Артоболевский И.И. - Теория механизмов и машин (1073999), страница 43

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 43)

Но эти вопросы являются предметом изучения в специальных курсах, так как при решении их необходимо применять методы теории упругости, а в теории механизмов и машин задачи Решаются обычно в предполоясении, что звенья механизмов являются абсолютно жесткими. зо4 гм е. вввдвнив з динлмичвскин анализ механизмов 2'. Первая из указанных задач динамики механизмов имеет своей целью определение внешних неизвестных сил, действующих на звенья механизма, а также усилий (реакций), возникающих в кинематических парах при движении механизма. К внешним силам, например, относится давление рабочей смеси (газа или жидкости) на поршень кривошипно-ползуиного механизма двигателя внутреннего сгорания, парового двигателя, компрессора, вращающий момент, развиваемый электродвигателем на валу рабочего механизма, н др.

Некоторые силы возникают в результате движения механизма. К этим силам, например, относятся силы трения прн движении, силы сопротивления среды и т. д. Некоторые силы, как, например, динамические реакции в кинематических парах, возникают при движении вследствие инерции звеньев. Изучение природы сил требует не только теоретического, но н экспериментального исследования. С помощью современных измерительных приборов можно весьма точно определять различные силы, действующие на отдельные звенья механизма, и выявлять нх зависимости от различных факторов. Если известны внешние силы, действующие на звенья механизма, и известны законы движения всех его звеньев, то можно методами, излагаемыми в механике, определить силы трения н реакции связей в кинематических парах, силы сопротивления среды, силы инерции звеньев и другие силы, возникающие при движении механизма, и тем самым произвести так называемый силовой расчет механизма.

К' первой задаче динамического анализа механизмов относится также вопрос об устранении дополнительных динамических нагрузок от сил инерции на опоры механизма соответствующим подбором масс звеньев. Этот вопрос рассматривается в теории уравновешивания масс в механизмах. Вторая задача имеет своей целью определение мощности, необходимой для воспроизведения заданного движения машины илн механизма, и изучение законов распределения этой мощности на выполнение работ, связанных с действием различных сил на механизм, а также решение вопроса о сравнительной оценке механизмов с помощью коэффициента полезного действия, характеризующего степень использования общей энергии, потребляемой машиной или механизмом, на полезную работу.

К этой же задаче относится вопрос об определении истинного движения механизма под действием приложенных к нему сил, т. е. задачи о режиме его движения, а также вопрос о подборе таких соотношений между силами, массами и размерами звеньев механизма или машины, при которых движение механизма или машины было бы наиболее близким к требуемому условию рабочего процесса. ~ Эта задача обычно носит название теории движения машины или механизма лод действием заданных сил. э эк задачи силового эасчята мвханнзмов 205 $ 39 Задачи силового расчета механизмов 1'. Как было указано выше ($ 38), силовой расчет механизмов заключается в определении тех сил, которые действуют на отдельные звенья механизмов при их движении.

Вопрос об определении сил имеет большое практическое значение для расчета на прочность отдельных деталей механизмов, для определения мощности, потребной для работы механизма, для определения трения в кинематических парах, для расчета на износ трущихся деталей в кинематических парах и т. д.

Зная силы, действующие на различные звенья механизма, конструктор может выбрать наиболее рациональные размеры звеньев, определить конструктивные их формы, необходимые для достаточной прочности деталей, обеспечить в кинематических парах достаточную смазку и т. д. До появления в технике быстроходных машин определение сил в механизмах велось без учета тех дополнительных сил, которые возникают при движении механизма. Такие расчеты носят название статических расчетов.

В связи с появлением в технике быстроходных машин стало необходимым учитывать и те силы, которые возникают при движении механизма н частозначнтельно превышают статические силы. Расчеты, в которых учитываются как статические, так и динамические нагрузки, носят название динамических расчетов. 2'. Определение сил, действующих на различные звенья механизма при его движении, может быть сделано в том случае, если известны законы движения всех звеньев механизма и известны внешние силы, приложенные к механизму. Поэтому общую задачу динамического расчета и проектирования новых механизмов и машин конструктор обычно расчленяет на две части. Сначала он задается приближенным законом движения входного звена механизма и внешними силами, на него действующими, определяет все необходимые расчетные усилия и по ним подбирает необходимые размеры, массы н моменты инерции звеньев.

