6. Средняя скорость и коэффициент неравномерности движения.

Одним из режимов движения машины при совершении полезной работы является режим равномерного или установившегося движения.

При равномерном движении угловая скорость ω вала двигателя постоянна, а при установившемся движении она периодически изменяется (рис.8.10),

Рис. 8.10

причём степень неравномерности можно оценить коэффициентом неравномерности:

δ=(ω_max- ω_min)/ω_c,

где ω_с – средняя угловая скорость за цикл ω_с=(ω_max+ ω_min)/2.

Неравномерность вредно сказывается на работе машин, т.к. вызывает дополнительные инерционные нагрузки, которые могут привести к поломке.

Практикой установлены значения δ, которые допустимы в различных условиях эксплуатации.

7. Регулирование неравномерного установившегося периодического движения с помощью маховика.

эксплуатации. Регулировать величину δ можно путем изменения величины момента инерции звена приведения, т.е. на быстро вращающийся вал закрепляется дополнительная масса, называемая маховиком.

При конструировании маховика стремятся к получению необходимого момента инерции маховика J_м с наименьшим весом G и заданным диаметром D. Для этой цели маховик изготавливается в виде тяжелого обода, соединенного со втулкой тонким диском с отверстием или спицами (рис.8.11). Приближенно J_м можно определить по формуле:

J_м≈G·D²/40, кг·м·с².

Рис. 8.11

Подбор момента инерции Jм маховика по заданному коэффициенту неравномерности δ

Обычно требуется определить параметры маховика при заданных значениях ω_ср и δ. Существует два наиболее распространенных метода определения J_м – Н.И. Мерцалова и метод Ф. Виттенбауэра. Рассмотрим более точный метод Ф. Виттенбауэра, при котором предварительно строится диаграмма энергомасс ∆Т^пр(J^пр)

Согласно этой диаграмме (рис.8.12):

ω²_max,min=2·μ_Т/μ_J·tgΨ_max,min,

tgΨ_max,min= μ_J/μ_T·ω²_max,min/2.

С другой стороны:

ω_max,min=ω_с·(1+(-)δ/2).

Рис. 8.12

Таким образом, найдя Ψ_max и Ψ_min и проведя касательные к диаграмме энергомасс под этими углами к горизонтали (рис.30), получим в точке их пересечения начало новой системы координат

с осями Т и J₁^пр, отстоящими от

старых осей на искомую величину J_м и Т₀^пр.

В целом последовательность определения J_м включает следующие операции:

1. Строится диаграмма М^пр(φ) для установившегося движения.

2. Строится диаграмма ∆Т^пр(φ) путем графического интегрирования диаграммы М^пр(φ).

3. Строится график J^пр(φ) и диаграмма энергомасс путем исключения параметра φ из графиков ∆Т^пр(φ) и J^пр(φ).

4. Определяются углы Ψ_max и Ψ_min, после чего находится J_м в новых координатах Т^пр и J₁^пр диаграммы Т^пр(J₁^пр).

8. Регулирование неравномерного неустановившегося движения с помощью центробежного регулятора

В процессе выполнения работы приходится регулировать скорость рабочего органа машины. Например, в стационарных двигателях необходимо поддерживать скорость рабочего органа постоянной, а в двигателях транспортных машин эта скорость должна изменяться в широких пределах.

Из уравнения движения машины следует, что изменения скорости рабочего органа можно достигнуть за счет изменения разности работ движущих сил и сил сопротивления (А_д-А_с). Устройства, обеспечивающие изменения работы сил сопротивления применяются в виде тормозов, например, в транспортных машинах, которые снабжаются также и приспособлениями для одновременного разобщения двигателя с машиной – орудием.

Другим способом регулирования является изменение работы движущих сил путем воздействия на орган, подающий энергию к входному звену (поршню у двигателя внутреннего сгорания, лопаткам турбины и т.д.).

Рис. 8.13. Схема центробежного регулятора.

Регулирование может осуществляться либо человеком-оператором, либо автоматически – с помощью устройств, называемых регуляторами.

Одним из них является центробежный регулятор (рис.8.13), приводимый во вращение валом двигателя В. Ползун А соединяется с органом, подводящим рабочее тело (пар, горючая смесь и т.д.). Регулятор автоматически поддерживает скорость вала двигателя постоянной, т.к. ее увеличение приводит к уменьшению подачи рабочего тела и наоборот.