходимо вначале построить диаграммы приведенных моментов движущих сил и сил сопротивления.

Приведенный к ведущему звену момент движущих сил для каждого положения исследуемого механизма

(3.27)

Знак «плюс» принимаем при рабочем ходе механизма, «минус» — при холостом.

Величина приведенного момента сил производственных сопротивлений для расчетного 1-го пол ожения

Расчет приведенного момента сил производственных сопротивлений для 12-ти положений механизма сводим в таблицу 3.1. На основании данных таблицы стоим диаграмму изменения приведенного момента сил производственных сопротивлений в функции угла поворота начального звена. Масштабный коэффициент по оси ординат выбираем , равный отношению величины максимального значения приведенного момента сил производственных сопротивлений к длине отрезка h, изображающего ее на диаграмме:

(3.28)

Таблица 3.1 – Результаты расчета приведенного момента сил

производственных сопротивлений

№ положения механизма	PC, МПа	QC, Н	, м/с	PD, МПа	QD, Н	, м/с
0	6,4	84905,6	0,00	0,1	1326,7	0,00	0,0
1	5,5	72965,8	23,83	0,1	1326,7	19,17	5567,9
2	2	26533,0	39,58	0,1	1326,7	34,90	3261,9
3	0,9	11939,9	43,00	0,4	5306,6	43,00	926,9
4	0,6	7959,9	34,90	0,8	10613,2	39,58	-462,5
5	0,4	5306,6	19,17	2	26533,0	23,83	-1724,1
6	0,1	1326,7	0,00	6,4	84905,6	0,00	0,0
7	0,1	1326,7	19,17	5,5	72965,8	23,83	5567,9
8	0,1	1326,7	34,90	2	26533,0	39,58	3262,3
9	0,4	5306,6	43,00	0,9	11939,9	43,00	926,9
10	0,8	10613,2	39,58	0,6	7959,9	34,90	-462,2
11	2	26533,0	23,83	0,4	5306,6	19,17	-1724,2

Для нашего случая масштабный коэффициент

Масштабный коэффициент по оси абсцисс определим по формуле:

(3.29)

где l – длина диаграммы, мм.

Численно масштабный коэффициент по оси абсцисс

Так как работа сил производственных сопротивлений

(3.30)

то графическим интегрированием диаграммы приведенных моментов сил производственных сопротивлений строим диаграмму работ сил производственных сопротивлений. Масштабный коэффициент по оси ординат диаграммы работ определяем по формуле:

(3.31)

где Н — полюсное расстояние диаграммы (принимается произвольным), мм.

Подставив численные значения, получим

За один цикл установившегося движения (в нашем случае один оборот начального звена) работа сил производственных сопротивлений равна работе движущих сил.

Примем постоянным приведенный момент движущих сил . Тогда работа движущих сил

(3.32)

т.е. представляет собой линейную функцию угла поворота начального звена. Соединив начальную и последнюю точку диаграммы работы сил производственных сопротивлений, получим наклонную прямую, представляющую собой диаграмму работы движущих сил.

Продифференцировав графически полученную прямую, на диаграмме приведенных моментов получим горизонтальную прямую, определяющую величину постоянного приведенного момента движущих сил.

Так как приращение кинетической энергии определяется как

(3.33)

то для построения диаграммы приращения кинетической энергии, или избыточной работы необходимо из ординат диаграммы работы движущих сил вычесть ординаты диаграммы работы сил производственных сопротивлений.

Масштабы по координатным осям остаются те же, что и для диаграммы работы, т.е.