Повна версія

Головна arrow Техніка arrow Прикладна механіка

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ МЕХАНІЗМІВ

Цілі і завдання динамічного аналізу

Динамічний аналіз - це розділ теорії механізмів і машин, в якому вивчається рух ланок механізму під дією заданої системи сил. Основна мета динамічного аналізу полягає у встановленні загальних залежностей між силами (моментами сил), що діють на ланки механізму, і кінематичними параметрами механізму з урахуванням мас (моментів інерції) його ланок. Ці залежності визначаються з рівнянь руху механізму.

Попри всю різноманітність завдань динамічного аналізу їх поділяють на два основних типи: в задачах першого типу визначають, під дією яких сил відбувається заданий рух механізму (перша задача динаміки); в задачах другого типу по заданій системі сил, що діє на ланки механізму, знаходять їх кінематичні параметри (друге завдання динаміки).

Закон руху механізму в аналітичній формі задається у вигляді залежностей його узагальнених координат від часу. Найбільш просто завдання динаміки вирішують для механізмів з жорсткими ланками і одним ступенем свободи за допомогою класичних методів теорії механізмів і машин. Однак сучасна технічна практика вимагає вирішення складніших завдань, в яких досліджується динаміка швидкохідних машин і механізмів з урахуванням пружних властивостей матеріалів їх ланок, наявності зазорів в їх кінематичних ланцюгах і інших чинників. У подібних випадках вирішуються завдання динаміки механічних систем з декількома ступенями свободи (або з нескінченним числом ступенів свободи) з залученням складного математичного апарату багатовимірних систем звичайних диференціальних рівнянь, рівнянь в приватних похідних або інтегро-диференціальних рівнянь.

Сили, що діють на ланки механізму, і їх класифікація

Діючі на ланки механізму сили можна розділити па наступні групи.

Рушійні сили F д (або пари сил з моментом М д ) - це сили, елементарна робота яких на можливих переміщеннях точок їх застосування позитивна рушійні сили прикладаються до провідних ланок з боку двигунів. Вони призначені для приведення машин у рух, подолання сил опору і здійснення заданого технологічного процесу. Як приводних двигунів застосовують двигуни внутрішнього згоряння, електричні, гідравлічні, пневматичні та ін.

Сили опору F c (або пари сил опору з моментом М з ) - це сили, елементарна робота яких на можливих переміщеннях точок їх застосування негативна. Сили опору перешкоджають руху механізму. Вони поділяються на сили корисних опорів (F ПC, Мпс), для подолання яких призначений даний механізм, і сили шкідливих опорів (F BC, МВС), що викликають непродуктивні витрати енергії рушійних сил.

Сили корисних опорів обумовлені технологічними процесами, тому їх називають силами технологічних або виробничих опорів . Зазвичай вони прикладені до вихідних ланках виконавчих машин. Сили шкідливого опору - це в основному сили тертя в кінематичних парах і сили опору середовища. Поняття "шкідливі сили" є умовним, так як в деяких випадках вони забезпечують працездатність механізму (наприклад, рух катка забезпечують сили його зчеплення з дорожнім полотном).

Сили ваги ланок F g, в залежності від напрямку їх дії щодо направлення рушійних сил, можуть бути корисними або шкідливими, коли вони відповідно сприяють або перешкоджають руху механізму.

Сили інерції F і чи моменти сил інерції М і, що виникають при зміні швидкості руху ланок, можуть бути як рушійними силами, так і силами опору, в залежності від напрямку їх дії відносно напрямку руху ланок.

У загальному випадку сили рушійні і сили опору є функціями кінематичних параметрів (часу, координат, швидкості, прискорення точки прикладання сили). Ці функції для конкретних двигунів і робочих машин називаються їх механічними характеристиками , які задаються в аналітичній формі або графічно.

На рис. 1.20 показані механічні характеристики М д = = Мд (ω) електродвигунів різних типів.

Механічна характеристика електродвигуна постійного струму з паралельним збудженням (обмотка збудження двигуна включена паралельно обмотці якоря) має вигляд лінійної монотонно спадної залежності моменту Мд від кутової швидкості обертання валу зі (рис. 1.20, а). Двигун з такою механічною характеристикою стійко працює на всьому діапазоні кутових швидкостей з.

Механічна характеристика електродвигуна постійного струму з послідовним збудженням (обмотка збудження включена послідовно з обмоткою якоря) представляється нелінійної залежністю М д = Мд (ω), зображеної па рис. 1.20, б.

Механічна характеристика асинхронного електродвигуна постійного струму (рис. 1.20, в ) описується більш складною залежністю. Характеристика має висхідну і спадні частини. Областю стійкої роботи електро-

Мал. 1.20

двигуна є спадна частина характеристики. Якщо момент опору М з стає більше максимального моменту рушійних сил М д, двигун зупиняється. Такий момент М з називається перекидаючим моментом М опр. Кутова швидкість ω = = ωном, при якій двигун розвиває максимальну потужність, називається номінальною кутовою швидкістю, а відповідний їй момент М д = М ном - номінальним моментом . Кутова швидкість ω = ωс. при якій М д = 0, називається синхронної кутовий швидкістю .

Механічні характеристики робочих машин частіше являють собою висхідні криві (рис. 1.21). Такий вигляд мають характеристики компресорів, відцентрових насосів і ін.

Мал. 1.21

 
<<   ЗМІСТ   >>