Классификация кинематических пар Кулачковые механизмы Динамика машин и механизмов Вибрации и колебания в машинах и механизмах Механические характеристики машин Установившийся режим движения машины Виброзащита машин и механизмов

Теория машин и механизмов Примеры выполнения заданий

Механические характеристики машин.

 Механической характеристикой машины называется зависимость силы или момента на выходном валу или рабочем органе машины от скорости или перемещения точки или звена ее приложения.

 Рассмотрим примеры механических характеристик различных машин.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС):

четырехтактный ДВС

 Индикаторная диаграмма - графическое изображение зависимости давления в цилиндре поршневой машины от хода поршня.

двухтактный ДВС

Электродвигатели

асинхронный электродвигатель переменного тока

  На диаграмме: Мдп - пусковой момент; Мдн - номинальный крутящий момент; Мдк или Мдmax - критический или максимальный момент; wдн - номинальная круговая частота вращения вала двигателя; wдхх или wдс - частота вращения вала двигателя холостого хода или синхронная. Уравнение статической характеристики асинхронного электродвигателя на линеаризованном участке устойчивой части

 Мд = b1 + k1×wд ,

 где Мд - движущий момент на валу двигателя,

  wд - круговая частота вала двигателя ,

  b1 = Мдн × wд /(wдс - wдн ) , k1 = - Мдн / (wдс - wдн ).

 Статическая характеристика асинхронного двигателя, выражающая зависимость нагрузки от скольжения, определяется формулой Клосса

 Мд = 2× Мдк × (S/Sк + Sк/S ), где S = 1 - wд /wдс , Sк = 1 - wдк /wдс , wд >=wдс .

двигатель постоянного тока с независимым возбуждением

 Уравнение статической характеристики для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

 Мд = Mдн + k× (wдн - wд ) ,

где k = Мдн /(wдхх - wдн ).

 В электрических параметрах характеристика записывается в следующем виде

 Мд = kM × (Uя - kw ×wд)/ Rя ,

где

 kM = Mдн/Iян - коэффициент момента, kw = (Uян - Rя× Iян ) / wдн - коэффициент противоэлектродвижущей силы, Uя - напряжение в цепи якоря, Rя - сопротивление цепи якоря

Рабочие машины поршневой насос

 Линии bc и ad - линии сжатия и расширения газа (воздуха) определяются параметрами газа (объемом, давлением и температурой) и в общем виде описываются уравнением политропы p× Vn = const , где n - показатель политропы ( 1< n < 0 ).

строгальный станок

  Механические характеристики определяют внешние силы и моменты, действующие на входные и выходные звенья, рассматриваемой механической системы со стороны взаимодействующих с ней внешних систем и окружающей среды. Характеристики определяются экспериментально, по результатам экспериментов получают регрессионные эмпирические модели, которые в дальнейшем используются при проведении динамических расчетов машин и механизмов.

  Пример на определение параметров динамической модели

 ( на приведение сил и масс ).

 Дано: Кинематическая схема механизма поршневого насоса( li, ji ),

 Мд , Fc , mi , ISi ;

  Определить: Мпрå , Iпрå  - ?

 1. Определение сил веса Gi = mi × g .

Определение кинематических передаточных функций.

 Простой и наглядный метод определения передаточных функций - графоаналитический метод планов возможных скоростей. При этом в произвольном масштабе строятся планы скоростей для рада положений цикла движения механизма. По отрезкам плана скоростей рассчитываются соответствующие передаточные функции по следующим формулам ( для машины, схема которой изображена на рис.6.8 ):

Векторное уравнение скоростей: VC = VB + VCB ;

 гориз. ^АВ  ^СВ

Передаточные функции:

  точки С VqC = dSC /dj1 = VC /w1 = (VC / VB )× lAB = ( pvc / pvb) × lAB ;

 точки S2 VqS2 = dSS2 /dj1 = VS2 /w1 = (VS2 / VB )× lAB = ( pvs2 / pvb) × lAB ;

 звена 2 wq2 = u21 = dj2 /dj1 = w2 /w1 = (VCB /VB )× ( lAB / lBC ) =

 = (cb / pvb) × ( lAB/ lBC );

 По этим формулам строятся цикловые диаграммы передаточных функций для рассматриваемого механизма ( см. рис. 6.9 ).

  Рис. 6.9

Уравнения движения динамической модели Уравнение движения динамической модели в интегральной форме.

Определение суммарного приведенного момента  Мпрå . Для определения суммарного приведенного момента необходимо просуммировать приведенные моменты от всех внешних сил, действующих на рассматриваемую систему. Приведенный момент от силы равен скалярному произведению вектора силы на вектор передаточной функции точки ее приложения, от момента - произведению момента на передаточное отношение от звена приложения момента к звену приведения. На рассматриваемую систему действуют силы веса звеньев Gi , сила сопротивления Fс и движущий момент Мд .

Режимы движения машины. Режим движения пуск-останов. Определение управляющих сил по параметрам движения при пуске и останове. Алгоритм решения прямой задачи динамики при неустановившемся режиме движения машины. 

Алгоритм решения прямой задачи динамики при неустановившемся режиме.

Состояния равновесия и равновесные конфигурации механических систем. Принцип возможных перемещений и общее уравнение статики. Решение задач статики при помощи принципа возможных перемещений. Общее уравнение статики и уравнения равновесия механической системы в обобщённых координатах. Условия равновесия механических систем с потенциальными силами.
Учет трения при определении реакций в кинематических парах