Bài giảng Nguyên lý máy: Bài 6 - TS. Nguyễn Trọng Du

Bài 6

Nâng cao chất lượng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.1 Khái niệm

Nhận xét  Phản lực khớp động do

 Ngoại lực  Lực quán tính => phản lực động phụ

 Phản lực động phụ

 Biến thiên có chu kỳ  Khi vận tốc của máy lớn, có thể rất lớn so với thành

phần lực do ngoại lực gây ra

2 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.1 Khái niệm

 Ví dụ: Đĩa mỏng quay quanh trục không đi qua trọng tâm

R 1

R 2

 Tốc độ n = 9000 vg/ph  Khối lượng m = 10 kg  BK lệch tâm rS = 2 mm

18000N

 w 2 P mr qt s



 P mg 100N

R>>B

 qtP

P qt

w 2

smr



w 2

smr

3 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.1 Khái niệm

 Phản lực động phụ là một trong những nguyên nhân gây

ra rung động cho máy và nền móng

 Tác hại của rung động

 Biên độ rung lớn (đặc biệt khi cộng hưởng) ảnh hưởng

đến quá trình công nghệ mà máy thực hiện

 Tăng ma sát trong khớp động  Tăng nguy cơ phá hủy do hiện tượng mỏi của vật liệu  Rung động truyền qua nền móng tới các thiết bị, công

trình, con người ở ‘xung quanh’

4 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.1 Khái niệm

 2 lớp bài tính cân bằng máy

 Cân bằng vật quay: triệt tiêu (giảm) lực quán tính của

các khâu

 Cân bằng cơ cấu nhiều khâu: giảm phản lực động

phụ từ máy truyền xuống nền móng

Cân bằng máy

Cân bằng vật quay

Cân bằng cơ cấu

CB động

CB tĩnh

5 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay

 Giả thiết: vật quay rắn tuyệt đối  Phân loại vật quay  Vật quay mỏng  Vật quay dày

Vật quay dày

Vật quay mỏng

Có thể mất CB: tĩnh, động, hoặc toàn phần

Có thể mất CB tĩnh

6 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay

 Hiện tượng mất cân bằng tĩnh: Khi vật ở trạng thái tĩnh

ta cũng thấy vật mất CB

Trọng tâm

Vật có xu hướng quay lắc đến vị trí trọng tâm thấp nhất

7 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay

 Hiện tượng mất cân bằng tĩnh: Khi vật ở trạng thái tĩnh

ta cũng thấy vật mất CB

Trọng tâm

Vật có xu hướng quay lắc đến vị trí trọng tâm thấp nhất

8 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay

 Hiện tượng mất cân bằng động: chỉ thấy khi vật quay do tác động không những của lực quán tính mà đặc biệt là mô-men lực quán tính

0

180

r 

lP q 2 

 0

M lP    1 q q P P   q q 1

  P q



2 mr

r r  2 1 2 m m m P 2 q

1 P q 1

Trọng tâm nằm trên trục quay → ở trạng thái tĩnh không phát hiện mất CB

9 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay

 Hiện tượng mất cân bằng động: chỉ thấy khi vật quay do tác động không những của lực quán tính mà đặc biệt là mô-men lực quán tính

0

180

r 

lP q 2 

 0

M lP    1 q q P P   q q 1

  P q



2 mr

r r  2 1 2 m m m P 2 q

1 P q 1

Trọng tâm nằm trên trục quay → ở trạng thái tĩnh không phát hiện mất CB

10 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay

 Tổng hợp

tác động không những của lực quán tính mà đặc biệt là mô-men lực quán tính

0

180

r 

lP q 2 

 0

M lP    1 q q P P   q q 1

  P q



2 mr

r r  2 1 2 m m m P 2 q

1 P q 1

Trọng tâm nằm trên trục quay → ở trạng thái tĩnh không phát hiện mất CB

11 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay – PP CB VQM



 Khi VQM quay với vận tốc góc

có các khối lượng

tại

 ir

  2 P m r i iq

là một

 iqP



⃗



⃗



là hệ lực phẳng và đồng

⃗

 P q i

 VQM cân bằng khi hệ lực cân bằng  iqP  quy nên    P q i

 0

 Điều kiện CB:

