
книги из ГПНТБ / Тайнов А.И. Работа заданных сил в машинах учеб. пособие для студентов вузов
.pdfт |
нрл |
(96) |
|
где т —приведенная масса всех подвижных звеньев механизма
в нулевом положении, отнесенная к точке Л кривошипа; VА —линейная скорость точки А кривошипа.
Значения кинетических энергий для остальных положений звеньев механизма определятся из обычного выражения:
Е.. = Еп |
(97) |
Для рассматриваемого здесь случая, соответственно, имеем:
— Е0 |
+ А |
— АП |
|
|
П С , |
|
|
(98) |
Еи = Еа |
+ |
АМ1-АпС11 |
E* = E0 |
+ A X 9 t - A M u |
По этим данным, задаваясь масштабом р, , на рис. 55 строим диаграмму кинетической энергии механизма, рассматриваемого
Гис. 55
здесь строгального станка по металлу. Масштабы по оси абсцисс этой диаграммы по сравнению с предыдущими диаграммами этого же механизма оставлены без изменения.
В заключение отметим, что материалы, полученные здесь в ре зультате построения ряда диаграмм разного рода, как и во всех предыдущих случаях, могут быть использованы при решении мно гих задач динамики данной машины. Решение этих задач непо средственно здесь не приводится.
60
i i . ОБРАБОТКА ДИАГРАММ СИЛ ПОЛЕЗНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ИНЕРЦИОННОГО ТРАНСПОРТЕРА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ШТУЧНЫХ ГРУЗОВ
В практике для перемещения штучных грузов часто приме няются так называемые инерционные транспортеры. На таких транспортерах перемещение груза в определенном направлении осуществляется только за счет сил инерции, развиваемых самими штучными грузами. С этой целью подвижным звеньям механизма придается такое движение, при котором платформа транспортера вместе с лежащими па ней штучными грузами, при движении от «мертвого» положения в направлении перемещения груза, посте пенно наращивает скорость и на участке вблизи другого «мертво го» положения резко меняет направление движения на 180°. И в этот период под действием сил инерции штучный груз переме щается на платформе транспортера в заданном направлении.
На рис. 56 дана схема механизма, осуществляющего указан ное здесь . движение платформы транспортера, представляющей
Рис. 56
одно целое со звеном 5. Механизм состоит из стойки (звено О), ве дущего кривошипного звена 1, тяги 2,. ведомого кривошипа 3, ша туна 4 и ползушки 5. Причем, ползушка располагается аксиально относительно оси вращения ведомого кривошипа. Оси вращения кривошипных звеньев находятся в плоскости, расположенной под углом 45° к плоскости аксиала ползушки. Исходными для кинема тического исследования такого механизма, соответственно, яв ляются кинематические размеры всех его звеньев и число оборотов я-1 ведущего кривошипного звена. Отметим только, что в данном случае кинематические размеры отдельных звеньев механизма удовлетворяют условиям:
2
/1 = /2 = /3 ; /4 = 3,5/i; 'оси — " j j - ^ 1 "
Задаемся условием, что при установившемся движении веду щее кривошипное звено 1 на протяжении всего цикла работы вра-
&1.
щаётся с |
постоянной |
угловой скоростью — toi = const. |
Исходя ИЗ |
|
этого условия, производим разметку |
траекторий точек /1, в и С ме |
|||
ханизма. |
При этом |
одновременно |
определяются |
и положения |
звеньев механизма. За нулевое положение звеньев механизма при нимаем такое, когда ведомый кривошип 3 и шатун 4, складываясь в гармошку, сливаются в одну линию в плоскости чертежа. Исходя Из этого положения указанных звеньев, находим нулевые положе ния и остальных подвижных звеньев механизма. После чего снаЧала производим разметку траектории точки А ведущего кривоши
па через |
каждые |
30° его поворота, а затем |
разметку |
траекторий |
точек В |
II С механизма. В результате получим все двенадцать по |
|||
ложений |
звеньев |
механизма при условии |
равномерного |
вращения |
его ведущего звена. На рис. 56 показаны все эти положения, одно из которых очерчено на плане контурными линиями, а все осталь ные •— тонкими линиями.
