intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng về Nguyên lý máy - Chương 6

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST
Báo xấu
185
lượt xem 51
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Bài giảng nguyên lý máy - Chương 6 Chuyển động thực và chuyển động của máy

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng về Nguyên lý máy - Chương 6

  1. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy Chöông 6 CHUYEÅN ÑOÄNG THÖÏC VAØ ÑIEÀU CHÆNH CHUYEÅN ÑOÄNG MAÙY 6.1. ÑAÏI CÖÔNG - Khi maùy laøm vieäc döôùi taùc duïng cuûa caùc löïc, maùy coù moät chuyeån ñoäng nhaát ñònh goïi laø chuyeån ñoäng thöïc cuûa maùy. Vieäc xaùc ñònh chuyeån ñoäng thöïc cuûa maùy döôùi taùc duïng cuûa caùc löïc laø moät vaán ñeà cô baûn cuûa ñoäng löïc hoïc maùy. Caàn phaûi xaùc ñònh vaän toác thöïc cuûa maùy taïi moät thôøi ñieåm baát kyø. - Chuyeån ñoäng cuûa caùc khaâu trong maùy hoaøn toaøn xaùc ñònh khi bieát chuyeån ñoäng cuûa khaâu daãn. Do ñoù ñeå bieát chuyeån ñoäng thöïc cuûa maùy, ta chæ caàn xeùt chuyeån ñoäng thöïc cuûa khaâu daãn. - Vaän toác thöïc cuûa khaâu daãn phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá nhö löïc taùc duïng, khoái löôïng, vò trí khoái taâm, … neân chaéc chaén seõ thay ñoåi so vôùi yù muoán ban ñaàu. Vì vaäy ta phaûi xaùc ñònh vaän toác thöïc ω1 cuûa khaâu daãn ñieàu chænh noù theo yeâu caàu laøm vieäc cuûa maùy. - Ñieàu chænh chuyeån ñoäng thöïc cuûa maùy bao goàm 2 noäi dung: Laøm ñeàu chuyeån ñoäng maùy: laøm giaûm bieân ñoä dao ñoäng cuûa vaän toác thöïc ω1 , töùc laø ω1 thay ñoåi ít quanh giaù trò trung bình ωtb . Tieát cheá chuyeån ñoäng maùy: laøm cho vaän toác maùy thay ñoåi coù chu kỳ (duy trì ωtb ), töùc laø duy trì söï caân baèng giöõa coâng caùc löïc phaùt ñoäng vaø coâng caùc löïc caûn ñeå maùy chuyeån ñoäng bình oån. 6.2. PHÖÔNG TRÌNH CHUYEÅN ÑOÄNG MAÙY 1. Phöông trình ñoäng naêng - Phöông trình ñoäng naêng cuûa moät cô heä coù daïng: (6.1) A = ∆E trong ñoù, A : coâng cuûa taát caû caùc löïc taùc duïng leân cô caáu trong khoaûng thôøi gian ( t0 ,t ) . ∆E : ñoä bieán thieân ñoäng naêng cuûa cô heä trong khoaûng thôøi gian ( t0 ,t ) . - Löïc taùc duïng leân maùy ñöôïc chia laøm hai loaïi: Löïc phaùt ñoäng: löïc phaùt ñoäng cuûa ñoäng cô. Löïc caûn: löïc caûn kyõ thuaät, löïc ma saùt, troïng löôïng caùc khaâu, … Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 90 -
  2. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy - Löïc phaùt ñoäng taïo neân coâng ñoäng Añ > 0 . Löïc caûn taïo neân coâng caûn Ac < 0 . Neân toång coâng taùc duïng leân maùy seõ laø A = Añ + Ac . Do ñoù phöông trình ñoäng naêng seõ laø: (6.2) Añ + Ac = ∆E - Caùc thoâng soá Añ , Ac , ∆E ñöôïc xaùc ñònh theo caùc thoâng soá ñoäng hoïc vaø ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu hay maùy nhö kích thöôùc, khoái löôïng, löïc taùc duïng, vaän toác, moment quaùn tính caùc khaâu. a. Tính coâng cuûa löïc phaùt ñoäng: - Moment löïc phaùt ñoäng M d taùc duïng leân khaâu daãn chuyeån ñoäng vôùi vaän toác goùc ω1 seõ gaây ra coâng suaát: dAd (6.3) = M d ω1 = M d ω1 Nd = dt - Coâng cuûa löïc phaùt ñoäng trong khoaûng thôøi gian ( t0 ,t ) : ϕ t t Ad = ∫ N d dt = ∫ M d ω1 dt = ∫ M d dϕ (6.4) ϕo to to trong ñoù, ϕ0 = ϕ (t0 ) : vò trí cuûa khaâu daãn öùng vôùi thôøi ñieåm t0 , ϕ = ϕ (t ) : vò trí cuûa khaâu daãn öùng vôùi thôøi ñieåm t , dϕ = ω1 dt : goùc quay cuûa khaâu daãn trong khoaûng thôøi gian dt . b. Tính coâng cuûa caùc löïc caûn: - Xeùt maùy coù n khaâu, khaâu thöù k chòu taùc duïng löïc caûn Pk vaø moment caûn M k . Goïi vk laø vaän toác ñieåm ñaët löïc Pk vaø ωk laø vaän toác goùc khaâu k . Taïi thôøi ñieåm ñang xeùt, coâng suaát töùc thôøi cuûa caùc löïc caûn treân khaâu k laø: N k = Pk vk + M k ω k (6.5) - Coâng suaát töùc thôøi cuûa taát caû caùc löïc caûn treân taát caû caùc khaâu laø: n n ( ) N c = ∑ N k = ∑ Pk vk + M k ω k (6.6) k =1 k =1 - Coâng cuûa taát caû caùc löïc caûn trong khoaûng thôøi gian ( t0 ,t ) laø: Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 91 -
  3. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy t t n ( ) Ac = ∫ N c dt = ∫ ∑ Pk vk + M k ωk dt (6.7) to k =1 to c. Tính ñoä bieán thieân ñoäng naêng: - Goïi mk , J k laø khoái löôïng vaø moment quaùn tính ñoái vôùi khoái taâm cuûa khaâu thöù k ; vSk , ωk laø vaän toác khoái taâm vaø vaän toác goùc khaâu thöù k . Ñoäng naêng khaâu thöù k laø: 1 ( ) (6.8) mk vSk + J k ωk2 2 Ek = 2 - Toång ñoäng naêng toaøn maùy: n 1n ( ) E = ∑ Ek = ∑ mk vS2k + J k ωk2 (6.9) 2 k =1 k =1 - Bieán thieân ñoäng naêng trong khoaûng thôøi gian ( t0 ,t ) : ϕ t 1n 1n ( ) ( ) = ∑ mk vSk + J k ωk2 = ∑ mk vSk + J k ωk2 2 2 ∆E = E t − E (6.10) t0 2 k =1 2 k =1 ϕo to d. Phöông trình ñoäng naêng Thay caùc phöông trình (6.4), (6.7) vaø (6.10) vaøo (6.2) ta ñöôïc phöông trình ñoäng naêng cho toaøn maùy: ϕ ϕ t n 1n ( ) ( ) dϕ + ∫ ∑ Pk vk + M k ωk dt = ∑ mk vSk + J k ωk2 ∫M 2 (6.11) d 2 k =1 to k =1 ϕo ϕo Trong phöông trình (6.11), Pk , M k , mk , J k laø nhöõng ñaïi löôïng cho tröôùc, coøn vk , vS k , ωk laø nhöõng ñaïi löôïng phuï thuoäc vaøo vaän toác khaâu daãn ω1 vaø vò trí ϕ cuûa cô caáu, töùc laø: vk = vk (ω1 , ϕ ) vSk = vSk (ω1 , ϕ ) (6.12) ωk = ωk (ω1 , ϕ ) Thay quan heä (6.12) vaøo (6.11) ta ñöôïc phöông trình bieåu dieãn quan heä vaän toác goùc ω1 cuûa khaâu daãn vôùi vò trí ϕ cuûa cô caáu: ω1 = ω1 (ϕ ) Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 92 -
  4. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy Trong thöïc teá, caùc bieåu thöùc (6.12) khaù phöùc taïp neân caùch giaûi quyeát treân gaëp khoù khaên. Ñeå traùnh khoù khaên naøy, ta seõ bieán ñoåi vaø ñöa ra nhöõng khaùi nieäm môùi. 2. Ñaïi löôïng thay theá – Khaâu thay theá a. Moment thay theá caùc löïc caûn: - Coâng cuûa caùc löïc caûn (6.7) coù theå vieát döôùi daïng:  ωk  t n vk ∑ P ω  ω dt Ac = ∫ + Mk  ω1  1 k   to k =1 1  ωk  ϕ n vk ∫ ∑ P ω  dϕ = + Mk (6.13)  ω1  k   k =1 1 ϕ o - Bieåu thöùc döôùi daáu tích phaân ñoùng vai troø moät moment neân ta ñaët: n ω v M c = ∑  Pk k + M k k  (6.14) ω ω1  k =1   1 M c ñöôïc goïi laø moment caûn thay theá caùc löïc caûn. Phöông trình (6.13) trôû thaønh: ϕ ∫M dϕ Ac = (6.15) c ϕo - Ñònh nghóa: Moment thay theá caùc löïc caûn laø moät moment ñaët treân khaâu thay theá (ôû ñaây laø khaâu daãn) maø taùc duïng cuûa noù (veà phöông dieän gaây ra chuyeån ñoäng) thay theá cho taùc duïng cuûa caùc löïc caûn Pk vaø caùc moment caûn M k ñaët treân taát caû caùc khaâu. M c hoaøn toaøn xaùc ω v ñònh theo (6.14) vì caùc tæ soá k vaø k khoâng phuï thuoäc vaøo giaù trò ω1 . M c coù giaù trò ω1 ω1 döông thì M c cuøng chieàu vôùi ω1 vaø töông öùng ngöôïc laïi. - Töø (6.14) ta coù: n ( ) M c ω1 = ∑ Pk vk + M k ωk (6.16) k =1 Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 93 -