    P q 1   qP 

12 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay – PP CB VQM

 Để cân bằng VQM, cần và chỉ cần tạo ra một lực quán

để triệt tiêu

 qP

 0



 cbP  P q

tính  P cb

⃗

 Trong đó

⃗



⃗

 P cb

 2 r cb cb

 Nguyên tắc: cần và chỉ cần 1 khối lượng cân bằng (đối

trọng)

13 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay – PP CB VQM

 Phương pháp dò trực tiếp  Phương pháp đối trọng thử  Phương pháp hiệu số mô-men

Trọng tâm

Trạng thái cân bằng phiếm định

14 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay – PP CB VQM

 Phương pháp dò trực tiếp  Phương pháp đối trọng thử  Phương pháp hiệu số mô-men

Trọng tâm

15 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay – PP CB VQM  Phương pháp đối trọng thử

Lượng gắn thêm

Khoan bớt m

Để đưa đĩa về trạng thái cân bằng phiếm định, ta dùng mát-tít đắp dần lên phần cao nhất của đĩa và nằm trên đường tròn bán kính r nào đó để dễ đắp matít. Vừa làm vừa thử cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng phiếm định. Sau đó ta lấy lượng mát-tít vừa đắp ra để cân, để biết khối lượng tổng của lượng matít đắp vào. Tiếp theo ta gắn vào vị trí vừa lấy ra đối trọng với khối lượng tương đương.

Ta cũng có thể khoan bớt một lượng kim loại ở vị trí đối xứng qua tâm để làm cho đĩa cân bằng. (chọn vị trí dễ khoan và không ảnh hưởng đến độ bền của đĩa)

16 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay – PP CB VQD





 Trên mặt phẳng thứ i có:  Khi quay với VT sinh ra

  im r i n 1... ,  i  2 P m r i i iq



⃗



⃗

 VQD cân bằng khi

là một hệ lực cân bằng

 iqP





 iqP



và

là hệ lực không gian, sẽ là hệ lực cân bằng khi  M

 0



)

 0



 P q

 M P ( q i



  P q i

 1

17 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay – PP CB VQD

Phương 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 tại C Ta thay thế lực P bởi lực P1 và P2 hoàn hai toàn tương đương về tác dụng lực và mômen nếu:



 P 2 P b . 2

    iP P  1  P a  .  1

18 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.2 Cân bằng vật quay – PP CB VQD

(I)

(II)

⃗

với

{}

} phẳng, đồng quy } phẳng, đồng quy

+ ( − )

{ {

= =

Nguyên tắc: cần và chỉ cần 2 đối trọng đặt trong 2 mặt phẳng khác nhau vuông góc với trục quay

19 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu

Lực truyền xuống nền gây rung rộng!

20 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu

 Cơ cấu phẳng  hệ chất điểm có khối tâm chung S: ⃗  Thu gọn hệ lực quán tính về khối tâm chung

 Véc tơ chính

 Mô men chính

 Cơ cấu CB toàn phần nếu

= 0 = 0

 Cơ cấu CB động nếu = 0

 Cơ cấu CB tĩnh nếu = 0

 Có = −⃗ → ⃗ = 0 → Phải bố trí khối lượng các

khâu sao cho khối tâm chung cố định

21 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu

. rm i S



1



const

với

r S



1 

rS là bán kính véc tơ khối tâm chung của cơ cấu. ri

là bán kính véc tơ khối tâm của khâu thứ i có khối lượng mi.

