Основные режимы движения машины.

Date: 2015-10-07; view: 439.

Откуда

(7.6)

Это и есть уравнение движения в дифференциальной форме, по­скольку искомая переменная величина — угловая скорость на­чального звена механизма - стоит под знаком производной. При пользовании уравнением (7.6) надо помнить, что суммарный при­веденный момент , а также производная суть величины алгебраические и подставляются со своими знаками.

В том случае, когда исследуется механизм, имеющий (например, зубчатый механизм с круглыми колесами), уравнение его движения упрощается и приобретает такой вид:

(7.7)

Уравнение движения в дифференциальной форме (7.6) может быть получено также и из уравнений Лагранжа II рода [2], [4].

Для определения углового ускорения начального звена используем уравнение (7.6), решим его относительно :

(7.8)

Величины и подставляются в уравнение (7.8) со своими знаками. Если угловое ускорение получится со знаком, проти­воположным знаку угловой скорости , то это значит, что началь­ное звено механизма движется замедленно.

Производная подсчитывается или численным дифферен­цированием на ЭВМ, или графическим дифференцированием (см. § 4.2). Другой значительно более точный (но и более трудоемкий) способ определения производной можно найти в литературе

(см.: Минут С. Б. Об определении производной приведенного мо­мента инерции массы звеньев механизма// Науч. тр. МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1970; Зиновьев В. А., Бессонов А. П. Основы динами­ки машинных агрегатов. М., 1964).

Рис. 7.2

При установившемся режиме III скорость главного вала изменяется периодически. В частном случае скорость может быть постоянной. В установившемся режиме работает большинство энергетических и технологических машин. Часто установившееся движение череду­ется с разгонами (при повышениях скоростного режима II) и торможе­ниями (при понижениях скоростного режима IV). Так работают, на­пример, автомобильный двигатель и различные другие транспорт­ные машины. Многие механизмы в установившемся режиме вообще не работают. Это особенно характерно для целого ряда приборов (реле, контакторы и т. п.). Их механизм во время срабатывания (режим VI) переходит из одного положения в другое, не совершая замкнутого повторяющегося кинематического цикла.

Неустановившийся режим движения машины имеет место тогда, когда ее пускают в ход и она, набирая скорость, выходит на установившийся режим, а также тогда, когда для остановки маши­ны ее двигатель выключают и она продолжает двигаться за счет накопленного запаса кинетической энергии; при этом машина посте­пенно теряет скорость из-за действия сил трения или каких-либо других сил сопротивления, в том числе и специальных тормозных сил. В этих случаях необходимо знать, насколько быстро проис­ходят переход из неподвижного состояния в рабочее и обратный переход до полной остановки. Применительно к транспортным машинам изучение обратного перехода особенно важно для надеж­ного расчета длины тормозного пути. Исследование неустановив­шегося режима движения дает возможность определить время сра­батывания механизма, что абсолютно необходимо для проектиро­вания многих приборов, таких, как фотозатворы, средства автома­тической защиты и др.

Разгоны (разбеги) и торможения могут происходить с большим ускорением. Это вызывает значительное динамическое нагружение механизма, что, в свою очередь, может привести к перенапряжени­ям и даже к поломкам.

Во время разбега и выбега угловая скорость многих машин проходит через критическую (резонансную) зону. Во избежание динамической перегрузки механизма и возможной аварии проход этой зоны должен быть достаточно быстрым, что надо обеспечить при проектировании, сделав расчет обеих фаз неустановившегося режима. Решение многих других динамических задач также связано с исследованием этого режима.

Таким образом, изучение неустановившихся (переходных) про­цессов весьма существенно для грамотного динамического проек­тирования механизма, машины или прибора.

Для определения закона движения механизма при неустано­вившемся режиме должны быть известны следующие исходные данные: кинематическая схема механизма; характеристики геомет­рии масс всех подвижных звеньев; механические характеристики сил и моментов; начальные условия движения. Последнее важно для исследования именно неустановившегося режима.

Рассмотрим механизм, нагруженный силами и моментами, кото­рые являются функциями только перемещения своих точек приложе­ния. Пусть приведенный момент инерции рассматриваемого меха­низма имеет переменную величину . Требуется определить зависимость скорости начального звена от его угла поворота, т. е. . Подобная задача является весьма распространенной. В каче­стве примеров можно привести механизмы дизель-компрессоров, буровых станков и подъемных кранов с приводом от двигателей внутреннего сгорания, различных устройств с пневмоприводом, приборов с пружинными двигателями и др.