  5. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy Bieåu thöùc (6.16) noùi leân ñieàu kieän thay theá cuûa M c laø baûo toaøn coâng suaát, töùc laø coâng suaát cuûa moment thay theá caùc löïc caûn baèng toång coâng suaát cuûa caùc löïc caûn Pk vaø coâng suaát cuûa caùc moment caûn M k ñöôïc noù thay theá. b. Moment quaùn tính thay theá: - Bieán thieân ñoäng naêng (6.10) coù theå vieát döôùi daïng: ϕ 1 n  vSk ω2  2 ∆E = ∑  mk 2 + J k k2 ω12 (6.17) 2 k =1  ω1 ω1    ϕo - Bieåu thöùc trong ngoaëc ñoùng vai troø moät moment quaùn tính neân ta ñaët: n ω2  2 vSk J = ∑  mk 2 + J k k2  (6.18) ω ω1  k =1   1 J goïi laø moment quaùn tính thay theá caùc khoái löôïng mk vaø moment quaùn tính J k . Phöông trình (6.17) trôû thaønh: ϕ 1 ∆E = Jω12 (6.19) 2 ϕo - Ñònh nghóa: Moment quaùn tính thay theá laø moät moment quaùn tính ñaët treân khaâu daãn maø taùc duïng cuûa noù (veà phöông dieän quaùn tính) thay theá cho taùc duïng cuûa caùc khoái löôïng mk vaø moment quaùn tính J k ñaët treân taát caû caùc khaâu. J hoaøn toaøn xaùc ñònh theo (6.18) khi chöa bieát giaù trò ω1 . - Töø (6.18) ta coù: 1 2 1n ( ) Jω1 = ∑ mk vSk + J k ωk2 2 (6.20) 2 2 k =1 Bieåu thöùc (6.20) noùi leân ñieàu kieän thay theá cuûa J laø baûo toaøn ñoäng naêng, töùc laø ñoäng naêng cuûa moment quaùn tính thay theá baèng toång ñoäng naêng cuûa caùc khoái löôïng mk vaø moment quaùn tính J k maø noù thay theá. c. Khaâu thay theá: Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 94 -
  6. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy - Phöông trình ñoäng naêng cuûa maùy coù theå vieát döôùi daïng: ϕ ϕ 1 2ϕ ∫ M d dϕ + ∫ M c dϕ = Jω1 (6.21) ϕo 2 ϕo ϕo Ñaây laø phöông trình ñoäng naêng vieát cho moät khaâu chòu taùc duïng cuûa moment ñoäng M d , moment thay theá caùc löïc caûn M c , coù moment quaùn tính baèng moment quaùn tính thay theá J vaø chuyeån ñoäng vôùi vaän toác goùc ω1 . Khaâu naøy ñöôïc goïi laø khaâu thay theá cuûa maùy. - Ñeå xaùc ñònh chuyeån ñoäng thöïc cuûa maùy (ñoái vôùi maùy coù 1 baäc töï do), ta chæ caàn xaùc ñònh chuyeån ñoäng thöïc cuûa khaâu thay theá baèng caùch thu goïn caùc ñaïi löôïng: löïc caûn, moment quaùn tính cuûa taát caû caùc khaâu veà ñaët treân khaâu thay theá vaø vieát phöông trình ñoäng naêng cuûa khaâu thay theá vôùi caùc ñaïi löôïng thay theá naøy. - Coù theå thay theá caùc löïc phaùt ñoäng, löïc caûn, khoái löôïng, moment quaùn tính cuûa taát caû caùc khaâu baèng caùc ñaïi löôïng thay theá ñaët treân moät khaâu baát kyø (khaâu thay theá). Thoâng thöôøng, khaâu daãn ñöôïc choïn laøm khaâu thay theá. Töø chuyeån ñoäng thöïc cuûa khaâu daãn, ta seõ xaùc ñònh chuyeån ñoäng thöïc cuûa maùy. 6.3. CHUYEÅN ÑOÄNG THÖÏC CUÛA MAÙY 1. Cheá ñoä chuyeån ñoäng cuûa maùy - Khi maùy hoaït ñoäng, vaän toác maùy noùi chung bieán thieân, ta phaân bieät caùc cheá ñoä chuyeån ñoäng sau: Chuyeån ñoäng bình oån: vaän toác goùc cuûa khaâu daãn bieán thieân coù chu kyø. Chuyeån ñoäng khoâng bình oån: vaän toác goùc cuûa khaâu daãn bieán thieân khoâng coù chu kyø. ω1 ωtb ϕ O laøm vieäc taét maùy khôûi ñoäng (giaûm daàn) (taêng daàn) (bình oån) Hình 6.1 Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 95 -