22 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu – Ví dụ

Xét cơ cấu tay quay con trượt

S 1

r 1

r s

S r3



 . 1 1

 2



;

  

 l   1

 s 2

 s 1

 r 2

 r 3

 r 1

 l 1

 l 2

 s 3

với



 r s



)

 Khối tâm chung của cơ cấu được xác định bởi véctơ rS :  m r m r m r . . 3 3 2 m   m s m l .( 1

 m l .( 1 3

   l 2

 s 3

 1





 r s

 ) s 2 m



(

 m s . 1 1

  m m l m s m l m s . . 3 2 2

 . 3 2

 ). 1





 r s

 m

23 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu – Ví dụ

Xét cơ cấu tay quay con trượt

S 1

r 1

r s

S r3

Muốn rS không đổi, điều kiện sau buộc phải thỏa mãn:

)

(

 

 l . 1

 s 1

(









  m s .  m m l ). 1 1 1    m s m l . 2 3 2

   

 m m 3 m 1  . l 2

m 3 m 2

        s 2 

Đây là những điều kiện của trọng tâm khâu (1) và (2) để khối tâm chung S của cơ cấu tay quay con trượt có vị trí không đổi, khi đó cơ cấu sẽ được cân bằng. Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu – Ví dụ

Phần đối trọng

25 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu – Ví dụ mô phỏng số

Bài tính vị trí

- Xác định φ2, φ3 theo góc φ1 - Xác định xSi, ySi của trọng tâm các khâu (i = 1,2,3), tọa độ khớp

- Xác định ω2, ω3, vSi

Bài tính VT

Bài tính GT

- Xác định ε2, ε3, aSi …

Bài tính lực

- Xác định Pqti, Mqti, các áp lực khớp động R12, R23, R41, R43

Tính lực qt

- Xác định lực quán tính và mô men lực quán tính tác dụng lên cơ cấu

26 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu – Ví dụ mô phỏng số

Thông số

Khâu thứ i (i = 1,2,3,4)

4 0,360

1 0,105 5 0,05

2 0,270 10 0,1

3 0,330 15 0,15

li(m) mi(kg) JSi(kgm2)

m 4 (kg)



-0,0875 (m)

* 1

;

m 1 (kg)



1,1098 (m)

* 3

    

*    1  *    3

27 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu – Ví dụ mô phỏng số

Trước cân bằng

Sau cân bằng

Khối tâm chung cơ hệ sau cân bằng

28 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu – Ví dụ mô phỏng số

Lực truyền xuống nền

Trước cân bằng

Sau cân bằng

29 Bài 4: Cân bằng máy

6.1. Cân bằng máy 6.1.3 Cân bằng cơ cấu – Ví dụ mô phỏng số

Lực quán tính trước cân bằng

Lực quán tính sau cân bằng

30 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập(1)

31 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (1)

32 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (1)

33 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (2)

34 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (2)

35 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (3)

36 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (3)

37 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (3)

38 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (3)

39 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (4)

40 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (4)

41 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (4)

42 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (4)

43 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (4)

44 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (5)

45 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập (5)

46 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập VN

47 Bài 4: Cân bằng máy

Bài tập VN

48 Bài 4: Cân bằng máy

Nội dung

 Phần 1: Cấu trúc động học của cơ cấu  Phần 2: Những vấn đề cơ bản trong thiết kế nguyên lý máy

 Phân tích động học  Phân tích lực  Cải thiện chất lượng làm việc máy (động lực học máy)

 Phần 3: Lý thuyết về các cơ cấu có khớp cao

 Cơ cấu cam  Cơ cấu bánh răng

 Làm đều chuyển động máy  Cân bằng máy

49 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.1 Đặt vấn đề

 Giả thiết là khâu dẫn chuyển động đều chỉ là gần đúng!

 Dư thừa  Hoặc thiếu hụt của công suất lực phát động so với công suất lực cản

 Thực tế khâu dẫn chịu tác động của  Các lực tác động trên cơ cấu  Yếu tố về cấu tạo: Khối lượng, mômen quán tính…. => nên vận tốc của khâu dẫn không thể là hằng số => nghiên cứu về chuyển động thực của máy.

50 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.1 Đặt vấn đề

51 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.1 Đặt vấn đề

52 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.1 Đặt vấn đề

 Xác định các đại

lượng thay thế và lập phương trình

chuyển động thực của máy.