В процессе работы транспортера при установившемся движе нии силами полезного сопротивления являются силы трения в на правляющих платформы. В кратковременные же моменты переме щения штучных грузов вдоль платформы к ним прибавятся и силы трения грузов о платформу. Обозначим через G,,., —вес платформы транспортера и через G,. —вес штучных грузов, одновременно на ходящихся на платформе. Тогда силы полезного сопротивления в
рассматриваемой здесь машине, |
соответственно, |
будут: |
|
|
|
|||||
а) при перемещении платформы вместе с грузом |
|
|
|
|
||||||
Л ; , = Л |
( G n , - G . ) , |
|
|
|
|
|
(100) |
|||
б) в моменты проскальзывания штучных грузов вдоль плат |
||||||||||
формы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P"nc-fi(Gn,^- |
|
G,.) + |
f2Gr, |
|
|
|
|
(101) |
||
где / i — коэффициент трения |
в |
направляющих |
платформы; |
|
|
|
||||
/г— коэффициент трения |
на поверхности |
платформы. |
|
|
|
|||||
|
|
По данным, |
вычисленным |
|||||||
|
|
согласно |
уравнениям |
|
(100) |
|||||
|
|
и (101), на рис. 57 построена |
||||||||
|
|
диаграмма |
Р |
п с — Р |
п |
с |
{t) с |
|||
|
|
п о л е з н ы х |
|
сопротивлений |
||||||
|
|
инерционного |
транспортера. |
|||||||
|
|
Масштаб |
р |
р |
по оси |
|
орди |
|||
|
|
нат |
диаграммы здесь |
также |
||||||
|
|
выбран |
произвольно, |
а |
мас |
|||||
|
|
штабы [А, и (л? |
по оси |
абс |
||||||
|
|
цисс — определяются, |
|
соот |
||||||
|
|
ветственно, |
по |
формулам |
(4) |
|||||
|
|
и |
(5) |
в |
зависимости |
от |
па- |
|||
Р И С 57 |
|
раметров |
п |
х и |
L . |
|
|
|
62
Далее, исходя из уравнении:
' М | , с . = Рт, г-тт-'-- [кГм], |
(102) |
находим значения приведенных моментов сил полезных сопротив лений для .каждого из положений звеньев механизма. Соответствен но, имеем:
М= Р г
|
Ml'J |
ПСЦ |
у |
|
|
|
(103) |
|
/VI |
> |
3 |
|
|
МО, |
,• |
|
|
|
1/, |
|
П С , , |
П С „ |
у |
|
|
|
А |
где |
/• — длина кривошипа 1 в |
м; |
|
Vc |
— линейная скорость точки С механизма для различных |
||
|
положений его звеньев; |
||
V , |
—линейная скорость точки А механизма. |
||
По |
данным, полученным |
согласно уравнениям (103), в обыч |
ном порядке строим диаграмму приведенных моментов сил полез ных сопротивлений механизма. На рис. 58 показана диаграмма
Рис. 58
М„сM„c(t). Масштабы диаграммы, соответственно, суть р,Л ( по оси ординат и ц,, или ^ — по оси абсцисс.
Затем, одним из известных нам приемов, определяем площади на отдельных участках диаграммы Мпс. Пусть эти площади, соот-
63
ветственно, будут 5, и S2. Тогда среднее значение ординаты bfoli диаграммы определится из выражений;
|
ПС |
i |
l |
l |
(.10-1) |
Н абсолютное значение |
этого |
момента |
составит: |
|
|
пс 1 |
.11 пс |
' м |
S t |
-I- S , [кТм]. |
(Ю5) |
Условимся теперь, что приток движущих сил в период устано вившегося движения, н течение всего цикла работы, является по стоянным по величине. Откуда, в свою очередь следует, что при этих условиях будет иметь место следующее равенство
:Л*с р |
= 1 аЛ| - |
5» [кГм|. |
|
(106) |
пс |
1 |
|
|
|
Это означает, что при заданных здесь условиях работы |
значение |
|||
приведенного момента движущих сил равно среднему |
значению |
|||
такого же момента сил полезных |
сопротивлении. На рис. 58 по |
|||
строена диаграмма М л в = M l t ( t ) |
в заданных масштабах |
цЛ ( |
и \ i t |
|
или ц ? . |
И М1н, построенных указанным |
|
||
На основе диаграмм УИп с |
здесь |
|||
способом, по методу графического |
интегрирования могут |
быть по |
лучены диаграммы работ инерционного транспортера.