  7. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy - Trong giai ñoaïn maùy chuyeån ñoäng bình oån, sau moät thôøi gian T hay sau moät goùc quay ϕ cuûa khaâu daãn, vaän toác cuûa maùy laïi trôû veà trò soá ban ñaàu. T vaø ϕ goïi laø chu kyø ñoäng löïc hoïc cuûa maùy. - Ñoái vôùi caùc maùy noùi chung, giai ñoaïn chuyeån ñoäng bình oån chính laø giai ñoaïn maùy laøm vieäc, (trong giai ñoaïn naøy ω1 bieán thieân coù chu kyø vaø dao ñoäng quanh ωtb ), coøn giai ñoaïn khoâng bình oån öùng vôùi luùc khôûi ñoäng maùy ( ω1 taêng daàn) vaø luùc taét maùy ( ω1 giaûm daàn) nhö hình 6.1. a. Cheá ñoä chuyeån ñoäng bình oån - T phương trình ng năng (6.21), ta suy ra: ϕ J (ϕo ) 2 2 ∫ ( M d + M c ) dϕ ω1 (ϕ ) = ω1 (ϕ o ) + (6.22) J (ϕ ) J (ϕ ) ϕo ng v i công c n luôn luôn b ng không, t c laø: - N u J là h ng s và t ng công  J (ϕo )  =1 J = const  J (ϕ ) ϕ   ϕ ⇔ (6.23)  ∫ ( M d + M c ) dϕ = 0  ( M + M ) dϕ = 0 ∫d c ϕo ϕ o thì ω1 (ϕ ) = ω1 (ϕ o ) , nghóa là maùy chuyeån ñoäng u (bình oån) vôùi vaän toác ñeàu ω1 = const . ng v i công c n khác không, t c laø: - N u J khác h ng s và t ng công  J ≠ const ϕ  (6.24)  ∫ ( M d + M c ) dϕ ≠ 0 ϕo thì ω1 (ϕ ) ≠ ω1 (ϕo ) , nghĩa là máy chuy n u, nhưng n u sau nh ng th i gian nh t ng không nh ng th i t n t i:  J (ϕ o )  J trôû laïi giaù trò cuõ : J (ϕ ) = 1  ϕ (6.25)  ∫ ( M d + M c ) dϕ = 0 ϕ o Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 96 -
  8. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy ng bình n, t c là v n t c góc khâu d n bi n thiên có chu kỳ. thì máy chuy n i u ki n u ư c th a mãn vì J là i lư ng bi n thiên có chu kỳ. Chu kỳ c a J là chu kỳ ng h c φ , t c là: J (ϕ o ) = J (ϕ o + nφ ) (n = 1, 2, 3,L) Yêu c u ph i có A + Ac tri t tiêu có chu kỳ, t c là các l c tác d ng lên máy bi n thiên có chu kỳ. G i chu kỳ tri t tiêu A + Ac là φ A , t c là: ϕ + mφ A ∫ (M + M c ) dϕ = 0 (m = 1, 2, 3,L) d ϕo Như v y sau chu kỳ φω (là b i s chung nh nh t c a φ và φ A : φω = p.φ = q.φ A v i p, q là nh ng s nguyên), ta có: J (ϕ o + φω ) = J (ϕ o + pφ ) = J (ϕ o ) (6.26) ϕ +φω ϕ + qφ A ∫ (M ∫ (M + M c ) dϕ = + M c ) dϕ = 0 d d ϕo ϕo Thay (6.26) vào (6.22), ta có: ω1 (ϕ o + φω ) = ω1 (ϕo ) nghĩa là v n t c góc khâu d n bi n thiên có chu kỳ. Chu kỳ c a v n t c góc khâu d n chính là φω và ư c g i là chu kỳ ng l c h c. ng l c h c φω không nh ng ph thu c vào chu kỳ ng h c φ mà còn ph thu c * Chu kỳ vào chu kỳ l c tác d ng φ A . b. Cheá ñoä chuyeån ñoäng không bình oån ng h c φ : Xét trong m t chu kỳ ϕo +φ J (ϕ o ) 2 ∫ (M ω12 (ϕo ) + ω1 (ϕ o + φ ) = + M c ) dϕ d J (ϕ o + φ ) J (ϕ o + φ ) ϕo (6.27) ϕo +φ 2 ∫ (M = ω12 (ϕo ) + + M c ) dϕ d J (ϕ o ) ϕo - N u Ad + Ac > 0 thì khi J tr l i giá tr cũ v n t c góc khâu d n tăng lên: ϕo +φ ∫ (M + M c ) dϕ > 0 ⇒ ω1 (ϕ o + φ ) > ω1 (ϕo ) d ϕo Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 97 -