 Xác định chuyển động thực của máy và các chế độ

chuyển động của máy.

 Biết cách làm đều chuyển động bình ổn của máy.

53 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.2. PTchuyển động và đại lượng thay thế

 Phương trình biến thiên động năng: “Tổng công của tất cả các lực tác động lên cơ hệ trong một khoảng thời gian bằng biến thiên động năng của cơ hệ trong khoảng thời gian đó”

E - E0 = E = Ađ + Ac

- công động (công của lực phát động), Ađ luôn dương. - công cản (công của các lực cản), Ac có thể âm hay

Ađ Ac dương. E0 - động năng ở thời điểm t0 E – động năng ở thời điểm t E - biến thiên động năng.

54 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.2. PTchuyển động và đại lượng thay thế

 Có mômen của lực phát động Md đặt lên khâu dẫn quay với vận tốc góc ω1 => công suất tức thời của lực phát động

  1. dN M 

Do 2 véctơ và luôn cùng phương, chiều:

N M  1

Công động Ad trong khoảng thời gian (t0,t):











dtN d

 1

dM d

dA 



 0

0,  là vị trí tương ứng của khâu dẫn tại t0, t.

55 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.2. PTchuyển động và đại lượng thay thế

 Xét máy có n khâu động, khâu i có:

Công suất tức thời của các lực cản



  i

 MvP  i i





1 



: Ngoại lực tác dụng : Mô men ngoại lực : Vận tốc của điểm đặt lực : Vận tốc góc  Công cản t









d 









P i

dtN c

MvP i i

 i

Ac =









1 

v i  1

 i  1

 0

   

   









A C

M d tt



Đặt

 

 1

     .  P v M . i i i i    1

  

  

 0

Mtt :mômen thay thế các lực cản về khâu dẫn (mômen cản thay thế) Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.2. PTchuyển động và đại lượng thay thế





 1

    .  P v M . i i i i    1

  

  

 Việc thay thế này dựa trên nguyên tắc công suất không đổi: công suất của mômen cản thay thế phải bằng công suất của tất cả các lực cản trên toàn máy.

 Như vậy Mtt là đại diện cho chế độ lực tác động

57 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.2. PTchuyển động và đại lượng thay thế

Xét máy có n khâu động, khâu i có: : Khối lượng của khâu : Vận tốc của trọng tâm khâu : Mô men quán tính đối với trọng tâm : Vận tốc góc  Động năng toàn máy









E i

2 m v . i Si

2  . i

m i







1 2

 1

v Si  1

 i  1

  

  

  

  

   

 2  .  1  

ttJ





2 J  . 1





Với

m i



 1

v Si  1

 i  1

1 2 tt   

  

  

   

   

58 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.2. PTchuyển động và đại lượng thay thế





m i



 1

v Si  1

 i  1

  

  

  

  

   

   

 Việc thay thế này dựa trên nguyên tắc động năng không đổi: động năng của khâu thay thế phải bằng động năng của tất cả các khâu trên toàn máy.

 Như vậy Jtt là đại diện cho máy về phương diện cấu tạo

59 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.2. PTchuyển động và đại lượng thay thế

• Khi thay các kết quả thu được khi thiết lập công thức xác định công động Ad , công cản Ac và động năng E vào phương trình biến thiên động năng ta sẽ có phương trình chuyển động thực của máy như sau:





















 M M d

  2    1

 2    . 1 0



1 2

 0

Trong đó :

ω1( φ0 ) – vận tốc góc của khâu thay thế (1) tại vị trí φ0 Jtt (φ0) – mômen quán tính thay thế tại vị trí φ0 ω1(φ) – vận tốc góc của khâu thay thế (1) tại vị trí φ Jtt (φ) – mômen quán tính thay thế tại vị trí φ • Thiết lập được công thức tính vận tốc thực khâu dẫn:













 M M d

    1

 2   . 1 0



J tt J

   0   

2   

.  0

60 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.2. PTchuyển động và đại lượng thay thế

 Từ việc nghiên cứu chuyển động thực của toàn máy, bằng khái niệm mômen cản thay thế Mtt và mômen quán tính thay thế Jtt, bài toán chuyển thành nghiên cứu chỉ một khâu giả định, có cấu tạo biểu thị bằng mômen quán tính thay thế Jtt, trên khâu đó có chế độ lực tác động biểu thị bằng mômen động Mđ và mômen cản thay thế Mtt.

