TMM_Leonov (514470), страница 15
Текст из файла (страница 15)
3.14, а,б).Для уравновешивания заменяющей массы m2A служит корректирующая масса mкор1. Для уравновешивания силы инерциипервого порядка Fин(I) (см. рис. 3.14,а) служат два противовеса4, которые вращаются в разные стороны с угловой скоростьюсоответственно w и –w кривошипа. Таким образом, углы поворота противовесов 4 равны углу поворота кривошипа 1γ = ϕ.∑FинРазвиваемая каждым противовесом сила инерции (первой гармоники) Fур(I) может быть разложена по координатам X и Y. Проекции уравновешивающих сил первой гармоники на ось Y взаимно уничтожаютсяF ′′Y (I ) − F ′Y (I ) = 0.Проекции уравновешивающих сил первой гармоникина ось цилиндра Х дают равнодействующуюF ′′′X = F ′X (I ) + F ′′X (II ),953.10. Уравновешивание плоских механизмоваFин(ΙΙ)бFин(I)BB32Aωϕωm4Fур′ (I)1rFY′(I)γFX′(I)XAX032Ymкор1−ωFY′′(I)02ωFY′(II)4FX′′(I)FX′′′(I)Fур′′(I)1Yϕωm5Fур′ (II)rγFX′(II)-2ωFY′′(II)5FX′′(II)FX′′′(II)Fур′′(II)Рис.
3.14. Уравновешивание кривошипно-ползунного механизмапротивовесами на дополнительных валах: а – уравновешиваниепервой гармонической составляющей силы инерции; б – уравновешивание второй гармонической составляющей силы инерциипротивоположную направлению первой гармоники силыинерции Fин(I) заменяющей массы mB. Выбором величин двуходинаковых корректирующих масс 4 можно сделать проекцию всех сил инерции на ось Х равной нулю (рис 3.14,а).Fин(I ) − 2mкор 4ω2 r cos ϕ = 0Аналогично можно поступить для уравновешивания силинерции второго порядка. В этом случае две равные корректирующие массы 5 должны иметь вдвое большую скорость вращения (см.
рис. 3.14,б), т.е. ω2 = 2ω1.Подобным образом, раскладывая неуравновешеннуюсилу инерции масс, совершающих возвратно-поступательное прямолинейное движение, на отдельные гармоническиесоставляющие, можно уравновесить любой механизм, применяя для уравновешивания каждой гармонической составляющей систему двух противовесов, вращающихся в разныестороны с частотой отдельных гармоник. Однако неуравно-Глава 3. Модели машины с жесткими звеньями96вешенная гармоническая составляющая сил второго порядка у кривошипно-ползунного механизма в λ= LAB/LOA разменьше по модулю, чем у сил инерции первой гармоники.Поэтому на практике уравновешивание гармоническихсоставляющих высоких порядков обычно не производятв виду быстрого их уменьшения.3.10.4.
Уравновешивание многоцилиндровыхпоршневых машинБольшинство поршневых ДВС имеет несколько цилиндров и одинаковых звеньев шатунно-поршневых групп,соединенных общим коленчатым валом. Конструкция многоцилиндровых машин зависит от типа рабочего процессав цилиндре и связана также с возможностью уравновешивания сил инерции, действующих в различных цилиндрах.На рис. 3.15,а изображена схема рядной двухцилиндровой машины, у которой кривошипы коленчатого вала цилиндров сдвинуты на угол . Поэтому силы инерции первогопорядка разных цилиндров оказываются направленнымив противоположные стороны и взаимно уравновешиваютдруг друга∑ Fин(I ) = 0.Fин(ϕ+π)=Fин(I)+Fин(II)аMин(I)Fин(I)+Fин(II)=FинбFинFин(I)Fин(II)FинFинMинωωmкор1lmкор1Рис. 3.15.
Уравновешивание многоцилиндровой поршневой машины:а – двух-цилиндровый ДВС; б – четырёх-цилиндровый ДВС3.10. Уравновешивание плоских механизмов97При этом остаётся неуравновешенным момент сил инерции первого порядка, действующих на плече, равном расстоянию l между осями цилиндровMин(I ) = Fин(I )l .Гораздо лучше происходит взаимодействие моментовсил инерции первого порядков в рядном четырехцилиндровом ДВС (см. рис. 3.15,б), в котором не только сумма силинерции первого порядка∑ F (I ) = 0инравна нулю, но и возникающие моменты сил инерции первого порядка двух цилиндров∑ M (I ) = 0иннаправлены в противоположные стороны и взаимно уравновешивают друг друга внутри двигателя, не передаваясьна опоры.При проектировании многоцилиндрового ДВС путёмвыбора числа цилиндров и углового расположения кривошипов коленчатого вала стремятся уравновесить силыинерции первого и второго порядков, а также их моменты.Для этого часто прибегают к уравновешиванию ДВС с помощью дополнительных устройств (см.
