Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ДЕТАЛИ МАШИН.doc
Скачиваний:
88
Добавлен:
08.05.2019
Размер:
10.31 Mб
Скачать

2.5.2. Уравновешивание механизмов. Основные понятия

При ускоренном движении звеньев механизма силовое воздействие машины на ее основание содержит динамические составляющие (силы инерции). При установившемся режиме динамические составляющие изменяются циклически, вызывают периодические возмущения и вибрацию. Для устранения вредного воздействия вибраций на механизм решается задача его уравновешивания, которая является задачей динамического проектирования механизмов.

Механизм, а также его звенья, уравновешены, если главный вектор и главный момент сил инерции равны нулю:

. (2.29)

Для звеньев, совершающих вращательное движение, это условие выполняется в случае, когда центр массы тела лежит на оси вращения, которая совпадает с одной из главных осей инерции.

Специальные мероприятия, выполняемые при проектировании механизма и ставящие своей целью достичь условия

,

называют статическим уравновешиванием (mί – массы звеньев; – ускорение центра масс звеньев механизма). Статическое уравновешивание – это действия, в результате которых центр масс системы подвижных звеньев рабочего механизма становится неподвижным. Достичь этого можно методом заменяющих масс.

Специальные мероприятия, при которых выполняется условие Мu = 0,

называют моментным уравновешиванием механизма. Оно проводится при условии, что предварительно выполнено условие статического уравновешивания.

Экспериментальное определение неуравновешенности вращающихся звеньев (тел) и ее устранение называется балансировкой. Она производится на специальных балансировочных устройствах (станках).

Статическая балансировка производится для тел с малой угловой скоростью вращения и малыми осевыми размерами по сравнению с диаметром (маховики, зубчатые колеса и др.). Для уравновешивания достаточно с противоположной стороны смещению центра масс от оси вращения поставить определенную дополнительную массу (противовес).

Динамическая балансировка производится для быстровращающихся тел и тел, у которых длина соизмерима или больше диаметра (роторы электродвигателей, турбины, насосы и др.) путем постановки противовесов (дополнительных масс) в двух произвольно выбранных плоскостях относительно центра масс.

2.6. Коэффициент полезного действия машин и механизмов

Энергия, подводимая к механизму в виде работы Ад движущих сил и моментов, расходуется на совершение полезной работы Ап.с, т.е. работы сил и моментов полезного сопротивления, а также на совершение работы Ат, связанной с преодолением сил трения в кинематических парах и сил сопротивления среды:

Ад = Ап.с + Ат.

Показателем полезного использования энергии, подводимой к механизму, является коэффициент полезного действия.

Механическим коэффициентом полезного действия (КПД) называют отношение работы, затрачиваемой на преодоление сил полезного сопротивления, к работе движущих сил за период, т.е.

η = Ап.с/ Ад . (2.30)

КПД показывает, какая доля механической энергии, подведенной к машине, полезно расходуется на совершение той работы, для которой машина создана. Чем больше КПД, тем совершеннее механизм и машина.

Показателем потери энергии в механизме является коэффициент потерь.

Механическим коэффициентом потерь называют отношение

φ = Ат/ Ад . (2.31)

Этот коэффициент характеризует, какая доля энергии, подведенной к машине, из-за различных видов трения превращается в теплоту и теряется, рассеивается в окружающем пространстве. Между коэффициентом потерь и КПД существует связь: φ = 1 – η. КПД и коэффициент потерь – важнейшие характеристики механизмов и машин.

В уравнении (2.30) работу сил можно заменить соответствующими значениями мощностей:

η = Рп.с/ Рд . (2.32)

КПД и коэффициент потерь определяются, когда механизм находится в установившемся движении. Если оно периодическое, то указанные коэффициенты представляют собой средние за цикл энергетические характеристики механизма.

При последовательном соединении механизмов общий КПД определяется как произведение КПД отдельных механизмов:

(2.33)

При параллельном соединении механизмов работа движущих сил приложена к общему приводу, а силы полезных сопротивлений к каждому отдельному механизму

.

КПД при параллельном соединении

(2.34)

Из (2.34) следует, что параллельное соединение механизмов выгоднее, чем последовательное, так как низкое качество данного механизма меньше влияет на общий КПД.