  9. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy t c là v n t c góc khâu d n tăng lên sau m i chu kỳ ng h c. N u J là h ng s thì v n t c góc khâu d n luôn luôn tăng. - N u Ad + Ac < 0 thì khi J tr l i giá tr cũ v n t c góc khâu d n gi m xu ng: ϕo +φ ∫ (M + M c ) dϕ < 0 ⇒ ω1 (ϕ o + φ ) < ω1 (ϕo ) d ϕo t c là v n t c góc khâu d n gi m xu ng sau m i chu kỳ ng h c. N u J là h ng s thì v n t c góc khâu d n luôn luôn gi m. 2. Xác nh chuy n ng th c c a máy: - Phương trình ng năng (6.22) có th vi t l i dư i d ng: 2  ϕ 2  J (ϕo ) ω1 (ϕ o ) + ( M d + M c ) dϕ  ∫ ω1 (ϕ ) = (6.28) J (ϕ )   2   ϕo E (ϕ ) ω1 (ϕ ) = 2 J (ϕ ) trong ó: E (ϕ ) = E (ϕ o ) + ∆E (ϕ o ) 1 J (ϕ o )ω12 (ϕ o ) v trí ϕo , E (ϕ o ) = ng năng : 2 ϕ ∆E (ϕ o ) = ∫ ( M + M cngn ) dϕ : bi n thiên ng năng gi a hai v trí ϕ và ϕo . ϕo - N u các hàm M d (ϕ ) , M c (ϕ ) và J (ϕ ) cho d ng gi i tích thì ta thay vào (6.28) và gi i b ng gi i tích. - N u các hàm M d (ϕ ) , M c (ϕ ) và J (ϕ ) cho d ng b ng s hay d ng th thì ta có th xác nh v n t c góc khâu d n b ng phương pháp s ho c phương pháp th . a. Phương pháp s : Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 98 -
  10. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy M = Md + Mc b M (ϕi +1 ) O P M tb a M (ϕ i ) Q N ϕi ϕi +1 ϕ Hình 6.2 - Phương trình (6.28) có th vi t l i dư i d ng:   ϕi +1 2  J (ϕi ) ω1 (ϕi ) + ( M d + M c ) dϕ  2 ∫ ω1 (ϕi+1 ) = J (ϕi+1 )   2   ϕi 2 ω1 (ϕi+1 ) = [ E (ϕi ) + ∆E (ϕi )] (6.29) J (ϕi+1 ) trong ó ϕi và ϕi +1 là hai v trí k nhau và kho ng ϕi+1 − ϕi nh (Hình 6.2). Trình t ti n hành phương pháp s : v n t c c a cơ c u v i nhi u v trí ϕ cho c m t chu kỳ ng h c φ . S • V ha d ng các công th c (6.14) và (6.18) tính moment thay th các l c c n M c và ng v i các v trí ϕ . S li u tính ư c có th l p thành moment quán tính thay th J b ng. ng v i t ng v trí ϕ . • Tính giá tr M ng v i t ng v trí ϕ . • Tính giá tr M = M c + M Vì kho ng ϕi+1 − ϕi • nh nên có th coi g n úng M là h ng và có giá tr là giá tr trung bình c ng c a hai giá tr biên, t c là: 1 M = [ M (ϕi+1 ) + M (ϕi )](ϕi+1 − ϕi ) 2 Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 99 -
  11. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy nghĩa là trong kho ng ϕi+1 − ϕi ta ã thay ư ng cong M t o n cong ab b ng ϕi +1 o n th ng OP . Như v y ∫ M dϕ ư c bi u di n b ng di n tích hình ONQP như hình. ϕi ϕi +1 1 ∫ M dϕ = 2 [ M (ϕ ∆E (ϕi ) = ) + M (ϕi )](ϕi+1 − ϕi ) (6.30) i +1 ϕ i u tiên ch n v trí ϕi là v trí ã bi t ω1 (ϕi ) nên tính ư c E (ϕi ) . Thay giá tr • E (ϕi ) , J (ϕi+1 ) , ∆E (ϕ i ) ưc vào công th c (6.20) ta có ư c ã tính b ng s ω1 (ϕi+1 ) . Ti p t c như trên ta có ư c ω1 (ϕi+2 ) , ω1 (ϕi+3 ) , … Vò trí cô caáu ϕm = ϕ1 + φ A ϕ n = ϕ1 + φω ϕ1 ϕ2 ϕ n = ϕ1 + φ L L L Ñaïi löôïng Moment quaùn tính thay theá J J n = J1 Jm J1 J2 J1 L L L Moment thay theá caùc luïc caûn Mc M c1 M c1 M c1 M c2 M cn L L L Moment ñoäng Md M d1 M d1 M d1 Md2 M dn L L L Toång moment M = M d + Mc M1 M1 M1 M2 Mn L L L Bieán thieân ñoäng naêng ∆E ∆E2 ∆Em ∆E1 ∆E n ∆E1 L L L Ñoäng naêng E E1 Em E1 E2 En L L L Vaän toác goùc khaâu daãn ω1 (ϕ1 ) ω1 ω1 (ϕ1 ) ω1 (ϕ 2 ) ω1 (ϕ m ) ω1 (ϕn ) L L L b. Phương pháp th : Các bư c ti n hành: th J (ϕ ) , M c (ϕ ) và M d (ϕ ) . • T s li u 3 dòng u c a b ng s li u ta xây d ng các th M c (ϕ ) v i M d (ϕ ) ta ư c th M (ϕ ) . • C ng Tích phân th M (ϕ ) → th ∆E (ϕ ) . • th ∆E (ϕ ) v i u E (ϕ0 ) ta th E (ϕ ) . Thông ng năng ban ưc C ng ng − ω1 (ϕ0 ) = 0 nên E (ϕ0 ) = 0 . thư ng, ch n v trí ban u là v trí b t u chuy n th ∆E (ϕ ) cũng chính là th E (ϕ ) . Do ó, th J (ϕ ) và E (ϕ ) : v i cùng m t giá tr ϕi như • Xây d ng th E ( J ) t hai th E (ϕ ) và J (ϕ ) cho ta hai giá tr Ei và J i , nghĩa là xác nhau, hai nh m t i m trên h t a EOJ . Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 100 -