На рИс. 59 дано построение диаграмм работ рассматриваемого
//' 12'
Рис. 59
здесь инерционного транспортера. Из чертежа видно, что диаграм
ма Лп с |
получается при последовательном |
проведении |
прямых ли |
ний на |
каждом из участков диаграммы, |
параллельно |
соответст- |
64
вующйм'лучам, начиная 413 |
точки О начала координат. Диаграмма |
A1U имеет строго линейный |
характер закономерности и получается |
путем |
проведения |
из точки О начала координат наклонной под уг |
|
лом а |
к оси абсцисс. При таком построении |
масштаб р. ., диаграм |
|
мы по оси ординат |
определится из обычного |
уравнения: |
|
|
|
!хл = !Ал/ !\-Н [кГм/мм]. |
(107) |
Масштабы п., и \х. диаграм!М по оси абсцисс оставлены без изме
нения.
После этого определяем значение Е0 кинетической энергии ме
ханизма при нулевом положении |
его |
звеньев. |
Имеем: |
£ о = ' % |
„ ^ |
[кГм], |
(108) |
где w —приведенная масса всех подвижных звеньев механизма,
в нулевом положении, отнесенная к точке А ведущего кривошипа.
Значения кинетической энергии механизма для остальных по ложений его звеньев находим из выражения:
Е. |
J0 I А. |
А„ |
(109) |
Соответственно, имеем:
Е^Е0 + АдП1 А
п
= Е0 -\- А
(ПО)
|
|
Еи = Ео |
+ |
||
|
|
'12 |
Е0 |
+ |
|
|
|
|
|
||
По данным, |
вычисленным |
|
|||
согласно этим |
выражениям, |
||||
в обычном порядке |
строим |
||||
диаграмму |
кинетической |
|
|||
энергии |
механизма |
инерци |
|
||
онного |
транспортера. |
Диа |
|
||
грамма |
эта, построенная |
со |
|
||
ответственно |
в масштабах |
||||
pt и |
[А э , |
приведена |
на |
рис. 60.
Построенные таким обра зом диаграммы разного ви да достаточно полно харак теризуют условия работы механизма инерционного
5-977
Апя_-А А„а_~Апс,,
4 S б |
7 8 9 10 11 |
L |
|
Рис. |
60 |
65
транспортера. Поэтому на осноёе использования некоторых данных, вытекающих из этих диаграмм, могут быть непосредствен но решены отдельные задачи динамики рассматриваемой здесь ма шины. В частности, они могут быть использованы при определении действительных значений коэффициентов периодической неравно мерности машины, расчете маховых масс, удовлетворяющих задан ным значениям неравномерности хода и т. д. Но решение всех этих задач не входит в программу данной работы. Поэтому вопро сы эти здесь не рассматриваются.
12. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ГРАФО-РАСЧЕТНЫХ РАБОТ
Из приведенного |
выше анализа видно, что в процессе |
обра |
ботки индикаторных |
диаграмм и диаграмм сил полезных |
сопро |
тивлений выясняются |
многие вопросы, связанные с условиями ра |
боты машины при установившемся движении. Как мы видели, в про цессе обработки этих диаграмм устанавливаются закономерности
изменения значений приведенных моментов и работ движущих |
сил |
|
и сил |
полезных сопротивлений, значений кинетической энергии |
ма |
шины |
и некоторых других силовых параметров на протяжении |
все |
го цикла работы при установившемся движении. Эти закономерно сти позволяют достаточно подробно осветить многие вопросы си лового напряженного состояния машины в процессе работы.
Из анализа также следует, что для разных видов и типов ма
шин, в зависимости от характера |
рабочего процесса, |
происходяще |
го в них, приходится подходить к |
учету исходных |
составляющих |
сил по-разному. Поэтому, как мы видели, предварительно необходи мо самым тщательным образом ознакомиться с условиями работы каждой конкретной машины. Однако, задача эта не такая простая, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что для пра вильного учета исходных сил требуется знание технологии произ водства, режимов работы машин и некоторых других вопросов, связанных с практикой эксплуатации данной конкретной машины.
