Bài giảng Nguyên lý máy ME3060 (TS Nguyễn Chí Hưng) - Chương 4

Chia sẻ: Hoàng Mạnh Tuyên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

180
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích cân bằng máy: Triệt tiêu một phần hay toàn bộ Fqt và Mqt. Có 2 loại cân bằng đó là: vân bằng vật quay và cân bằng cơ cấu. Bài giảng hữu ích cho bộ môn nguyên lý máy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nguyên lý máy ME3060 (TS Nguyễn Chí Hưng) - Chương 4

CHƢƠNG 4 CÂN BẰNG MÁY
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.1. Lực quán tính Lực quán tính ly tâm ở vật quay B Tốc độ n = 1500 v/ph w R 1 R 2 KL đĩa m = 10 kg BK lệch tâm rs = 2 mm G R r mr s w 2 P R>>B P mr s w2 qt  2.1500 2 |Pqt | mrs w2  10.2.103 ( )  500 (N)  P  100 N 60  Lực quán tính ly tâm (lực động) rất lớn so với trọng lực (lực tĩnh)
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.1. Lực quán tính
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.1. Lực quán tính Lực quán tính xuất hiện khi nào? Máy là một cơ hệ chuyển động có gia tốc, vì vậy khi làm việc, trừ những khâu tịnh tiến đều hoặc quay đều với tâm quay trùng với trọng tâm, thì ở các khâu còn lại đều có lực quán tính hoặc quán tính ly tâm tác động. Đặc điểm lực quán tính ly tâm  Biến thiên theo chu kỳ hoạt động của máy  Khi v, ω >>  Fqt >> Ptĩnh Tác hại  Tăng lực ma sát trong các khớp động dẫn tới giảm hiệu suất của máy.  Làm rung động máy và nền móng dẫn tới giảm độ chính xác và tuổi thọ của máy cũng nhƣ chất lƣợng sản phẩm.  Ảnh hƣởng xấu đến môi trƣờng xung quanh và cả sức khỏe của công nhân đứng máy.
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.1. Lực quán tính ly tâm Mục đích cân bằng máy Triệt tiêu một phần hay toàn bộ Fqt và Mqt Phân loại Cân bằng máy Cân bằng vật quay Cân bằng cơ cấu Khi các khâu có chuyển động phức CB tĩnh CB động tạp.
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.2. Cân bằng tĩnh vật quay mỏng 4.2.1. Vật quay mỏng B • Có thể định nghĩa vật quay mỏng nhƣ sau w “Vật quay mỏng là vật quay mà khối lượng của nó co the coi G R nhu chỉ phân bố trên cùng một mặt phẳng vuông góc với trục quay”. R/B>5 Ví dụ: Bánh răng đường kính lớn, bánh đà, đĩa cắt…
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.2. Cân bằng tĩnh vật quay mỏng 4.2.2. Nguyên tắc cân bằng tĩnh Giả sử có một vật quay w mỏng, với chiều dày B và m3 P3 bán kính R. Trên đĩa tập r3 trung các khối lƣợng m1, R r1 m2, m3 , với vị trí đƣợc xác P1 r mcb r2 m1 m định bởi các bán kính 2    m mcb véctơ r1 , r2 , r3 P2 Khi cho đĩa quay với vận tốc góc w sẽ   3  P mcb   Pi B xuất hiện các  quán tính li tâm:  lực 1 P1 Pi  mi .ri .w 2 , i  1, 2,3   Pi 3  Các lực này sẽ gây ra một hợp lực tác 1 P2 P3 động lên ổ đỡ trục => gây mất cân bằng 3      Cộng véctơ lực => Hợp lực  1 1 Pi P  P2  P3  mmcb r mcbw 2  mt .r.w 2 mt là khối lƣợng tổng của vật quay mỏng và  với vị trí của mt xác định bởi bán kính r
. Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.2. Cân bằng tĩnh vật quay mỏng 4.2.2. Nguyên tắc cân bằng tĩnh Để cân bằng vật quay mỏng ta phải khử hợp lực này bằng cách đặt thêm Pcb một khối lƣợng cân bằng mcb trên đĩa m cb tại vị trí đƣợc xác định bởi bán kính w véctơ rcb , sao cho khi đĩa quay, lực rcb quán tính lytâm gây ra bởi mcb :  2 Pcb  mcb .rcb .w r mcb R Có thể khử đƣợc hợp lực quán tính ly tâm gây m mcb ra bởi m1, m2, m3, tức là thỏa mãn:        P  P2  P3  Pcb  0 hay P   P 0 3 1 cb i P 1 i Bằng phƣơng pháp đa giác lực, ta sẽ xác định  đƣợc Pcb P1 Nhƣ thế sau khi cân bằng thì khối lƣợng Pcb của vật quay sẽ là m’t, và ta có:    2 P2 P3 Pcb   P  mt .r.w  0 i '
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.2. Cân bằng tĩnh vật quay mỏng 4.2.2. Nguyên tắc cân bằng tĩnh Nhƣ thế ta có thể   Pcb chọn mcb và rcb Sao cho có thể sinh ra Pcb  mcb rcb  rcb mcb  max • Thực tế chọn rcb  rcb để mcb  m min cb hoặc chọn rcb sao cho dễ lắp thêm khối lƣợng mcb
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.2. Cân bằng tĩnh vật quay mỏng 4.2.2. Nguyên tắc cân bằng tĩnh Nhận xét:  Cần ít nhất một đối trọng (Có thể thêm nhiều đối trọng) Chú ý :  Có thể không cần thêm khối lƣợng mcb nhƣ đã làm, mà bớt đi một khối lƣợng mcb ở vị trí đối tâm với điểm ngọn của véctơ rcb để cho đĩa cân bằng (khoan lỗ trên đĩa…).  Thay vì thêm một đối trọng, ta có thể thêm hai, ba... đối trọng với điều kiện hợp lực của các lực quán tính li tâm do chúng gây ra phải bằng Pcb .
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.2. Cân bằng tĩnh vật quay mỏng 4.2.3. Thí nghiệm cân bằng tĩnh • Vật quay nào có trạng thái cân bằng tĩnh? (Trạng thái cân bằng phiếm định). B R Có trục quay đi qua trọng tâm của vật quay. Như thế khi quay, lực quán tính ly tâm của vật quay có giá trị bằng 0.
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.2. Cân bằng tĩnh vật quay mỏng 4.2.3. Thí nghiệm cân bằng tĩnh Lƣợng gắn thêm Đặt 2 đầu trục quay của đĩa cần cân bằng lên 2 lƣỡi dao nằm ngang và song song với nhau m hoặc lên giá đỡ có 2 ổ bi với mục đích để giảm ma sát giữa trục và giá đỡ. Nếu đĩa cân bằng thì nó sẽ không lăn và nằm im ở mọi vị trí (trạng thái cân bằng phiếm định). Còn nếu đĩa chƣa cân bằng thì nó sẽ lăn cho đến khi trọng Khoan bớt m tâm của nó nằm ở vị trí thấp nhất (trạng thái cân bằng bền). Nhƣ vậy ta cần thực hiện thí nghiệm đến khi đĩa ở trạng thái cân bằng phiếm định, tức là lúc đó mô men gây ra bởi trọng lƣợng đĩa với tâm quay bằng 0. Nhƣ thế vị trí trọng tâm của đĩa đƣợc đƣa về tâm quay. => Để triệt tiêu lực quán tính ly tâm ở vật quay mỏng, ta có thể thực hiện thí nghiệm ở trạng thái tĩnh, vật cần cân bằng không cần phải quay trên trục  thí nghiệm cân bằng tĩnh
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.2. Cân bằng tĩnh vật quay mỏng 4.2.3. Thí nghiệm cân bằng tĩnh Để đƣa đĩa về trạng thái cân bằng phiếm định, ta dùng mát-tít đắp dần lên phần cao nhất của Lƣợng gắn thêm đĩa và nằm trên đƣờng tròn bán m kính r nào đó để dễ đắp matít. Vừa làm vừa thử cho đến khi đạt đƣợc trạng thái cân bằng phiếm định. Sau đó ta lấy lƣợng mát-tít vừa đắp ra để cân, để biết khối lƣợng tổng của lƣợng matít đắp vào. Tiếp theo ta gắn vào vị trí vừa lấy ra đối trọng với Khoan bớt m khối lƣợng tƣơng đƣơng. Ta cũng có thể khoan bớt một lƣợng kim loại ở vị trí đối xứng qua tâm để làm cho đĩa cân bằng. (chọn vị trí dễ khoan và không ảnh hƣởng đến độ bền của đĩa)