Это— первая часть задачи. После этого конструктор приступает к решению второй части задачи, а именно, к исследованию вопроса об истинном движении спроектированного механизма, к которому приложены различные действующие на него силы. Определив истинный закон движения механизма, конструктор вносит в ранее проведенный расчет все необходимые исправления и добавления.

3'. Силовой расчет механизмов может быть произведен самыми .разнообразными методами. В теории машин и механизмов весьма широкое применение получил метод силового расчета механизмов на основе обыкновенных уравнений равновесия твердых тел. Сущность этого метода сводится к применению прн решении задач динамики уравнений равновесия в форме Даламбера. Как известно нз теоретической механики, для этого силу инерции, хзз гь. ь. ввкдвнив в диньмнчвскин анализ мвхьннзмов которая является противодействием ускоряемого тела, приложенным к телу, сообщающему зто ускорение, условно переносят на ускоряемое тело. Перенесенная сила уравновешивается со всеми остальными внешними силами, в том числе и с реакцнямн, действующими на это тело.

В примейеиии к механизмам сущность метода может быль сформулирована так: если ко всем внешним действующим на звено механизма силам присоединить силы инерции, то под действием всех этих сил можно звено рассматривать условно находящимся в равновесии. Таким образом, при применении принципа Даламбера к расчету механ — змов, кроме внешних сил, действующих на каждое звено механизма, вводятся в рассмотрение еще силы инерции, величины которых определяются как произведение массы отдельных материальных точек на их ускорения.

Нанравления этих сил противоположны направлениям ускорений рассматриваемых точек. Составляя для полученной системы сил уравнения равновесия и решая их, определяем силы,'действующие на звенья ' механизма и возникакяцие при его движении. Метод силового расчета механизма с использованием сил ннерцин и применением уравнений динамического равновесия носит иногда название кинетостатического расчета механизмов, в отличие от статического расчета, при котором не учитываются силы инерции звеньев.

$40. Силы, действующие на звенья механизма 1'. При работе механизма к его звеньям приложены внешние задаваемые силы, а именно: силы движущие, силы производственных сопротивлений, силы тяжести и др. Кроме того, при движении механизмов в результате реакций связей в кинематнческих парах возникают силы трения, которые можно рассматривать как составляющие этих реакций. Реакции в кннематических парах, так же как и силы трения, по отношению ко всему механизму являются силами внутренними, но по отношению к каждому звену, входящему в кинематическую пару, оказываются силами внешними. Реакции в кинематнческнх парах возникают не только вследствие действия внешних задаваемых снл на звенья механизма, но и вследствие движения отдельных масс механизма с ускорениями.

Составляющие реакции, возникающие от движеяия звеньев с ускорениями, можно считать дополнительными динамическими давлениями в кинематнческнх парах. Как было указано в $ 39, эти дополнительные динамические давления могут быть определены нз уравкений равновесия звеньев, если к задаваемым силам и реакциям связей добавить силы инерции. 2'. Будем называть в механизме движущими силами те силы, которые стремятся ускорить движение механизма.

Иначе, движущими силами будем называть те силы, приложенные к звеньям механизма, которые совершают положительную работу. $ 41. АилгРлммы сил, РАБОТ и мошноатвя ют Силами сопротивления в механизме будем называть те вилы, которые стремятся замедлить движение механизма. Иначе, силами сопротивления будем называть те силы, приложенные к звеньям механизма которые, совершают отрицательную работу. Силами производственного сопротивления, или силами полезного сопротивления, будем считать те силы сопротивления, преодоле ние которых необходимо для выполнения требуемого технологического процесса.

Характеристики

Список файлов книги