2.2 Дәріс сабақтарының конспектісі

1-тақырып. Кiрiспе. Көлiктік техниканың жұмыс процессі кезінде пайда болатын динамикалық жүктемелер.

Көлiк техникасы атқарылатын технологиялық үдерiстерге, техникалық-экономикалық көрсеткiштерге сәйкес келуi керек. Алайда бұл көрсеткiштердi жоғарылату жұмыс органдарының қозғалыс жылдамдығының ұлғаюына, олардың жылдамдығының өсу периодын және тежелуін қысқартуға әкеліп соғады. Осы факторлар машина құралымы элементтерiндегi динамикалық жүктемелерін ұлғайтуға және салмағын төмендетуге кедергі келтіруге және басқа көрсеткiштердiң жақсаруына мүмкіндік береді.

Көліктік технка жұмыс режимі бойынша көтеру тасымалдау,жер қазушы-тасымалдау, құрылыс жол машиналары, тракторлар және автомобильдер болып бөлінеді. Көтеру тасымалдау машиналары екі негізгі класқа бөлінеді: жүк көтергіш машиналар - периодты режимде жұмыс істейтін және жүктерді тігінен орын ауыстыруға және қызмет көрсетілген машинаның белгілі бір нүктесінен екіншісіне беруге арналған машиналар; үздіксіз тасымалдайтын машиналар – берілген трасса бойынша жүктерді тасымалдауға және басқа да жұмыстарға арналған.

Жер қазуға арналған тасымалдау машиналары қарапайым түрде қолданылады, бірақ жер, құрылыс, тау-кен және өнеркәсіптің басқа да салаларында жоғары тиімділікті механизациялау құралдары ретінде пайдаланылады. Оған бульдозерлер, скреперлер, автогрейдерлер жатады.

Құрылыс-жол машиналары жол құрылыс саласындағы тиеу-түсіру тасымалдау жұмыстарын автоматизациялау мен механизациялау үшін қолданылады. Олар тиеу-түсіру, жер қазу, жол машиналары болып бөлінеді. Жер қазу машиналарына бір шөмішті және көп шөмішті, экскаваторлар, адымдаушы драглайндар жатады.

Трактор және автокөлiктер, негiзiнде, құрылыста және өнеркәсіптің әр түрлі салаларында тасымалдау операцияларын механикаландыру үшін арналған. Бұл машиналар келесі кластарға бөлінеді: жүк автомобильдері, шынжыр табанды және дөңгелекті тракторлар, пневмодөңгелекті тартқыштар, арнайыландырылған көлiк құралдары.

Қазiргi көлiк техниканың 60% ақаулары, негiзiнде, жүк көтергiш металлоконструкциялар және механизм бөлшектерiн қажып қиратуға ретсiз қалдық деформациялардың пайда болуына, үйкелетiн элементтердiң жоғары тозуына алып келетін динамикалық жүктемелермен және т.б. байланысты.

Нақты машина динамикасын зерттеу үшiн (арқандар, бiлiктер, таспа тағы басқалар) серпiмдi массасыз байланыс бiрлескен бiрнеше шоғырланған (қозғалтқыштың роторы, тежегiш шкив, жұмыс буындары) массалардың өзiмен ұсынатын физикалық үлгiлермен алмастырылады. Сыртқы жүктемелердiң серпiмдi элементтерi (электр қозғалтқышы және тежеуiш, жұмыс машинасының кедергiлерiнiң моменттерi) әсерлерімен деформацияланады, машиналардың шоғырланған массалары негiзгi қозғалыстан басқа аз тербелiстердi жасайды.

Көптеген көлiк техника тетiктерiнің динамикалық жүктемелер шешушi мәндердi алады. Нақты жүктемелердi бiлу жақсартылған параметрлерi бар машиналардың сенiмдi конструкцияларын құруға мүмкiндiк бередi, пайдалану кезінде - берiктiк және қуат резервтерiн қисынды қолдану арқылы ең үлкен өнiмдiлiкке жетуге болады.

Негiзгi әдебиет [3,бет.317... 319]

Қосымша әдебиет [10, бет.31... 34]

Бақылау сұрақтары:

1. Жұмыс режимі бойынша көлiк техниканың классификациясын келтiрiңiз.

2. Динамиканың зерттеулерi үшiн нақты машиналарды алмастыратын физикалық үлгi қандай болады?

3. Көлiк техниканың динамикалық есептеулерiнiң басты мақсаты қандай?

2- тақырып. Машиналар және тетiктердiң динамикалық сұлбаларының есептеуін құрастыру. Күштер, массалар, инерция моментi, қаттылықтардың келтiрілуi.

