2.8.4.Приближенное статическое уравновешивание масс плоских механизмов

В некоторых случаях уравновешивание масс механизма приводит к неконструктивному расположению противовесов. Например, для статического уравновешивания кривошипно-ползунного механизма необходимо поставить противовесы не только на кривошип, но и на шатун. Если ограничиться одним противовесом, установленным на кривошипе (рис. 2.44), то возникает задача о приближенном статическом уравновешивании масс механизма, которую можно решить путем статического размещения масс звеньев по точкам А, В и С.

Рис. 2.71

Массу, сосредоточенную в точке А, как неподвижную, не учитываем. В точке В сосредоточена масса m_B, получающаяся от размещения масс кривошипа и шатуна:

.

В точке С сосредоточена масса m_C, равная сумме массы ползуна и части массы шатуна:

.

Сила инерции массы m_B и полностью уравновешивается противовесом с центром масс в точке Е при выполнении условия (2.71). Остается неуравновешенной только сила инерции от массы m_С, которая направлена вдоль движения ползуна. В некоторых случаях эта сила не оказывает вредных влияний на фундамент, и тогда такое частичное уравновешивание допустимо.

3.Синтез механизмов

3.1.Постановка задачи синтеза механизмов

3.1.1.Задачи синтеза механизмов. Требования экономики, охраны труда и окружающей среды, учитываемые при синтезе механизмов

Синтезом механизмов в широком смысле называется раздел ТMM, рассматривающий совокупность задач, связанных с созданием механизмов, обеспечивающих заданные движения заданных звеньев или их точек и удовлетворяющих заданным требованиям.

Синтезом механизма называется проектирование механизма с заданными свойствами.

Требования к механизмам делятся на структурные, кинематические и динамические.

Структурные требования сводятся в основном к тому, чтобы структура механизма соответствовала его назначению. Они вызваны практикой эксплуатации механизмов, подобных проектируемому механизму.

Кинематические требования сводятся к тому, чтобы точки звеньев механизма описывали определенные траектории, а их скорости и ускорения лежали в заданных пределах.

Динамические требования ограничивают в заданных пределах неравномерность движения (или коэффициент динамичности) механизма, силы и моменты сил инерции, силы трения, углы давления, массы и моменты инерции звеньев и т.д.

Легко догадаться, что требования разных видов могут быть в прямой или косвенной связи между собой. Например, силы инерции зависят от ускорений.

При проектировании механизмов необходимо учитывать требования, наиболее важными из которых являются требования экономики, охраны труда и окружающей среды. Требования экономики направлены на создание механизмов, отличающихся малой собственной массой, высокой износостойкостью и долговечностью, малыми расходами на эксплуатацию, высокими производительностью и к.п.д. и т.д.

Требования охраны труда направлены на обеспечение безопасных условий работы людей, использующих проектируемый механизм: снижение амплитуд и частот вибраций, автоматизация опасных для выполнения людьми процессов и т.д. Требования охраны окружающей среды направлены на устранение причин, возникающих при работе механизма и вызывающих ухудшение условий обитания в окрестности установления механизма. К числу таких причин относятся низкочастотные (инфразвуковые) вибрации, шумы, загрязнение окружающей среды исходными или конечными продуктами, используемыми механизмом, средствами смазки, технологическими жидкостями и другими веществами и т.д.

Требования экономики, охраны труда и окружающей среды выражаются через структурные, кинематические и динамические требования.

Синтез механизма можно начинать с удовлетворения любому виду требований. Однако, учитывая, что структура механизма во многом определяет его кинематические и динамические свойства, синтез механизма следует начинать с проектирования его структурной схемы с учетом структурных требований. Далее из конструктивных или каких-либо других соображений подбираются размеры и массы звеньев механизма, производится кинематический и динамический расчет механизма в первом приближении (без учета сил трения), а затем прочностной расчет и конструктивное оформление звеньев и кинематических пар. Проверяется выполнение кинематических и динамических требований и при необходимости уточняются массы, моменты инерции и размеры. Затем снова проводится кинематический и динамический анализ и т.д. до достижения требуемых результатов.

Таким образом, можно выделить два этапа синтеза механизма. На первом этапе, выполняемом методами структурного синтеза, выбирается структурная схема механизма на основе справочных данных по отдельным видам механизмов. Второй этап синтеза механизма начинается с кинематического синтеза, то есть с определения постоянных параметров кинематической схемы механизма по заданным его кинематическим свойствам. В общем случае, когда требуется создать механизм с заданными динамическими свойствами, производится и динамический синтез механизма. Под динамическим синтезом механизма понимается проектирование кинематической схемы механизма с определением параметров, характеризующих распределение звеньев и их моменты инерции.