Артоболевский И.И. - Теория механизмов и машин (1073999), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Силами непроизводственных сопротивлений, или силами вредных сопротивлений, будем называть те силы сопротивления, на преодоление которых затрачивается дополнительная работа сверх той, которая необходима для преодоления полезного сопротивления. Например, у двигателя внутреннего сгорания движущей силой являетзя давление расширяющегося газа на поршень. Силами сопротивления будут: сила трения в подшипниках и цилиндрах, сопротивление воздуха, сопротивление той рабочей машины, которая приводится в движение двигателем, н т. п.
При этом зо. противление рабочей машины, которая приводитея двигателем в движение, будет производственным сопротивлением, а вилы трения, сопротивление воздуха и т. д. будут непроизводственными сопротивлениями. 1 Необходимо отметить некоторую уеловность в разделении зил на силы движущие и силы сопротивления. Например, силы тяжести звеньев при подъеме их центров тяжести оказываются вилами сопротивления, а при опускании центров тяжести — силами движущими. Силы трения, возникающие в подшипниках, являются силами сопротивления, а силы трения, возникающие в точках контакта при обхвате ремнем шкива ременной передачи> являются силами движущими и т. д. Работа движущих сил называется иногда затрачиваемой работой, работа сил производственных сопротивлений — полезной работой и работа непроизводст. венных сопротивлений — вредной работой.
Глава 1о СИЛЫ ДВИЖУЩИЕ И СИЛЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СОПРОТИВЛЕНИИ 5 41. Диаграммы сил, работ н мощностей 1 . Силы движущие и силы производственных сопротивлений в зависимости от их физических и технологических характеристик могут быть функциями различных кинематических параметроз1 перемещений, скоростей, ускорений и времени. В теории механизмов мы предполагаем эти силы обычно известными и заданными в аналитической или графической форме.
В последнем случае— это диаграммы сил, работ или мощностей. зев га >а килы движтшив и силы сопротивлении Рассмотрим наиболее типичные диаграммы и связь этих диаграмм между собой. На рис. 10.1 представлена диаграмма чилы Р, которая дейст. вует на ведущее звено механизма убирающегося шасеи самолета при подъеме шасси. Сила Р дана в функции пути з точки ее приложения.
Имея диаграмму Р = Р (з) (рис. 10.1), можно построить диаграмму А А (з) работы А в функции пути з (рие. 10.2). В самом деле> работа Ать на интервале пути от начального положения 1 до любого последующего й равна *а Ац,= ~ Рс(з (10.1) где з> и зь — величины пути соответственно в положениях 1 и й. Следовательно, построение диаграммы А А (з) (рие, 10.2) сводится к интегрированию функции Р Р (з) (рис.
10.1). 1>)етод графического интегрирования л зм' Лгл Рас. >б.т. Диаграмме >еиасимо етн работа сиам от нута, посту>ми наа антеграроааааем Пас>римма. отображенной иа рне. ™>0.> Зо>,игм Рнс. >б.>, Диаграмма тааасимо. сж> силм от пути точка ее араао жеана был рассмотрен нами в 218, 8'. Так, на интервале от з, до з, работа Ам равна А,а = ~ Рб)З = Рзм, пл. !12'2) ° Р,т(2 в 2'), с> где пл. (12'2) — площадь, ограниченная кривой 1, 2' и прямыми 1, 2 и 2, 2' и измеренная в квадратных миллиметрах (на рно. 10.1 площадь заштрихована), а рз и ра — масштабы силы и пути.
Полученное значение А„отложено в масштабе рл на ординате в точке 2 диаграммы А А (з) (рис. 10.2) в виде отрезка (2 — 2'), Работа А„в интервале от з, до я, равна Ата = ~ Р б(з ме руре пл. (12'8'8) ме !4л (8- 8') (риш 10.2) и т. д. На рие. 10.3 дана диаграмма момента М, развиваемого на валу двигателя внутреннего сгорания, в функции угла >р поворота вала двигателя (диаграмма М М (ч>)).
Для поетроения диа- 1 41. Йидгрдммы сил, рдзор и мощноетеи мгз Рнс. 1В.С. Диаграмма аевнсиио сти радеем нераненого двигатели от угла поворота коренного вала, вмтроеииая интегрированием диа. граммы, ваосраженкод иа рас. 1В.З Рис. 1О.а. Диа рам ета момента на коренном валу порванного двигатели от угла по.
воРота норевного вала случаях эта зила нли момент могут быть заданы в функции времени й На рис. 10.5 показана диаграмма Р Р 0), характерная для многих рабочих машин Например, приближенно по такому Г гг Вме уса Рнс. 1В.а. Диаграмма ааеиснмо. стн моменте силы от времеви ев действия Рис, 1В.б, дквгрвмма аавасимо авв свдм ое вр-мевв ее деВствии закону измеияетоя сила тяги многих сельскохозяйственных машин.
Боли рассматривать процесо о момента трогания о места, т. е. о момента начала перемещения машины по полю, то сила тяги вначале быстро растет ао некоторого значения Р „(риа. 10.5), после чего умеиьшаетоя, приближаясь к некоторому постоянному значению Рр,о, соответствующему рабочемт времени движения машин. На рис. 10.6 показана аналогичная диаграмма М М (1) изменения момента М центрифуги в функции времени 1. Для построения диаграмм работ по диаграммам Р Р (у) и:М М (1) необходимо дополнительно знать зависимость перечгещения з от времени 1 или угла поворота 1р от времени 8, т.
