3. Графоаналитический метод

Вычертив в масштабе μ_s кинематическую схему механизма компрессора при любом положении кривошипа, определяемом углом , можно определить перемещение кулисы 3 (или поршня) относительно его крайнего положения (рис. 9):

,

где – перемещение, снятое с чертежа, мм.

Для определения скорости кулисы в любом положении механизма необхо­димо построить план скоростей по векторному равенству:

,

где – скорость точки А кулисы; - скорость точки А камня кулисы; – относительная скорость; .

Тогда

,

где μ_V – принятый масштаб плана скоростей; – отрезок, изображающий на плане скоростей скорость точки А кулисы.

Чтобы определить ускорение кулисы в любом положении механиз­ма, необходимо построить план ускорений в масштабе μ_а по векторному равенству

,

где – ускорение точки А кулисы; – ускорение точки А камня кулисы; – относительное ускорение; .

Ускорение кулисы вычисляется по формуле

.

В этой формуле – отрезок, изображающий на плане ускорений ускорение точки А кулисы.

Порядок выполнения работы

1. Полученные от руководителя осциллограммы перенести на кальку с помощью карандаша, шариковой ручки или фломастера и рас­шифровать их.

2. Для заданного расчётного момента времени t_Р определить абсциссу и, построив ординаты всех трёх гра­фиков, соответствующие этой абсциссе, найти по ним значения пере­мещения, скорости и ускорения с учётом масштабов по осям ординат.

3. Для расчётного момента времени определить перемещение, скорость и ускорение по аналитическим выражениям.

4. Для этого же момента времени построить кинематическую схему механизма, план скоростей и план ускорений и определить таким образом перемещение, скорость и ускорение методом планов.

5. Все результаты определения S, V и a свес­ти в одну таблицу и написать выводы, отражающие причины расхожде­ния результатов расчёта тремя различными методами.

Лабораторная работа № 3 динамическая балансировка ротора

Цель работы: углубление знаний по разделу «Динамическое уравновешивание (балансировка) вращающихся звеньев (роторов)»; получение практических навыков са­мостоятельного экспериментального уравновешивания ротора путём подбора параметров противовесов на балансировочных установках резонансного типа.

Основные положения. Постановка задачи

Уравновешивание сил инерции и моментов сил инерции быстровращающихся роторов является одной из важных задач современной техники. Даже полностью сбалансированный при проектировании ротор после изготовления обладает некоторой неуравновешен­ностью, вызванной неоднородностью материала, отклонениями факти­ческих размеров и формы от их номинальных значений, погрешностями расположения опорных узлов. Такая неуравновешенность устраняется на специальных балансировочных установках (станках) и может быть как автоматической, так и неавтоматической.

При вращении любого тела вокруг оси в каждой i-й материальной точке этого тела (кроме точек, расположенных на оси вращения) воз­никает элементарная сила инерции dP_ui, равная по величине про­изведению массы dm_i этой точки на её ускорение а_i и направ­ленная в сторону, противоположную направлению этого ускорения.

Если векторная сумма всей совокупности этих элементарных сил инерции dP_ui = dm_ir_i² окажетcя не равной нулю или созда­ёт пару сил, ротор будет неуравновешенным, его опорные подшипники будут воспринимать дополнительные динамические нагрузки, компенсирующие главный вектор сил инерции и главный момент этих сил.

При высоких рабочих скоростях современных машин с не­достаточно хорошо отбалансированным ротором динамические нагрузки на опоры оказываются значительными. Они вызывают вибрации роторной машины в целом из-за перекладки зазоров и различной по разным направлениям податливости опорных узлов и корпуса, вследствие чего происхо­дят ускоренный износ подшипников, преждевременное усталостное разрушение деталей конструкции и другие нежелательные явления, снижаю­щие работоспособность и ресурс машины. Вибрации механизмов и машин оказывают вредное воздействие на организм человека.

Как известно, главный вектор и главный момент сил инерции мо­гут быть заменены (представлены) двумя скрещивающимися силами и , приложенными в любых двух заранее выбранных плоскостях I и II, перпендикулярных к оси вращения ротора (рис. 10). Следова­тельно, полная неуравновешенность ротора может быть интегрально представлена двумя точечными массами и в плоскостях I и II на некоторых расстояниях и от оси вращения. Центро­бежные силы инерции этих масс

, . (1)

Рис. 10. Схема действия сил на неуравновешенный ротор

Ясно, что уравновесить ротор можно, установив по одному противовесу (добавочной корректирующей массе) в каждой из плоскостей I и II, центробежные силы инерции которых скомпенсируют и , т.е. и .