Из сказанного следует, что вопросы правильного учета исход ных силовых факторов для разных типов машин являются доста точно сложными и трудно осваиваются студентами. Поэтому для
закрепления |
полученных знаний по вопросам работы заданных сил |
|
в машинах, |
студентам машиностроительных и механических |
спе |
циальностей, высших учебных заведений обычно выдаются |
специ |
|
альные задания по обработке индикаторных диаграмм, или |
диа |
грамм сил полезных сопротивлений. Задания эти выдаются либо в виде специальных графо-расчетных работ, либо в качестве отдель
ных разделов курсовых проектов по теории механизмов и |
машин. |
||
В качестве приложения к данной работе |
приводятся |
задания |
|
на изучение и исследование условий силового |
напряженного |
со |
|
стояния машин разных видов и типов. Задания |
эти рассчитаны |
на |
|
индивидуальное решение задачи построения и |
обработки |
всех .ос- |
66
новных видов силовых диаграмм.Строятся й анализируются: диа граммы движущих сил и сил полезных сопротивлений; диаграммы приведенных моментов движущих сил и сил полезных сопротивле ний; диаграммы работ движущих сил и сил полезных сопротивлений; диаграммы изменения кинетической энергии.
Задания выполняются на листе формата а2. На чертежах сохраняются все линии построения. Контурными линиями показы ваются очертания отдельных деталей машины, одно положение звеньев механизма привода, кривые всех основных видов диаграмм. По возможности диаграммы размещаются на чертеже одна под другой в порядке последовательности их построения.
Выполнение задания сопровождается составлением пояснитель ной записки. В записке дается краткое изложение работы, приво дятся все необходимые формулы и расчеты.
Надписи на чертеже выполняются только стандартным (нор мальным) шрифтом. Штамп располагается в- правом нижнем углу листа.
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1.Теория механизмов и машин. Программа, методические указания. «Выс шая школа», 1969.
2.Теория механизмов и машин. Сборник контрольных работ и курсовых проектов. Минск, 1970.
3.Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование. Расчет машинно го агрегата. М., 1959.
4.Руководство к выполнению домашних расчетно-графических работ по
теории механизмов и машин. Л., |
1961. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
" 5. |
Руководство по курсовому проектированию для студентов механических |
|||||||||||||||
специальностей. Расчет машинного агрегата. Л., |
1962. |
|
|
|
|
|
||||||||||
6. |
Курсовое |
проектирование по теории механизмов и машин. Л., |
1966. |
|
||||||||||||
7. |
Курсовой |
проект |
по |
теории механизмов |
и машин. Свердловск, |
1967. |
|
|||||||||
8. Методические указания к курсовому проекту по теории механизмов и ма |
||||||||||||||||
шин. Саратов, 1966. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
9. |
Краткие методические указания и задания на курсовые проекты по |
тео |
||||||||||||||
рии механизмов и машин. «Высшая школа», |
1964. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
10. |
А п т о в и ль |
А. М., Я в о р с к а я |
А. Р. Руководство к выполнению |
кур |
||||||||||||
сового |
проекта по теории механизмов и машин. М., |
1966. |
|
|
|
|
|
|||||||||
П. |
Д а в ы д о в |
Я. С. Движение |
механизмов |
под действием |
сил. |
«Транс |
||||||||||
порт», |
1966. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12. |
К о с т р ы к н н |
М. И., В е л и ч к о |
Л. М. Методические |
указания |
и |
про |
||||||||||
ектные задания |
по теории механизмов |
и машин. Курск, 1970. |
|
|
|
|
|
|||||||||
13. |
П о п о в |
Д. А., В ы с о ц к и й |
М. Н. Задачи |
теории механизмов и |
машин |
|||||||||||
в расчетах танков и задания для |
выполнения расчетных графических |
работ, |
1959. |
|||||||||||||
14. |
Ш р а е р |
А. Б. Методическое пособие для выполнения курсового проекта |
||||||||||||||
по курсу «Теория и проектирование механизмов», 1961. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
15. Ко р е и я ко |
А. С, |
Кр ем ен ш т е й н |
Л. И. и др. Курсовое |
проектиро |
||||||||||||
вание |
по теории |
механизмов и машин. Изд. «Машиностроение», |
1964. |
|
|
|
||||||||||
16. |
Б е з в е с е л ь н ы й |
Е. С. Сборник |
задач |
и заданий по теории |
механизмов |
|||||||||||
и машин. Изд. ХГУ, |
1958. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
17. Б е з в е с е л ь н ы й |
Е. С. Атлас по |
теории |
механизмов |
и |
машин. |
Изд. |
||||||||||
ХГУ, |
1954. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18. К л и г м а н И. Н., |
Л а б е ц к и й Л. И., |
3 б р и ц к и й В. Л. |
Сборник |
рас |
четно-графических заданий по технической механике. Изд. Киевского университе та, 1964.
