1. Поступальна кп (рис.9.7).
|
Рис. 9.7
При силовому розрахунку з урахуванням|з врахуванням| тертя в поступальній КП визначаються:
реактивний момент Mij
величина реакції Fij ;
напрям вектора Fij ;
відомі: точка додатку сили - геометричний центр кінематичної пари A1п. і коефіцієнт тертя ковзання f .
Повна|цілковита| величина реакції в КП дорівнює векторній сумі
|
де - сила тертя ковзання, j - кут тертя, f - коефіцієнт тертя ковзання (tg j » f, оскільки j мало).
Якщо tg j » f => 0, то Fij => F nij, тобто до вирішення без урахування тертя.
Число невідомих в поступальній КП при силовому розрахунку з урахуванням тертя збільшилося і рівне ns = 3.
2. Обертальна кп
Силовий розрахунок з урахуванням|з врахуванням| тертя є|з'являється| моделлю КП більш високого рівня, з|із| більшим ступенем|мірою| наближення моделі до реальної КП. При цьому відомі геометричні розміри елементів КП (радіуси цапф) і коефіцієнт тертя ковзання. Оскільки|тому що| в реальних парах є|наявний| зазори, то на розрахунковій схемі (рис.9.8) пару представляють|уявляють| як вищу.
|
Рис. 9.8
При силовому розрахунку з урахуванням|з врахуванням| тертя в обертальній КП визначаються:
напрям реакції Fij ;
величина реакції Fij ;
величина сили тертя Fтр ij;
відомо: лінія дії нормальної складової проходить через центр КП точку B1в., коефіцієнт тертя ковзання, радіус цапфи ri » rj .
Момент тертя в КП
|
3. Вища кп.
У вищій парі два відносні рухи - ковзання і перекочування. Тому тут мають місце два види тертя - тертя ковзання і тертя кочення (Рис. 9.9).
|
Рис. 9.9
При силовому розрахунку у вищій КП визначаються:
величина реакції Fij ;
напрям реакції Fij ;
момент сил тертя Мтрij
відомі:
точка додатку сили - точка контакту робочих профілів кінематичної пари С2вп;
напрям нормальній складовій Fnij - контактна нормаль до профілів (розміри і форма профілів задані);
напрям тангенціальній складовій Fтрij - дотична до профілів в точці контакту;
коефіцієнти тертя кочення до і ковзання f.
Повна|цілковита| величина реакції в КП дорівнює векторній сумі
|
Число невідомих у вищій КП при силовому розрахунку з урахуванням тертя збільшилося з ns = 1 до ns = 3 ( оскільки в парі є два види тертя).
Силовий розрахунок механізмів з урахуванням|з врахуванням| сил тертя.
Постановка завдання силового розрахунку: для досліджуваного механізму при відомих кінематичних характеристиках і зовнішніх силах, а також розмірах елементів КП і величинах коефіцієнтів тертя в них, визначити врівноважуючу силу або момент (силова дія, що управляє) і реакції в кінематичних парах механізму.
Методи вирішення завдань силового розрахунку з урахуванням тертя :
складання загальної|спільної| системи рівнянь кінетостатики з|із| рівняннями для розрахунку сил і моментів сил тертя з|із| числом рівнянь відповідним числу невідомих;
метод послідовних наближень: на першому етапі вирішується|розв'язується| завдання|задача| кинетостатического| розрахунку без урахування тертя і визначаються нормальні складові реакцій, по ним розраховуються сили тертя і визначаються реакції з урахуванням|з врахуванням| тертя.
Примітка|тлумачення|: силовий розрахунок з урахуванням|з врахуванням| сил тертя можна проводити на тих етапах проектування, коли вже визначені розміри елементів КП, матеріали ланок, створюючих пари, класи чистоти робочих поверхонь КП, вид мастила|змащування| і швидкості відносних рухів, тобто параметри по яких можна визначити коефіцієнти тертя. Докладніше|детальний| з|із| силовим розрахунком механізмів з урахуванням|з врахуванням| тертя можна познайомиться в підручнику|посібнику| [ 9.1 ] і в допомозі|посібнику| [ 9.5 ].
Поняття про ККД механічної системи.
Коефіцієнтом корисної дії або ККД механічної системи називають відношення роботи сил корисного опору до роботи рушійних сил за цикл ( або ціле число циклів ) сталого режиму роботи.
ККД механізму характеризує його ефективність при перетворенні енергії, визначає співвідношення отриманої|одержувати| на виході корисної енергії і енергетичних втрат в механізмі на тертя, перемішування масла|мастила|, вентиляцію, деформацію ланок і ін. Величину ККД можна розрахувати по наступній|слідуючій| залежності:
|
Рис. 9.10
де Ai - робота рушійних сил, Aj - робота сил корисного опору, h - коефіцієнт корисної дії, у - коефіцієнт втрат.
Робота рушійних сил за цикл
|
робота сил корисного опору за цикл
|
де Мдср і Мcср - среднеинтегральные значення рушійного моменту і моменту сил опору
j in,j jn і j i0, j j0 - значення кутових координат ланок i і j,соответственно на початку і в кінці циклу.
Підставимо ці вирази у формулу для ККД і отримаємо|одержуватимемо|
де uji - передавальне відношення механізму.
ККД механічної системи при послідовному і паралельному з'єднанні|сполученні| механізмів.
при послідовному з'єднанні|сполученні| (Рис. 9.11) весь потік механічної енергії проходить послідовно через кожен з механізмів
при паралельному з'єднанні механізмів i і j (Рис. 9.12) потік механічної енергії ділиться на дві частини: частина що проходить через механізм i позначимо µ, а частина що проходить через механізм j Ю b, причому µ +b = 1.
|
Контрольні питання до лекції 9.