Динамикалық есептеу машинаның есептi динамикалық сұлбасының құрастырылуы және сұлбаны кiретiн массалардың қозғалысының теңдеулерiмен бастайды. Есептi динамикалық сұлбаға нақты машиналардан сол нақты есептi тәртiп үшiн алатын физикалық факторлар маңызды емес. Есептiк сұлба таңдау жұмыс есептеудiң есебiмен анықталады. Есептi динамикалық сұлбадағы машиналардың нақты параметрлерi (масса, қаттылық, көнбістiктiң коэффициенттерi тағы сол сияқтылар), сонымен бiрге сыртқы жүктемелер есептi теңдеулердiң жеңiлдетуi және олардың арақатынасы келтiрiлген шамалармен алмастырады. Параметрлер және жүктемелердiң келтiруi келтiрiлген жүйенiң теңдiк негiзiнде ортақ энергиялары өндiрiп алады. Келтiру iлгерiлемелi қозғалысқа немесе тетiк массаларының айналма қозғалысынан да өндiрiп алады.

Есептiк сұлбадағы қабылданған ақиқат критериялары теориялық есептеулер мен тәжірибе нәтижелерiн салыстыру болып табылады.

Келтiрiлген күштер өздері ауыстыратын жұмыс шартты теңдеуінің сол жұмыс күштерінің қосындысымен анықтайды, яғни

Мұндағы - келтiрiлген күш, - і-ші буынға әсер ететін күштің осы буын қозғалыс центр бағытына әсер ету проекциясы, - і-ші буынға әсер ететін момент.

Бұл теңдеуден табамыз:

(2.1)

Келтiрiлген масса және келтiрiлген инерция моментi оны алмастыратын массалардың кинетикалық энергияларының қосындысына кинетикалық энергияның теңдiк шартынан анықтайды. Бұл ережелер аналитикалық теңдеулермен өрнектеледi:

мұндағы m_пр және ω_пр - келтiрiлген масса және келтiрiлген инерция моментi; және - сызықты және бұрыштық келтiру үзбелер жылдамдығы; m_i және J_i - масса және тетiктiң і-ші буынының инерция моментi; және - тетiктiң і-ші буынының бұрыштық және сызықтық жылдамдығы.

Бұл теңдеулерден табамыз

(2.2)

(2.3)

Қаттылықтардың келтiрілуi жүйенің потенциалды энергиясы нақты серпiмдi жүйенiң потенциалдық энергиясына тең болатындай етіп алынады. Қаттылық бiлiкке 1 келтiрілу керек.

2.1-шi сурет. Бiр бiлiктiң қаттылығына тiстi берiлiстің бар екi бiлiктерiнiң қаттылығына келтiру сұлбасы.

Бiлiкке 1 егер M₁ дiң моментi келтірілген, онда M₂ = M₁ . U-нiң бiлiгiне 2 қосымша тiркелген момент келтiрiлген жүйеде M₂ = M₁ болады.

Бiздiң мысалда: нақты жүйенiң потенциалдық энергиясы

П = М₁^.φ₁ /2+ М₂^. φ ₂ /2= М₁(φ ₁₊ φ ₂^.U) /2,

Мұндағы φ₁ және φ₂ - бiлiктердiң бұралуы бұрыштарының оларға қосымша моменттердiң тiркелген әсерi,

φ ₁ = M₁/C₁; φ ₂ = M₂/C₂; U- тісті бернілістің беріліс саны .

Келтірілген жүйенің потенциалдық энергиясы:

П= М₁^. φ _пр /2,

Мұндағы φ_пр – келтірілген жүйенің бұрылу бұрышы.

Екі теңдеуді теңестіре отырып ,алатынымыз:

φ _пр = φ _{1 +} φ ₂^.U. (2.4.)

Ережеге сәйкес келтірілген қаттылығы :

C_пр= М₁/ φ _пр = М₁/( φ _{1 +} φ ₂^.U) .

Осы теңдеуді мына мәнге қойып М₁ = φ₁^.С₁ және

φ ₂ = φ ₁C₁U/C₂, алатынымыз 1/C_пр = 1/C₁ +U²/C₂ және C_пр = C₁ ^. C₂ / (С₁U² + C₂). (2.5)

Негізгі әдебиет [3бет. 319…325]

Қосымша әдебиет [10, c. 34…36]

Бақылау сұрақтары:

1. Есептің динамикалық сұлбасында қанша масса және олардың арасындағы қосу әдiсi қандай болуы керек?

2. Механизм массасының қозғалысы келтірілген машина параметрлерімен сыртқы жүктеме қай қозғалыс түріне жатады?