5* |
6Т |
Ш. Ю д и н |
В. А. Проектирование |
кинематических схем |
мех^йЬзмов. |
|
Йзд. |
||||||||||||||||||
^Искусство», 1963. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
20. |
А р т о б о л е в с к и й |
С. |
И. Курсовое |
проектирование |
по теории |
меха |
|||||||||||||||||
низмов |
и машин. Изд. «Советская наука», |
1955. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
21. |
К о л ь м а и - И в а п о в Э. Э. Атлас |
и краткие |
указания |
к курсовому |
про |
||||||||||||||||||
ектированию по теории механизмов и машин. МИХМ, |
1947. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
22. |
К. о с т ю к |
Д. |
И., |
|
Г о л д а е в а |
О. |
И., |
Я к о в л е в |
10. |
Б. |
Руководство |
||||||||||||
к курсовому проектированию по теории механизмов |
и машин. |
Изд. ХГУ, |
|
1959. |
|||||||||||||||||||
23. |
В е й ц |
В. Л. Динамика |
машинных |
агрегатов. |
«Машиностроение», |
1969. |
|||||||||||||||||
24. |
В е й ц В. Л. Динамические расчеты |
приводов |
машин. «Машиностроение», |
||||||||||||||||||||
1971. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25. |
Д а в ы д о в Б. Л., С к о р о д у м о в |
Б. А. Статика |
и динамика |
машин в |
|||||||||||||||||||
типичных режимах |
эксплуатации. Машиностроение, |
1967. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
26. |
Б р е м е р |
Г. И. |
Учебное |
пособие |
по теории |
и расчету |
дробильных |
ма |
|||||||||||||||
шин. М., |
1970. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27. |
В о л к о в и и с к ни |
В. А. н др. |
Мельницы-вентиляторы. «.Энергия», |
|
1971. |
||||||||||||||||||
28. |
Л е в е н с о н |
Л. |
Б., |
Ци г е л ь с кип |
П. |
М. |
Дробильно-сортировочные |
||||||||||||||||
машины |
|
и установки |
для |
переработки |
каменных |
материалов, |
1952. |
|
|
|
|
||||||||||||
29. |
Д у р н о в |
П. И. |
Насосы |
и компрессорные машины. Машгпз, |
1960. |
|
|||||||||||||||||
30. |
3 и а м е и с к н й |
Г. М. |
Насосы, |
|
компрессоры, |
вешпляторы. |
Гостехиздат |
||||||||||||||||
Украины, |
1951. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31. |
К и с е л е в |
В. II. Насосы, |
компрессоры |
и |
вентиляторы. |
Метал.чургиздат, |
|||||||||||||||||
1961. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32. |
Г р и г о р ь е в |
С. Н., |
Щ е т и и и п |
Н. В. Тепловые |
двигатели |
и |
компрес |
||||||||||||||||
соры. Трансжелдориздат, |
1959. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
33. |
Ф р е н к е л ь |
М. И. Поршневые |
компрессоры. Теория, |
конструкции |
и |
ос |
|||||||||||||||||
новы проектирования. «Машиностроение», |
1969. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
З А Д А Н И Я НА ГРАФО - РАСЧЕТНЫЕ
Р А Б О Т Ы