Уравновешивание инерционных нагрузок

Лекция№6

Горизонтальное расположение ползуна.

Вертикальное расположение ползуна.

Ползун находится ниже центра вращения кривошипа. Угол между осью X и вектором силы тяжести равен. Схема механизма для данного варианта вместе с приложенными силами приведена на рис. 5.7.

Рис.5.7

Преобразуя вышеприведённые зависимости получим: (5.14)

Здесь (рис.5.7) (5.15)

— динамическое усилие на ползуне от действия внешних сил и сил инерции.

. (5.16)

Если в рассмотренном положении механизма усилие P направлено против оси X, то подставляем его величину в зависимость (5.16) со знаком “–”.

Так как внешние силы и инерционные нагрузки, приложенные к шатуну и кривошипу, не учитываются:. (5.17)

В проекциях на оси X,Y системы координат

. (5.18) Полная величина реакции (по модулю). (5.19)

Уравновешивающий момент на валу кривошипа

. (5.20)

Знак “+” в результатах при расчете по формуле (5.20) означает, что — движущий момент, знак “–” - момент сопротивления.

Ползун находится слева от центра вращения кривошипа. Угол между осью X и вектором силы тяжести равен. Схема механизма для данного варианта вместе с приложенными силами приведена на рис.5.8.

Рис.5.8

Преобразуя зависимости, приведенные в разд. 2, получим

. (5.21)

Здесь определяется по зависимости (5.15).

– динамическое усилие на ползуне от действия внешних сил и сил инерции. (5.22)

Величину P подставляем в зависимости со знаком “+”, если в данном положении механизма она направлена по оси X, и со знаком “–”, если против оси X. Реакции момент определяются по зависимостям (5.17), (5.18), (5.20), (5.20) с использованием зависимости (5.22).

По результатам расчетов можно построить годограф реакции (рис. 5.9) и графики и, в зависимости от угла поворота кривошипа (рис. 5.10; 5.11). Зная в каждом положении величину М₁, можно найти его среднюю величину М_СР за цикл и определить ориентировочную величину необходимой мощности на кривошипе (в ваттах) N= М_СР* _СР

В одном из положений механизма можно построить проверочный план сил для ползуна (рис. 5.12). Должно выполняться условие равновесия сил:

. (5.23)

Рис.5.9

Рис.5.10

Рис.5.11

Рис.5.12

Механизм является уравновешенным, если, работая на установившемся режиме, он действует на фундамент с некоторыми постоянными по величине и направлению силами и моментами. В действительности звенья движутся с переменными скоростями, а траектории их точек непрямолинейны. Кроме того, неизбежные погрешности изготовления и монтажа. Неоднородность материала и деформации звеньев вызывают смещение центра масс S системы. Указанные обстоятельства вызывают динамические нагрузки в кинематических парах, звеньях, приводят к вибрациям и нарушению плавности движения. Массы звеньев, силы инерции которых вызывают дополнительные нагрузки на опоры, называются неуравновешенными массами. Устранение или уменьшение дополнительных динамических нагрузок на опоры механизма называют уравновешиванием масс. Особенное значение уравновешивание имеет при больших скоростях вращения,так как величины инерционных нагрузок пропорциональны квадрату угловой скорости ведущего звена механизма.