3. Келтiрiлген күштер, массалар, инерция моментi және қаттылықтарды анықтау үшiн тәуелдiлiктi келтiрiңiз.

3-тақырып. Машиналар және тетiктердiң динамикасының ортақ теңдеулерi

Тетiктер және машиналардың серпiмдi элементтерiндегi динамикалық жүктемелерi массалардың қозғалысының дифференциалды теңдеулерiнен анықтайды, және де теңдеулердiң саны, жүйенiң бостандық дәрежесiнiң санына тең болатын бiрлескен шешiмге тең. Жүйенiң қозғалысының дифференциалды теңдеулерi әр түрлi әдiстермен құрауға болады, яғни Эйлер-Ньютон, Даламбер және т.б. қағидаларымен.

Даламбердiң қағидасына сәйкес, кез келген уақытта инерция күштердiң тепе-теңдiгi, белсендi сыртқы күштері және байланыс реакция күштері орын алады, жүйе қозғалыста болады. Осы жағдайда қажеттi және жеткiлiктi тепе-теңдiк шарттары A-ның кез келген нүктесi туралы күштердiң геометриялық қосындысы және бұл күштердiң моменттерiнiң қосындысының нөлiне тең болып табылады, яғни

(3.1)

(3.2)

Мұндағы P_u = m_i. a_i - инерция күшi; P_i - белсендi күш; R_i – байланыс реакциясы.

Даламбердiң қағидасының кемшiлiгi инерция күшi және жұмыс iстейтiн үдеулердi әрдайым бағыты оны қолдану қажеттілігі үшiн керек болып табылады. Еркiн емес жүйелер үшiн динамиканың есептерiнiң шешiмдерi жалпылама және қарапайым әдiске негізделген. Лагранж әдiсi арқылы қозғалыстың дифференциалдық теңдеулерiн алу үшiн таңдаулы қорытылған координаталардың функциясындағы жүйенiң кинетикалық және потенциалдық энергиясы үшiн өрнек құру керек. X-тың қорытылған координатасы үшiн Лагранждың теңдеуi төмендегідей болады

(3.3)

Мұндағы жалпылама жылдамдық; К және П - сәйкесiнше зерттелетiн жүйенiң кинетикалық және потенциалдық энергиясы; P_x - қозғаушы жалпылама күш.

Айналмалы және iлгерлемелi қозғалатын массалардың кинетикалық энергиясы

Мұндағы және инерция моментi, кез келген айналмалы элементтiң бұрылу бұрышы және бұрыштық жылдамдығы; m, S және сәйкесiнше қаралатын жүйенiң кез келген iлгерлемелi қозғалатын элементiнiң масса, жол және сызықты жылдамдығы.

Жүйенiң потенциалдық энергиясы

Мұндағы C және K – х жүйесінің (бұрауда) бұрыштық және сызықтық қаттылық элементі; φ және S – бұрыштық бұралуы және x-тың элементiнiң орын ауыстыруы.

X қорытылған координаталар ұғыммен Px-тың қорытылған күшiнiң ұғымы байланысты. iшкi де бұл күштер dAның қарапайым жұмысының бөлуiнен бөлiндiге, шығарылған барлық күштерге (iшкi күштер, сол сияқты сыртқы күштерде)яғни күш жүйелеріне тең

P_x = dA/dx.

Таралған массалары жүйесiнiң қозғалыстары теңдеулерiнiң құрастыруымен алмастырады.

Негiзгi әдебиет [3бет 326... 330]

Қосымша әдебиет [10бет 47... 50]

Бақылау сұрақтары:

1. Даламбер қағидасының принципі қандай? Оның кемшiлiгiн атаңыз.

2.Лагранждың теңдеуiн жазыңыз.

3.Қандай параметрлер жүйенiң кинетикалық және потенциалдық энергияларына тәуелдi болады?

4-тақырып. Механизм жұмыстарының ауыспалы режимінде крандармен жүктерді түсіру және көтеру динамикасы

Динамикалық жүктемелер жүктi көтеру немесе түсiру процессінде пайда болады, яғни жүктi көтеру кезінде жүк салмағынан немесе жүкті қармап алуға тәуелдi болады. Бiрiншi жағдайда жүктеулер салмағы көтергiш арқан полиспастағы статикалық жүктеме салмағына Q_ст тең деп есептейдi. Екiншi жағдайда жүк тiрек негiзінің үстінде және арқан полиспаст жүктелмеген деп есептейдi. Динамикалық жүктеме көрету полиспастасымен жүк қармауға жүкті көрету жылдамдығы U болғанда жүк салмағын қосу кезінде пайда болады. Динамикалық жүктеме мынаған тең болады:

Мұндағы k - тiрек конструкцияцының қаттылығы.