 Khâu giả định đó được gọi là khâu thay thế.

61 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.3. Các chế độ chuyển động

Căn cứ vào sự biến thiên của vận tốc khâu dẫn w1(), ta có thể

phân loại chuyển động của máy thành:

+ Chuyển động không bình ổn: là chuyển động trong đó vận tốc

góc khâu dẫn biến thiên không có chu kì.

+ Chuyển động bình ổn: là chuyển động trong đó vận tốc góc

khâu dẫn biến thiên có chu kì.

chuyển động của máy trải qua 3 giai đoạn:  mở máy  làm việc  tắt máy.

62 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.3. Các chế độ chuyển động

63 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.3. Các chế độ chuyển động

 Trong giai đoạn mở máy, chế độ làm việc là không bình ổn, tổng

công (Ađ+Ac) > 0.

 Trong giai đoạn làm việc, chế độ làm việc là bình ổn. Cứ sau mỗi khoảng thời gian nhất định, năng lượng cung cấp cho máy phải bằng năng lượng máy tiêu thụ. Góc quay của khâu dẫn ứng với khoảng thời gian được gọi là chu kỳ công A.

 Chu kỳ công A là góc quay của khâu dẫn để cho tổng công của

các lực trên toàn máy bằng không.

 Trong giai đoạn tắt máy, chế độ làm việc là không bình ổn, tổng

công (Ađ+Ac) < 0.

64 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.3. Các chế độ chuyển động – Chế độ bình ổn

65 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.3. Các chế độ chuyển động – Chế độ bình ổn

66 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.3. Các chế độ chuyển động – Chế độ bình ổn

67 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.3. Các chế độ chuyển động – Chế độ không bình ổn

68 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.4. Xác định chuyển động thực của máy



    1

2 E J

     

69 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.4. Xác định chuyển động thực của máy



    1

E 2 J

     

Đồ thị quan hệ E(J) - đồ thị Vittenbao (Wittenbauer)

70 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.4. Xác định chuyển động thực của máy

Giả sử cần xác định vận tốc thực khâu dẫn tại thời điểm nào đó, ví dụ tại vị trí k cùng các trị số Ek, Jk ứng với điểm K trên đồ thị:



tg .



    k 1 k

 k

E 2 k J

E . k J

 2. E  . J

 2 E  J

Từ đó ta cũng có thể xác định giá trị lớn nhất và bé nhất của vận tốc góc khâu dẫn:







;







 1

max

 1

min

 2 E  J

max và min là các góc hợp bởi tiếp tuyến trên và dưới của đồ thị E(J) với trục hoành.

71 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.5. Làm đều chuyển động của máy

 1

max

min

tb  1

Hệ số không đều của chuyển động máy • Vận tốc góc khâu dẫn w1 dao động quanh giá trị trung bình w1tb:  2

• Hệ số không đều:

 1

max

 1

min





  tb1

đánh giá chất lượng của chuyển động bình ổn.

• Hệ số không đều cho phép Với mỗi loại máy, tuỳ thuộc yêu cầu kĩ thuật, độ chính xác của sản phẩm, người ta quy định một hệ số không đều cho phép [].

72 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.5. Làm đều chuyển động của máy

Hệ số không đều cho phép của một số loại máy:

Loại máy

[]

Máy bơm

1/5  1/30

Máy dệt

1/40  1/50

CTM thường

1/20  1/50

Động cơ đốt trong

1/80  1/150

Động cơ điện

1/100  1/300

Động cơ máy bay

1/200

Khi  ≤ [] thì chuyển động bình ổn của máy được coi là chuyển động “đều”.