  12. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy th như hình 6.3. Toàn b quá trình xây d ng các J (µ J ) 0 M (µM ) − M c (ϕ ) 17 18 19 9 10 11 12 13 14 15 16 1 M d (ϕ ) 2 3 4 5 M (ϕ ) 6 ϕ 7 ϕ ( µϕ ) 8 0 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1 2 4 E (µ E ) E (µE ) 5 9 13 4 17 18 8 12 6 10 14 3 2 7 11 15 16 ψ max 1 ϕ ψ min J (µ J ) 0 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 19 1 2 4 0 Kh i ng Bình n T t máy Hình 6.3 - Vì ng năng E và moment quán tính thay th J là nh ng i lư ng có chu kỳ nên th E ( J ) là m t ư ng cong kín, g i là ư ng cong Wittenbauer. S d ng ư ng cong kín này tính v n t c góc khâu d n ω1 . E ( µE ) K yK ψ max ψK ψ min xK O J ( µJ ) Hình 6.4 Trên ư ng cong E ( J ) l y m t i m K b t kỳ. Theo hình 6.4, ta có: yK tgψ K = (6.31) xK trong ó: Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 101 -
  13. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy E (ϕ K ) yK = µE (6.32) J (ϕ K ) xK = µJ v i E (ϕ K ) , J (ϕ K ) : ng năng và moment quán tính ng v i tr ng thái c a máy t i i m K , µE , µJ : t l xích các tr c E , J . T công th c (6.31) và (6.32) ta suy ra: µE E (ϕ K ) = J (ϕ K ) tgψ K (6.33) µJ Thay (6.33) vào (6.29) ta có: µE ω1 (ψ K ) = 2 tgψ K (6.34) µJ V i nhi u v trí c a i m K trên c ư ng cong E ( J ) ta có nhi u giá tr ψ K và xác nh giá tr ω1 (ψ K ) theo (6.33) cho c m t chu kỳ làm vi c bình n c a máy. 6.4 LÀM U CHUY N NG MÁY 1. H s không u: - Phöông trình chuyeån ñoäng c a maùy döôùi daïng vi phaân: dω 1 dJ M d + M c = ω12 +J 1 (6.35) dϕ 2 dt Gia t c góc c a khâu d n là: 1 dJ M d + M c − ω12 dω dϕ 2 ε1 = 1 = (6.36) dt J - Ñeå maùy chuyeån ñoäng ñeàu thì: 1 dJ ε 1 = 0 ⇒ M d + M c − ω12 =0 (6.37) dϕ 2 Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 102 -
  14. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy - Nói chung, ieàu kieän treân khoâng theå thoûa vì M d , M c và J thay i trong quá trình làm vi c ⇒ ε1 ≠ 0 , nên trong giai ñoaïn chuyeån ñoäng bình oån, vaän toác maùy dao ñoäng trong khoaûng ω1min ÷ ω1max . - Ñeå ñaùnh giaù tính chuyeån ñoäng khoâng ñeàu cuûa v n t c góc khâu d n, ngư i ta ưa ra i lư ng δ g i là heä soá khoâng ñeàu: ω1 max − ω1 min δ= (6.38) ωtb ω1 max + ω1 min ωtb = (6.39) 2 - Máy ư c xem là chuy n u nh hơn m t giá tr cho phép [δ ] g i ng u khi h s không u cho phép. [δ ] ñöôïc quy ñònh tieâu chuaån cho töøng loaïi maùy. Ví d : là h s không 1 1 maùy c t kim lo i: [δ ] = ÷, 20 50 11 maùy bôm : [δ ] = ÷, 5 30 1 1 t trong: [δ ] = ÷ ng c ơ ,… 80 150 - Như v y ng v i v n t c góc trung bình ωtb m b o yêu c u làm vi c, máy ph i chuy n và h s không u cho phép [δ ] , nghĩa là v n t c góc c a khâu d n ch thay i t giá tr nh nh t cho phép n giá tr l n nh t cho phép (xác nh theo ωtb và [δ ] ). [ω1 max ] − [ω1 min ] [δ ] = (6.40) ωtb [ω1 max ] + [ω1 min ] ωtb = (6.41) 2  [δ ]  [ω1max ] = ωtb 1 ±  (6.42)  2 min 2. Làm u chuy n ng máy: a. Bi n pháp làm u: - Moment quán tính J laø moät bieåu thöùc phuï thuoäc vào cô caáu: J = J 0 + J (ϕ ) , v i J 0 là phaàn moment quaùn tính coá ñònh, và J (ϕ ) là phaàn moment quaùn tính thay ñoåi theo ϕ . Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 103 -
