Учебно-методическое пособие к программе и контрольные задания для студентов факультета технологического образования (стр. 7 из 13)

Вопросы для самопроверки

1. Что такое КПД?

2. Определите КПД машины при параллельном, последовательном и смешанном соединении механизмов.

3. Опишите виды трения в механизмах.

4. Что называется трением, коэффициентом трения, углом трения?

5. Как определить силу трения в поступательной паре?

6.3. Принципы силового расчета механизма. Аналитическое и графическое определение сил, действующих в звене механизма. Метод вспомогательного рычага Н. Е. Жуковского. Кинетостатический анализ механизма.

Методические указания

Кинетостатика – решение задач динамики методами статики. В основу этого метода положено начало Д’Аламбера, согласно которому движущееся звено можно рассматривать как находящееся в равновесии, если к действующим на него заданным силам условно приложить силы инерции. Знать порядок проведения кинетостатического анализа механизмов и уметь выполнять его для кривошипно-шатунного и кривошипно-балансирного механизмов. Обратить внимание: при анализе механизмов часто возникает необходимость замены силы и пары сил, приложенных к звеньям механизма, одной силой, приложенной к выбранной точке какого-либо звена так, чтобы эта сила по своему действию была эквивалентна другим силам.

Такая сила называется приведенной, а звено, к которому она приложена, – звеном приведения, уравновешивающей силой механизма называется сила, равная по величине приведенной силе и противоположная ей по направлению. Знать, от чего зависит уравновешивающая сила, как направлен ее вектор, точку приложения силы. Уметь определять уравновешивающую силу методом рычага Жуковского, который представляет собой план скоростей механизма с точкой опоры в полюсе, к отображающим отрезкам которого приложены приведенные к плану скоростей пары сил. Уяснить, что такое отображающие отрезки и точки, знать в общем виде формулу определения уравновешивающей силы.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое приведенный момент? Как он определяется?

2. Что такое приведенный момент инерции механизма? Как он определяется?

3. Как определяется скорость движения механизма, используя метод приведения?

4. В какой последовательности проводится определение давления в кинематических парах?

5. Что понимается под уравновешивающей силой и под уравновешивающим моментом?

6. Как определить уравновешивающий момент (силу)?

Методику решения задач по данной теме можно посмотреть в самостоятельной работе.

Задачи для самостоятельного решения

1. Определить давление во всех КП и уравновешивающую силу Рур, приложенную к пальцу кривошипа механизма питателя с грохотом (см. рис. 7) для заданного положения механизма. Кривошип вращается равномерно с угловой скоростью ω₁ = 20 рад/с.

С₁

С₄

С₅

Рис. 7

Геометрические размеры звеньев ОА = 200 мм, АВ = 800 мм, АD = 400 мм, DЕ = 300 мм, ЕО₅ = 350 мм, b = 700 мм.

Положение центров тяжести О₁С₁ = 100 мм, АС₂ = 250 мм, DС₄ = 150 мм, ЕС₅ = 250 мм. Вес звеньев: J₁ = 50 Н, J₂ = 20 Н, J₃ = 500 Н, J₄ = 70, J₅ = 700 Н.

Моменты инерции звеньев

= 8 кг ∙ м²,

= 0,3 кг ∙ м²,

= 2,5 кг ∙ м².

К ползуну приложена сила, противодействующая его перемещению, Р = 1000 Н.

6.4. Устойчивость стационарных и передвигающихся машин. Регулирование машин. Цели регулирования машин. Пути устранения неравномерности движения. Задачи и способы регулирования. Регулирование маховиками. Центробежные регуляторы и их работа. Методы автоматического регулирования машин.

Методические указания

При изучении уравнений движения машины указывалось, что различают три периода: пуск, период установившегося движения и остановка. Второй – самый продолжительный, он характеризуется постоянной средней скоростью.

Но в реальных машинах постоянную скорость получить трудно, так как соответствие между движущимися силами и силами сопротивления по тем или иным причинам постоянно нарушается. Несоответствие движущих сил и сил сопротивления вызывает колебания угловой скорости ведущего звена.

Следует обратить внимание на то, что эти колебания бывают двух типов: периодические и непериодические. Первые возникают в механизмах и машинах, в которых силы, действующие на звенья, изменяются в определенной зависимости от угла поворота ведущего звена (ДВС, поршневые насосы и др.). Такие колебания регулируются с помощью маховика. Вторые чаще всего возникают из-за того, что полезные сопротивления меняют свою величину (металлорежущие станки и др.). Они регулируются центробежными регуляторами и модераторами. Задача регулирования хода машин – поддержание колебаний скорости движения ведущих звеньев в заданных пределах, так как колебания вызывают нарушение технологических процессов и вызывают появление сил инерции, которые являются причиной вибрации звеньев и повышения их износа.

Рассмотреть регулирование хода машин маховиками: основной параметр маховика – момент инерции; установить связь между ним и заданным коэффициентом неравномерности движения механизма (для этого требуется усвоить понятие приведенного момента инерции и приведенной массы), влияние маховика на соотношение между движущими силами и силами сопротивления; понятие избыточности работы как несоответствия движущих сил и сил сопротивления, вывести формулу для определения момента инерции маховика и размеров его: радиуса и массы обода, ширины маховика. Вся трудность в расчете маховика заключается в определении избыточной работы, при этом могут встретиться три случая.

Знать расчет маховика двигателя. Рассмотреть центробежные регуляторы и их работу, регулятор – механизм или прибор, предназначенный для автоматического поддержания непериодических колебаний угловой скорости ведущих звеньев механизмов в заданных пределах. Подробно изучить центробежный регулятор Уатта: дать чертеж, обозначить все звенья, вывести формулу соотношения числа оборотов (n) и определенного угла (α) и положения муфты и заслонки, коэффициент нечувствительности регулятора.

При регулировании движения машины с помощью тормозных регуляторов (модераторов) избыточная энергия двигателя затрачивается на преодоление механического, жидкого или воздушного трения. Модераторы применяются в приборах и аппаратах, потребляющих небольшую мощность (телеграф, патефон, приборы точной механизации и др.). Сделать чертеж модератора, обозначить звенья.

Определить момент сил трения регулятора для заданных веса колодки J, силы пружины Q, радиуса тормозного цилиндра r, расстояние от оси вращения вала до центра тяжести колодки S, коэффициента трения f, угловой скорости ведущего вала ω.

Вопросы для самопроверки

1. В чем состоит отрицательное действие неравномерности движения механизма?

2. Что такое периодические колебания скорости, чем они вызываются и чем регулируются?

3. Опишите действие маховика по физическому смыслу. Как он влияет на время разбега и выбега?

4. Каковы причины, вызывающие непериодические колебания скорости? Чем и как они регулируются?

5. Что такое прямое и напряженное регулирование? Когда необходимо непрямое регулирование?

6. Выведите и проанализируйте формулу для определения момента инерции маховика.

6.5. Уравновешивание машин.

Причины неуравновешенности машин. Неуравновешенная возмущенная сила и момент. Статическая и динамическая балансировка вращающихся масс.

Методические указания

Знать причины неуравновешенности машин, что такое неуравновешенная возмущающая сила. Неуравновешенные силы инерции возникают, если центр тяжести звена не совпадает с геометрической осью вращения звена. Устранение вредных действий, порождаемых этими силами, есть задача уравновешивания. Она решается путем рационального подбора веса, конструкции, размещения звеньев и специальных грузов, называемых противовесами. Различают два вида уравновешивания: статическое и динамическое.