73 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.5. Làm đều chuyển động của máy – Sử dụng bánh đà

• Làm đều chuyển động máy thực chất là làm giảm biên độ dao động của w1 thông qua giảm gia tốc góc . Điều này chỉ có thể thực hiện được bằng cách tăng J, do Mcb là do điều kiện làm việc của máy quyết định, còn Mđ phụ thuộc động cơ được chọn. Giải pháp sẽ là lắp lên khâu dẫn hoặc một trong các khâu có tỷ số truyền không đổi so với khâu dẫn một khối lượng phụ gọi là bánh đà.

• Bánh đà được chế tạo sao cho khối lượng được tập trung ở vành ngoài, với mục đích sao cho với cùng một khối lượng cho trước, sẽ có mômen quán tính của bánh đà Jđ lớn và kích thước gọn. Với bánh đà như trên, mômen quán tính được tính theo công thức:

Bánh đà

J  d

dm D . 4

74 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.5. Làm đều chuyển động của máy – Sử dụng bánh đà

Giả thiết:

- Mđ, Mtt và Jtt là các hàm của góc quay  của khâu dẫn - Giá trị [],w1tb được cho trước - Hệ số không đều hiện tại   []

Kết luận:

- Xác định mômen quán tính của bánh đà để sau khi lắp

bánh đà lên khâu dẫn, sẽ có  = []

Nguyên tắc: giảm biên độ dao động của w1().

75 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.5. Làm đều chuyển động của máy – Xác định momen bánh đà

]

 [ 1

max

 [ 1

min

]

 [ 1

Từ

và

tb  1

 ][



 2

 ]  tb1

]



]







;



 [ 1

max

 tb 1

 [ 1

min

 tb 1

 ][ 2

 1 

 

;







 

2



 

2

  m

1max

  m

1min

 J  2 E

 1   J  2 E

 Xác định được [max], [min]

max min

76 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.5. Làm đều chuyển động của máy – Xác định momen bánh đà

max = [max] và ,

Trên đồ thị E(J) đã có, vẽ hai tiếp tuyến trên và dưới hợp với trục hoành các góc , min = [min]. Hai tiếp tuyến này cắt nhau tại O’ là gốc của hệ toạ độ mới E’O’J’, chúng cũng cắt trục OE kéo dài tại a và b.

Dễ dàng nhận thấy: , max = [max] < max , min = [min]  min

1max = [w1max] < w1max

 w’ w’

1min = [w1min]  w1min

Có thể thấy dải dao động của w1() đã được thu hẹp sau khi bánh đà được gắn lên máy.

77 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.5. Làm đều chuyển động của máy – Xác định momen bánh đà

Giả sử trục OE kéo dài cắt trục O’J’ tại P  Jđ = O’P . J Ta có:

Pa = O’P.tg[max] ; Pb = O’P.tg[min]

 ab = (tg[max] - tg[min]) . O’P

Từ đó ta tính được:



 J

(5.3)

Jđ =

[ 

]

ab ] 

max

min

78 Bài 4: Cân bằng máy

6.2. Chuyển động thực của máy 6.2.5. Làm đều chuyển động của máy – Ý nghĩa bánh đà

• Bánh đà khi được lắp thêm vào khâu nào sẽ làm tăng quán tính của khâu đó => gây trở ngại cho sự biến thiên vận tốc.

• Khi công động Ađ tăng, nếu không có bánh đà thì vận tốc góc w1 sẽ tăng nhanh. Nhờ có bánh đà, một phần của lượng năng lượng tăng lên phải làm quay bánh đà. Ngược lại, khi công cản Ac tăng, bánh đà đang quay nhanh sẽ trả lại năng lượng cho máy giúp w1 không bị biến thiên đột ngột.

Vậy: Bánh đà có nhiệm vụ thu năng lượng thừa, trả năng lượng thiếu cho máy trong một chu kỳ chuyển động. Bánh đà không sinh thêm hay tiêu bớt đi năng lượng của máy.

79 Bài 4: Cân bằng máy