  15. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy Như v y: dJ (ϕ ) 1 M d + M c − ω12 dJ (ϕ ) dϕ dJ d 2 ⇒ ε1 = [ J o + J (ϕ )] = = (6.43) dϕ dϕ dϕ J o + J (ϕ ) - Ñeå laøm ñeàu chuyeån ñoäng maùy, t c là laøm giaûm gia toác ε1 , ta coù theå taêng moment quaùn tính coá ñònh J 0 baèng caùch laép moät khoái löôïng phuï goïi laø baùnh ñaø (hay voâ laêng) leân khaâu daãn. Baùnh ñaø coù taùc duïng tích tröõ naêng löôïng khi Ad > Ac vaø giaûi phoùng naêng löôïng khi Ad < Ac , nghóa laø baùnh ñaø laøm nhieäm vuï phaân phoái naêng löôïng trong caùc giai ñoaïn chuyeån ñoäng cuûa moät chu kyø laøm vieäc oån ñònh ñeå vaän toác goùc ñeàu hôn. - Goïi J d laø moment quaùn tính cuûa baùnh ñaø laép treân khaâu thay theá (thöôøng choïn khaâu daãn). Sau khi laép baùnh ñaø, moment quaùn tính thay theá cuûa heä seõ laø: J ′ = J o + J (ϕ ) + J d (6.44) - Neáu baùnh ñaø laép treân moät khaâu naøo ñoù coù vaän toác goùc ω x thì sau khi laép baùnh ñaø, moment quaùn tính thay theá cuûa heä seõ laø: 2 ω  J ′ = J o + J (ϕ ) + J d  x  = J o + J (ϕ ) + J d ' (6.45) ω   1 2 ω  trong ñoù J = J d  x  laø moment quaùn tính thay theá cuûa baùnh ñaø treân khaâu thay theá. ' ω  d  1 Baùnh ñaø laép treân khaâu quay caøng nhanh caøng toát, töùc laø khaû naêng tích luõy (hay giaûi Chuù yù: phoùng) naêng löôïng caøng lôùn. b. Xác nh moment quán tính c n thi t c a bánh à: (dùng phương pháp Wittenbauer) Baøi toaùn: Cho tröôùc caùc haøm M d (ϕ ) , M c (ϕ ) vaø J (ϕ ) döôùi daïng ñoà thò. Xaùc ñònh moment quaùn tính caàn thieát cuûa baùnh ñaø J d ñeå ñaûm baûo cho maùy laøm vieäc vôùi vaän toác goùc ωtb vaø heä soá khoâng ñeàu cho pheùp [δ ] . Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 104 -
  16. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy t2 E (µ E ) E ′ (µ E ) t1 ψ max a ψ min ′ ψ max b J (µ J ) O δE ′ ψ min O′ P J ′ (µ J ) Jd Hình 6.5 Sau khi laép baùnh ñaø, J (ϕ ) vaø E (ϕ ) taêng leân moät löôïng δE và δ J . Ta coù theå chöùng minh caùc ñaïi löôïng δE và δ J laø haèng soá, khoâng phuï thuoäc vaøo vò trí cuûa cô caáu. Nghóa laø daïng ñöôøng cong E = E ( J ) khoâng thay ñoåi, chæ coù heä truïc toïa ñoä chuyeån dòch moät ñoaïn δE và δ J = J d . Goác O dòch veà goác O' maø khoaûng caùch töø O' ñeán truïc E bieåu dieãn cho giaù trò J d cuûa baùnh ñaø. Giaû söû ñaõ xaùc ñònh ñöôïc ñieåm O' . Töø O ' keû hai tieáp tuyeán t1 , t2 laàn löôït tieáp xuùc vôùi phía döôùi vaø phía treân cuûa ñöôøng cong E ( J ) , ta coù caùc goùc ψ ′ ax . m min Theo (6.34), ta tính ñöôïc: µE tgψ ′ ω1′ = 2 (6.46) max max µJ min min Neáu baùnh ñaø ñaõ thoûa maõn yeâu caàu laøm vieäc cuûa maùy, töùc laø giaù trò vaän toác goùc khaâu daãn sau khi laép baùnh ñaø baèng giaù trò vaän toác goùc cho pheùp: [] ω1′ = ω1 (6.47) max max min min [δ ]2 Thay (6.42), (6.46) vaøo (6.47) vaø boû ñi voâ cuøng beù baäc cao ta nhaän ñöôïc: 4 µJ 2 ωtb (1 ± [δ ]) tgψ ′ = (6.48) max 2µ E min Moment quaùn tính caàn thieát cuûa baùnh ñaø ñöôïc xaùc ñònh theo caùc böôùc sau: - Xaây döïng ñoà thò E ( J ) töø caùc ñoà thò M d (ϕ ) , M c (ϕ ) vaø J (ϕ ) . Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 105 -
