4.4. Уравновешивание машин на фундаменте

Уравновесить силы инерции отдельных звеньев механизма, совершающих поступательное и общее движения, никаким распределением масс невозможно, так как центры масс таких звеньев движутся по замкнутым кривым (или совершают возвратно- поступательное движение) и, следовательно, всегда имеет ускорение.

Однако уравновесить силы инерции всех звеньев механизма одновременно возможно. Это можно достигнуть следующими способами: при помощи противовесов и при помощи рационального размещения звеньев механизма.

Рассмотрим первый способ.

Р авнодействующая сил инерции всех звеньев механизма равна

F_и = -ma_s,

где m – масса всех звеньев механизма;

a_s – ускорение центра масс механизма.

Уравновесить эту равнодействующую, т.е. сделать её равной нулю, можно только сделав общий центр масс механизма неподвижным (a_s = 0). Это можно достигнуть установкой на звенья механизма ряда противовесов.

Рассмотрим этот способ на примере шарнирного четырехзвенника. Размещение противовесов ведем в следующей последовательности:

1.На продолжении (вниз) звена OA на некотором расстоянии l₁ от точки O устанавливаем противовес массой m_п1, таким образом, чтобы центр масс звена 1 вместе с противовесом совпал с неподвижной точкой O. Для этого должно быть соблюдено равенство

m_п1 l₁ = m₁l_OS1

Задаваясь из конструктивных соображений расстоянием l₁, легко определить массу противовеса

m_п1 =

2.На продолжении звена AB (вправо) на некотором расстоянии l₂ от точки B устанавливаем противовес массой m_п2 таким образом, чтобы центр масс звена 2 вместе с противовесом совпал с точкой B. Для этого должно быть соблюдено равенство

m_п2 l₂ = m₂l_BS2

Задаваясь расстоянием l₂, определяем массу противовеса

m_п2 =

3.На продолжении звена BC (вниз) на некотором расстоянии l₃ от точки C устанавливаем противовес m_п3 таким образом, чтобы центр масс звеньев 2 и 3 вместе с противовесами совпал с точкой C. Для этого должно быть соблюдено равенство

m_п3l₃ = m_Bl_BC + m₃l_CS3,

где m_B = m₂ + m_п2- масса звена 2 вместе с противовесом, центр которой совпадает с точкой B. Задаваясь величиной l₃, определяют

m_п3 =

Таким образом, центр масс звена 1 вместе со своим противовесом совпадает с неподвижной точкой O, центр масс звена 2 и 3 вместе с противовесами совпадают с неподвижной точкой C. Следовательно, центр всех масс будет также совпадать с неподвижной точкой (определять эту точку нет необходимости), и результирующая сил инерции будет равна нулю, т.е. на фундамент не будет оказывать давление дополнительные силы.

Необходимо отметить, что при уравновешивании при помощи противовесов уравновешиваются только силы инерции звеньев. Моменты сил инерции не уравновешиваются.

Лекция №5

Тема 5. Динамика машин.

Основные сведения. Динамическая модель машины. Приведение сил и моментов. Кинетическая энергия механизма .Приведение масс и моментов инерции. Уравнение движения машины Режимы движения машины. Неравномерность хода машины при периодическом установившемся движении. Регулирование хода машины. Колебания механических систем. Виды. Источники колебания и объекты виброзащиты. Влияние механических воздействий на технические объекты и на человека. Основные методы виброзащиты. Снижение виброактивности источника. Изменение конструкции объекта, виброизоляция, динамическое гашение колебаний, виброзащитные устройства.