е. граммы работы А А (ф) можно воспользоваться равенетвом Ать М 1(ф. (10.2) Таким образом, зздача сводится к интегрированию функций М М (1р) (рио. 10.3). Диаграмма функции А А (ф) дана иа рио. 10.4. 2'. В рассмотренных примерах сила Р н момент М были заданы в функции перемещений з и ф ведущих звеньев. В некоторых я 2!о га.
~а силы лвижиынв и анлы сопэотиалвнин зависимость а а (4 илн ~р у (1). Эти зависимости могут быть, например, экспериментально определены одновременное регистрацией силы Р или момента М в функции времени й Имея диаграммы Р Р(Г) н а з(Г), можно исключить из них время ! н построить диаграмму Р = Р (а), после чего построение диаграммы А = А (з) может быть сделано так, как указано выше. Аналогично, имея диаграммы М М (г) и ф = ~р ((), можно пост оить диаграмму М = М (~р) я по ней диаграмму А А (<р). Р . При экспериментальном исследовании машин в некоторых случаях записывается диаграмма мощности Р, потребляемой машиной в функции времени (, т. е.
диаграмма Р Р(1). Такую диаграмму мы получаем, например, при записннасамопишущем ваттметре мощности, потребляемой электродвигателем, приводящим в движение рабочую машину. По диаграмме Р = Р (1) можно построить диаграмму зависимости работы, А от времени 1 — диаграмму А А (1), так как работа Аы на интервале времени от 1а до гь равна св Аш ~ Рй.
1 (10.3) Таким образом, построение диаграммы А ° А (О сводится к интегрированию по времени диаграммы Р Р (1). Еалн дополнительно построены диаграммы з = а(1) илн диаграмма я = ~р (г), то, исключая время 1 из диаграмм А А (г) и з а (г1' или из диаграмм А = А (г) и ~р = «р (г), получаемдиаграмму А =* = А (а) илн А А (<р). Диаграммы Р = Р(а) илн М = М (<р)' могут быть получены дифференцированием диаграмм А = А (а1 нли А А (~р) по пути а или углу ~р, так как Р— и М= —. лА лл <ь кч (10.4) й 42.
Механические характеристики машин Р. При динамическом исследовании и расчете машин большое значение имеет вопрос о мощности, которая может быть развита машиной-двигателем при различных скоростях вращены ведомого вала, или о мощности, необходимой для приведения в движение рабочей машины при различных скоростях вращения ведомого вала. В большинстве машин момент на валу при различных скоростях вращения вала непостоянен. Во всех машинах при изменении скорости вращения изменяются динамические давления в кннематнческих парах, н, следовательно, меняются силы трения в инх.
В рабочих машинах при изменении скорости вращения ведущего вала изменяются производственные сопротивления, сопротивле.- ния среды и т. д. Эависнмость момента М, приложенного н вело. й ай. мехАнические хАРАктеРистики мАшин 2(! йй чмк 3$ -,л Зззрг Рис. !0.7.
Мезанические карактерестнкн злектродаигателн постоннмого тока с параллельнмм еозбу. мдением (зааисниость момента ро. тора и мощности от углоаой скорости ротора) Лге уг гзнйз Рис. 10.0. Меканическне зарак. теристики злектродаигателк постонниого тока с последовательимм еозбумдеиием (зааисимость момеата ротора и млдности от угло.
еой скорости ротора Так как мощность Р, момент М и угловая скорость 07 связаны соотношением Р Мбз, (10.5) то, зная зависимость М М (07), можно определить зависимость Р = Р (07). Зависимость Р = Р (07) также может быть названа механической характеристикой машины. 2'. Рассмотрим типовые механические характеристики машин- двигателей н рабочих машин.
Для машин-двигателей характерным является уменьшение вращающего момента М с увеличением угловой скорости 07. На рис. 10.7 н !0.8 показаны механические характеристики электродвигателей постоянного тока. На рис. 10.7 момент М = = М (07) изменяется линейно, а на рис. 10.8 — по более сложному закону. Кривые Р = Р (07) имеют параболический характер. На рис. 10.9 показана механическая характеристика водяной турбины.
Все механические характеристики вида М М (07) для машин-двигателей, показанные на рис. 10.7 — 10.9, являются нисходящими кривыми. На рис. 10.!О показаны механические характеристики асинхронного электродвигателя трехфазного тока. Эти характеристики имеют как нисходящий, так и восходящий участки кривой. По механическим характеристикам вида Р = Р (07) можно определить те угловые скорости, при которых двигатель развивает максимальную мощность Р.
3'. На рнс. 10.11 и 10.12 показаны механические характеристики рабочих машин — центробежного насоса н прядильной машины. мому валу машины-двигателя или к ведущему валу рабочей машины, от угловой скорости этих валов носит название механической характеристики машины. Таким образом, механическими характеристиками являются зависимости вида М = М (м) нли М = М (л), где л— частота вращения, измеряемая числом оборотов вала машины в минуту, равная и 3007/и. Гл.
11. Траииа В МВХДНИЗМАХ Как видно из характеристик, у рабочих машин момент М возрастает с увеличением угловой скорости, что объясняется, как это для гв„лад~я Рис. 10.!О. Мехавнческяе характеристи. кв асввхронного алектрадввгателя трехфазного тока е анде аааиснмоста момента на роторе н мощности от угловой скорости ротора указано выше, увеличением сил трения, сил сопротивлений обрабатываемых сред и объектов и т. д. Таким образом, все механические характеристики как вида М = М (От), так и вида Р = Р (01) для рабочих машин являются обычно восходящими кривыми.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
