2164

11.7. Примеры моментного уравновешивания простейших механизмов

11.7.1. Шарнирный четырехзвенник с симметричными звеньями

Необходимое и достаточное условие для статического уравновешивания шарнирного четырехзвенника (11.20,а) заключается в том, что значения дисбалансов звеньев ОА и ВС были равны соответственно: D1 = m2А ∙ ОА и D2 = m2В ∙ ВС, где m2А и m2В – замещающие массы шатуна АВ, размещенные в точках А и В.

Если перенести ось вращения массы m1 звена ОА из положения 0 в положение 01 (рис.11.20,б), то статическая уравновешенность механизма НБ нарушится. После выполнения этой операции дисбаланс массы m1 должен остаться без изменения, а дисбаланс звена ОА сделается равным нулю.

280

Для этого моменты Мур и М должны быть одинаковы по модулю, то

есть

m1 ∙ 01Ѕ1∙ω2∙001 = М1 и δо = δ1 + 180о.

Звено 01Ѕ1 должно вращаться синхронно со звеном ОА (рис.11.20,в). Поэтому для передачи вращения звену 01Ѕ1 можно использовать шарнирный или зубчатый механизм с передаточным отношением i = I.

11.7.2.Центральный кривошипно-ползунный механизм

ссимметричными звеньями

Кинематическая схема частично уравновешенного кривошипноползунного механизма приведена на рис. 11.21.

A

αS2

A΄΄

A΄

S0

mI

Рис. 11.21. Кинематическая схема кривошипно-ползунного механизма с присоединенной группой звеньев

Необходимым и достаточным условием для этого является реализация равенства D1 = m2А ∙ ОА путем размещения корректирующей массы на кривошипе.

Для уравновешивания в рассматриваемом механизме первой гармоники m1 неуравновешенного момента М достаточно присоединить к нему двухповодковую группу оси А′А″, у которой длины звеньев удовлетворяют условиям

А′ А″ = ОО1; О1 А″ = ОА1 ,

а их массы подобраны так, чтобы дисбалансы звеньев ОА1 и О1А″ с учетом массы звена А′А″ были равны соответственно нулю и значению D1. После такого уравновешивания механизма на его станину будет действовать

282

В ином исполнении привод антимаховика выполняется в виде зубчатой передачи с внутренним зацеплением, а дополнительная маховая масса размещается на ободе зубчатого колеса с внутренними зубьями (рис. 11.23). Необходимый момент инерции достигается за счет большого радиуса инерции зубчатого колеса. Это позволяет уменьшить массу узла в

целом. Причем обращаем внимание на то, что обеспечение условия iам 1

и, следовательно, уменьшение момента инерции Jам возможно путём

применения многоступенчатой передачи или опять же в результате установки антимаховика на быстроходный вал редуктора.

Однако при Jмахов Jам , т.е. при равных габаритах маховика и антимаховика, приведенный момент инерции главного вала машины как звена приведения маховых масс всех вращающихся звеньев, включая ротор и колёса редуктора, будет меньшим по сравнению с установкой

11.8.2. Уравновешивание рычажных механизмов

Антимаховик может применяться для уравновешивания любого звена механизма, совершающего поворотное или вращательное движение. В этом случае дополнительной массе сообщается движение в противофазе именно с этим звеном через зубчатое соединение.

Например, для уравновешивания ведомого звена 3 (рис. 11.24) достаточно выполнить условие

а шатун 2 будет представлен моделью с разнесённой массой в точках А и В, то данный шарнирный четырёхзвенник будет моментно уравновешен за исключением остаточного момента 2 , обусловленного неадекватностью модели и реального шатуна.

285

При этом в (11.9) и (11.10) J1 и J3 – моменты инерции звеньев 1 и 3,

посчитанные с учётом масс m2А и m2В соответственно; Jам4 и Jам5 – моменты инерции антимаховиков 4 и 5, кинематически соединённых со звеньями 1 и 3.

M2

Рис. 11.24. Шарнирный четырёхзвенник, уравновешенный статически и частично по способу антимаховика

Полное моментное уравновешивание рычажных механизмов можно осуществить антимаховиками, кинематически непосредственно соединёнными с шатуном 2 (рис. 11.25).

При этом для схемы (рис. 11.25, а), в которой одно колесо с числом зубьев z2 жёстко соединено с шатуном 2, а второе – с числом зубьев z4 размещено с возможностью поворота на кривошипном валу 1, неуравновешенный момент равен

Μ J1 1 J2 2 Jам4 4 J3 3 Jам5 5 .

286

В соответствии с (11.15) момент сил на шатуне 2 будет уравновешен,

если

J2 u42 Jам4 0.

Уравновешивание момента, определяемого первым слагаемым в (11.14), может быть осуществлено также с помощью антимаховика или путём минимизации углового ускорения 1 .

Оси антимаховиков могут размещаться и непосредственно на движущихся звеньях механизма. Однако при выборе места размещения антимаховиков следует стремиться к их установке на неподвижные оси вращения. Это уменьшает массу противовесов, обеспечивающих статическое уравновешивание механизмов.

Рис. 11.25. К уравновешиванию шатуна в шарнирном четырехзвеннике по способу антимаховика

Изложенные подходы распространяются на уравновешивание и других рычажных механизмов, например кривошипно-ползунных. Здесь также антимаховик может устанавливаться как на ведущем, так и ведомом звене.

Подчёркивая достоинства уравновешивания по способу антимаховика, отметим, что для многих машин этот подход является практически единственным, обеспечивающим эффективное уравновешивание главного момента, нагружающего корпус машины. В значительной степени это относится к машинам, работающим преимущественно на переходных режимах.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

287

1.Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учебник для втузов. – М.: Наука, 1988. – 640 с.

2.Баранов Г.Г. Курс теории механизмов и машин: Учебное пособие. – М.: Машиностроение, 1975. – 494 с.

3.Гаркунов Д.Н. Триботехника: Учебник для студентов втузов. – М.: Машиностроение, 1989. – 328 с.

4.Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Машиностроение, 1993. – 592 с.

5.Коловский М.З. Динамика машин. – Л.: Машиностроение, 1989. – 263 с.

6.Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. – М.: Наука, 1979.– 576 с.

7.Машков А.А. Теория механизмов и машин. – Минск: Высш.

школа, 1971. – 971 с.

8.Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов: Учебник: – М.: Машиностроение, 1991. – 384 с.

9.Озол О.Г. Теория механизмов и машин. – М.: Наука, 1984. – 432 с.

10.Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: Учебник. – М.: Машиностроение, 1987. – 464 с.

11.Трение, изнашивание и смазка: Справочник: В 2 кн. / Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. – М.: Машиностроение, 1978.

12.Щепетильников В.А. Уравновешивание механизмов. – М.: Машиностроение, 1982. – 256 с.

13.Фролов К.В. и др. Теория механизмов и машин. – М.: Высш.

школа, 1987. – 496 с.

14.Юдин В.А., Петрокас Л.В. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для втузов. – М.: Высшая школа, 1977. – 572 с.

288

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.3.Кинематические цепи. Механизм. Подвижность кинематичес- 9

2.1.Кинематические и передаточные функции механизма, их взаим20 ная связь

3.5.2.Инерционное воздействие тела, совершающего сложное 52 движение