1. Розкажіть|розказуйте| про цілі і методи віброзахисту машин і механізмів ? (стр.1)
2. Проаналізуйте силову взаємодію двох тіл, до одного з яких прикладена зовнішня сила що змінюється по гармонійному закону ? (стор. 1-2)
3. Визначите область ефективності віброізолятора ? (стор. 2-3)
4. Визначите область ефективності динамічного гасителя ? (стор. 3-4)
5. Як здійснюється налаштування динамічного гасителя ? (стор. 3)
6. Дайте визначення процесу тертя, перерахуєте види тертя ? (стор. 5)
7. Зобразите|змальовуватимете| силову картину в плоскій кінематичній парі (обертальною, поступальною і вищою) при обліку|урахуванні| тертя ? (стор. 6)
8. Опишіть особливості силового розрахунку механізмів при обліку|урахуванні| тертя ? (стор. 8)
9. Що називають коефіцієнтом корисної дії механічної системи ? (стор. 8-9)
10. Як визначається ККД механічної системи при послідовному і паралельному з'єднанні|сполученні| елементів ? (стор. 9-10)
Метричний синтез типових механізмів важелів
Метричний синтез типових механізмів важелів.
Під метричним синтезом або проектуванням механізмів розуміють визначення лінійних розмірів і кутових положень|становищ| ланок за умовами робочих положень|становищ| і переміщень вихідної ланки. До вирішення завдань|задач| метричного синтез приступають після|потім| визначення структури механізму - вибору його структурної схеми. У нашому курсі розглядаються|розглядують| тільки|лише| прості типові четырех-| або шестизвеные| механізми важелів.
Структурні схеми простих типових механізмів.
|
Мета|ціль| і завдання|задачі| метричного синтезу механізмів.
Мета метричного синтезу механізму - визначення розмірів механізму і положень його вхідної ланки що щонайкраще задовольняють заданим умовам і що забезпечують якнайкраще (оптимальне) поєднання якісних показників.
З|із| безлічі можливих завдань|задач| вирішуваних|рішати| при метричному синтезі найбільш поширені:
синтез по декількох заданих положеннях|становищах| вихідної ланки (завдання|задача| позиціонування|позиціювати|), коли не важливо|поважно| по якому закону відбувається|походить| перехід з|із| одного положення|становища| в інше;
синтез по заданому закону руху вихідної ланки (по функції положення|становища|, по першій або другій передавальній|передаточній| функції);
синтез по конкретних кінематичних параметрах: середній швидкості вихідної ланки, коефіцієнту нерівномірності середньої швидкості;
синтез за умовами передачі сил між ланками механізму - по допустимому куту|рогу| тиску|тиснення|.
Як обмеження або якісні показники при метричному синтезі механізмів використовуються:
умова проворачиваемости| ланок, тобто забезпечення для вхідної і (або) вихідної ланок можливості|спроможності| повороту на кут|ріг| більше 360 градусів;
допустимі кути|роги| тиску|тиснення|, тобто кут|ріг| між вектором рушійної сили, що діє з провідної ланки на ведену|відому|, і вектором швидкості точки її застосування не повинен перевищувати деяких допустимих величин, щоб|аби| виключити неприпустимо|недопустимий| великі величини реакцій в КП, низький ККД механізму, можливість|спроможність| його заклинювання (неможливість руху при будь-якій величині рушійної сили на вхідній ланці);
конструктивні обмеження на габарити механізму, тобто розміри ланок повинні забезпечувати вписування механізму в задані габаритні розміри;
точність забезпечення заданого закону руху або заданих положень|становищ| ланок механізму;
інші умови і вимоги визначувані умовами функціонування і експлуатації механізму.
Методи метричного синтезу механізмів.
Як і загальні|спільні| методи проектування, методи метричного синтезу умовно діляться:
графоаналітичні і аналітичні методи прямого синтезу (розроблені для типових і ряду|лави| спеціальних механізмів, частково розглянуті|розглядувати| нижче);
синтез методами аналізу:
оптимальноепроектирование|:
Градієнтні методи
метод випадкового пошуку
мінімізація поступок
комбіновані методи
інші;
автоматизація проектування.
Умови проворачиваемости ланок механізму.
Часто за умовами роботи потрібний, щоб|аби| вхідна і (або) вихідна ланки могли в процесі руху повертатися|обертатися| на кут|ріг| більше 360 градусів. Для забезпечення цього необхідно виконати деякі умови, які накладаються на співвідношення довжин ланок механізму.
Для чотирьохшарнірного механізму ці співвідношення сформульовані в правилі або теоремі Грасгофа:
Якщо сума довжин найбільшої і найменшої ланок менше суми два останніх і стійкою є найменша ланка, то механізм - двохкривошипний. Якщо нерівність виконується, але стійкою є ланка сполучене з найменшим, то механізм - кривошипне коромисло. У решті всіх випадків механізм - двохкоромисло.
Математично це можна записати так:
при L1 > L2 > L3 > L4, де Li привласнюється значення довжини ланки, що задовольняє цій нерівності
якщо L1 + L4 < L2 + L3 і L1 = l0, то механізм двохкривошипний;
якщо L1 + L4 < L2 + L3 і L1 = l1 або L1 = l3,то механізм кривошипне коромисло;
інакше механізм двохкоромисло.
Для кривошипно-ползунного| механізму умова існування кривошипа
Якщо умова виконується - механізм кривошипно-ползунный, немає - коромыслово-ползунный.
Поняття про коефіцієнт нерівномірності середньої швидкості і про вугілля тиску у важелі механизме.1.