рис. 3.14). Если жедля полного уравновешивания ДВС требуется значительное усложнение его конструкции, то двигатель делаетсячастично уравновешенным.Вопросы и задания для самоконтроля1. Охарактеризуйте динамическую модель машины.2. В чём состоит отличие кинематической модели от динамической?3. С какой целью производится приведение сил и массв машине?4.
Какие условия и теоремы положены в основу приведения сил и масс?5. Объясните сущность влияния передаточных функцийна приведенные параметры машины.6. Какие условия определяют устойчивость машинногоагрегата?98Глава 3. Модели машины с жесткими звеньями7. Какое энергетическое условие выполняется при установившемся движении машины?8.
Какое энергетическое условие обеспечивается приразгоне и в цикле «разгон-торможение»?9. Каким образом производится статическое уравновешивание машин?Глава 4.Проектирование машинпо критериям быстродействия4.1. Определение необходимогомомента инерции маховых массИз анализа одномассовой динамической модели машины можно сделать вывод, что на установившемся режимеработы, основным условием которого является равенствосуммарной работы нулю за цикл, внутри цикла могут существовать изменения скорости звена приведения. Источником этих колебаний скорости являются периодическиеизменения работ сил и кинетической энергии звеньев механизма, получающие отражение в динамической моделикак изменения приведенных моментов сил и приведенныхмоментов инерции звеньев механизма по углу поворота.Изучения износов в кинематических парах механизмовпоказывают непосредственную связь их с величинами изменений скоростей звеньев.
Например, исследования ДВСотражают связь колебаний скорости вращения коленчатого вала и износов поршней и цилиндров. При превышениикритической величины неравномерности вращения износыв кинематических парах начинают существеннно возрастать. При значительной неравномерности вращения, какправило, происходят нарушения рабочего процесса сложных машин, связанные со сдвигом фаз и рассогласованиемдвижения рабочих органов системы управления. Вот почему для большинства поршневых и других машин практикой установлены допустимые величины этих колебанийскорости в виде ограничений на степень неравномерностивращения, которая характеризует амплитуду колебаний100Глава 4.
Проектирование машин по критериям быстродействияскорости в виде безразмерного коэффициента неравномерности вращенияδ=ωmax − ωmin Δω max=,ωсрω сргде wmax, wmin – максимальное и минимальное значения скорости вращения вала в пределах цикла движения;ω + ωminωср = max– среднее значение скорости вращения.2Наиболее простым способом снижения коэффициентанеравномерности вращения является увеличение инерционности механической системы. Естественно, что для ограничения коэффициента до допустимой величины [δ] проводятся расчеты, определяя в первую очередь необходимыймомент инерции масс, связанных с вращающимся валоми выступающих в качестве накопителя кинетической энергии, аналогичного по принципу работы конденсатору электрической энергии в цепи электрического фильтра колебаний. В основу такого расчета профессором МГТУ им.
Н. Э.Баумана Мерцаловым было положено изменение энергийв цикле установившегося движения. Максимальные колебания скорости звена и кинетической энергии характеризуются коэффициентом неравномерности вращения δ: ω2ω2 (∆TI )max = J I max − min = J I ωср2 δ = JI (∆ω) max ωср ,2 2где JI – момент инерции звеньев первой группы, имеющийпостоянное независимое от координаты ϕ значение.Максимальное изменение кинетической энергии первойгруппы звеньев (∆T)max определяется как разность суммыработ и изменения кинетической энергии звеньев TII, выделяемых во вторую группу звеньев, приведенный моментинерции звеньев которой JII имеет переменное от обобщённой координаты j значение:(TΙ )max = (∑ A − TΙΙ )max ,где ∑ A = ∫ M Σ d ϕ – работа суммарного момента; MS – суммарный приведенный момент.Н. Э.
Мерцаловым было сделано допущение о незначительном влиянии δ на изменение кинетической энергии TII4.1. Определение необходимогомомента инерции маховых масс101второй группы звеньев и было предложено при δ ≤ 0,06 определять изменение TII по значению средней скорости вращения звена приведения:ω2срTII = J II.2При этих допущениях получается простое расчетное выражение для определения необходимого момента инерциипервой группы звеньев( J Ι )необх =(∑ A − T )[δ]ωΙΙ max2ср.Для ограничения коэффициента неравномерности вращения допустимой величиной [δ] необходимо обеспечитьпостоянное значение приведенного момента инерции JI неменее, чем рассчитанное по приведенному выше выражению.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