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.2. Cân bằng tĩnh vật quay mỏng 4.2.3. Thí nghiệm cân bằng tĩnh
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.2. Cân bằng tĩnh vật quay mỏng 4.2.3. Thí nghiệm cân bằng tĩnh R1 Chia các tia các nhau 5 độ, chia càng nhỏ Mms độ chính xác càng cao Vẽ đƣờng tròn bán kính R1, gắn các khối mi lƣợng mi tƣơng ứng với tia i, tăng dần khối lƣợng mi đến khi vật bắt đầu quay. (Mms - P.r.cos ) - Qi.R1 = 0 Mms Cân mi ta sẽ tìm thấy mmax và mmin r Với Qi = mi.g Yêu cầu kiểm nghiệm tới khi nào tia R1 Qi chứa mmax và mmin phải tạo một góc P 1800 khi đó cos = 1 Mms Mms = Qmax.R1 - P.r r R1 r Mms = Qmin.R1 + P.r P Mms Qmax R1 Qmin P => r = (Qmax - Qmin)R1/2.P Như thế khi biết r thì có thể thêm một lượng gắn lên tia chứa mmax ở vị trí có bán kính thích hợp để vật quay cân bằng hơn.
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.3. Cân bằng động vật quay dày 4.3.1. Lý do phải cân bằng động Xét vật có 2 khối lƣợng m1 và m2 phân bố trên cùng 2 mặt phẳng khác nhau vuông góc với trục quay và đồng thời cùng nằm trên 1 mặt phẳng chứa trục quay, và ở 2 phía khác nhau đối với trục, vị trí của m1, m2 đƣợc xác định bởi hai vectơ r1, r2 . Giả sử m1 = m2 và r1 = - r2 . Thấy rằng Q1.r1 = Q2.r2 , vật ở trạng thái cân bằng tĩnh. Trọng tâm tổng của vật nằm trên trục quay. Khi trục quay với vận tốc góc w, sẽ xuất hiện những lực quán tính li   tâm: P  m .r .w 2 ; i  1, 2 i i i Thấy rằng ở trạng thái động dù P1 = - P2 nhƣng do nằm trên 2 mặt phẳng cách nhau một khoảng L nên chúng không triệt tiêu nhau, mà tạo thành một ngẫu lực M=P2.L, ngẫu lực này sẽ gây nên các phản lực tại các ổ => gây ra mất cân bằng.
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.3. Cân bằng động vật quay dày 4.3.1. Lý do phải cân bằng động Nhƣ vậy tuy vật cân bằng ở trạng thái tĩnh nhƣng ở trạng thái động khi vật quay quanh trục, ngẫu lực sinh ra sẽ làm vật mất cân bằng.  Lý do phải thực hiện cân bằng động. Vậy, để cân bằng vật quay dày, hai điều kiện sau cần phải đƣợc thỏa mãn:  qt  Pi  0  qt Mi  0
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.3. Cân bằng động vật quay dày 4.3.2. Vật quay dày Vật quay dày  Vật quay dày đƣợc định nghĩa là “vật quay mà các khối lượng của nó được coi như phân bố trên nhiều mặt phẳng khác nhau vuông góc với trục quay”.  Ví dụ về vật quay dày: rôto của máy điện, trục khuỷu, …
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.3. Cân bằng động vật quay dày 4.3.3. Nguyên tắc cân bằng vật quay dày Phƣơng pháp chia lực
Chương 4 CÂN BẰNG MÁY 4.3. Cân bằng động vật quay dày 4.3.3. Nguyên tắc cân bằng vật quay dày Phƣơng pháp chia lực  Thay thế một lực bằng hai lực song song có cùng tác dụng về lực và momen Thanh AB có lực P đặt a b tại C Ta thay thế lực P bởi A C B hai lực P1 và P2 hoàn toàn tƣơng đƣơng về tác dụng lực và mômen P1 P2 nếu:    P  Pi  P  P2   1  P .a  P2 .b  1