  17. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy - Xaùc ñònh caùc goùc ψ ′ ax theo coâng thöùc (6.48). m min - Veõ caùc tieáp tuyeán t1 , t2 laàn löôït tieáp xuùc vôùi phía döôùi, phía treân cuûa ñöôøng cong E ( J ) vaø taïo vôùi truïc J nhöõng goùc ψ ′ ax . m min - Hai tieáp tuyeán t1 , t2 giao nhau cho ta ñieåm O' . Khoaûng caùch töø O' ñeán truïc E bieåu dieãn cho giaù trò J d cuûa baùnh ñaø: ab J d = µ J O′P = µ J (6.49) tgψ max − tgψ min ′ ′ trong ñoù a, b laø giao ñieåm cuûa hai tieáp tuyeán t1 , t 2 vôùi truïc E nhö hình veõ 6.5 Pa = O′P tgψ max ′ vaø (6.50) Pb = O′P tgψ min ′ * Tröôøng hôïp moment quaùn tính thay theá cuûa cô caáu laø haèng soá ωi (tröôøng hôïp naøy ñuùng cho caùc maùy chæ coù caùc khaâu quay vôùi caùc tæ soá truyeàn =const) ω1 - Bieán thieân ñoäng naêng lôùn nhaát sau khi laép baùnh ñaø: 1 1 ( J o + J d )[ω1 max ]2 − ( J o + J d )[ω1 min ]2 ∆Emax = (6.51) 2 2 Thay (6.42) vào (6.51), ta ư c: ∆Emax Jd = − Jo (6.52) 2 ωtb [δ ] - Coâng thöùc treân duøng ñeå xaùc ñònh baùnh ñaø ñaûm baûo yeâu caàu laøm vieäc cuûa maùy hay kieåm nghieäm ñieàu kieän laøm vieäc cuûa maùy khi choïn tröôùc baùnh ñaø. Goïi ϕ max , ϕ min là vò trí khaâu thay theá khi ñaït vaän toác ωmax , ωmin , ta coù: ϕmax ∫ (M + M c ) dϕ ∆Emax = (6.53) d ϕmin coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng dieän tích lôùn nhaát (phaàn chaám chaám) giôùi haïn bôõi hai ñöôøng ñoà thò M d (ϕ ) , M c (ϕ ) trong moät chu kyø laøm vieäc bình oån cuûa maùy nhö hình 6.6. Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 106 -
  18. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy M (µ M ) M d (ϕ ) M c (ϕ ) ϕmin ϕ max ϕ moät chu kyø laøm vieäc Hình 6.6 (sinh vieân töï ñoïc trong taøi lieäu [1]) Ví duï: 6.5 TI T CH CHUY N NG MÁY 1. KHÁI NI M - Vieäc laøm ñeàu chuyeån ñoäng maùy nhö ñaõ xeùt chæ coù yù nghóa khi cheá ñoä chuyeån ñoäng cuûa maùy oån ñònh, töùc coâng l c phát ñoäng Ad vaø coâng các l c caûn Ac phaûi baèng nhau sau moãi chu kỳ làm vi c. - Khi maùy laøm vieäc, cheá ñoä taûi troïng cuûa maùy thay ñoåi, töùc coù söï maát caân baèng giöõa Ad vaø Ac . Ñeå ñaûm baûo maùy chuyeån ñoäng bình oån, caàn phaûi hieäu chænh Ad moãi khi coù söï thay ñoåi cuûa Ac . Công vi c này ư c g i là tieát cheá chuyeån ñoäng maùy. Nhö vaäy, tieát cheá chuyeån ñoäng maùy laø duy trì söï caân baèng giöõa Ad vaø Ac ñeå maùy chuyeån ñoäng bình oån. - Ñeå tieát cheá chuyeån ñoäng maùy, ta duøng cô caáu tieát cheá. Cô caáu tieát cheá coù nhieäm vuï: * Phaùt hieän k p th i söï thay ñoåi cuûa taûi troïng (s chênh l ch gi a Ad vaø Ac ). * i u chænh ngay Ad cân b ng v i Ac (phuø hôïp vôùi cheá ñoä taûi troïng môùi). - Coù nhieàu loaïi cô caáu tieát ch làm vi c theo nhi u nguyên t c khác nhau như: cô khí, ñieän, ñieän töû, …. ÔÛ ñaây ta xeùt loaïi cô caáu tieát cheá cô khí laøm vieäc döôùi taùc duïng cuûa löïc quaùn tính ly taâm. 2. CƠ C U TI T CH LY TÂM a. Cô c u ti t ch ly tâm ki u tr c ti p: Lư c cơ c u ti t ch ly tâm ki u tr c ti p như trên hình 6.7. ABC là cơ c u tay quay-con trư t kép b trí i x ng qua tr c th ng ng OO và quay quanh OO v i v n t c góc ω nh t nh nào ó ư c truy n t v n t c góc khâu thu g n c a máy 1 c n ti t ch chuy n ng Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 107 -
  19. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy qua c p bánh răng nón 2. Trên tay quay AB có g n qu c u 3. Trên con trư t C có x rãnh ng m u c a òn 4. O A A 7 7 B B ω 3 3 C Plt Plt P P 4 5 2 1 6 ch?t sinh công O Hình 6.7 Nguyeân lyù laøm vieäc: - Khi máy c n ti t ch làm vi c bình n thì v n t c góc ω c a cơ c u ti t ch có giá tr nh t nh, nên qu c u 3 có l c quán tính ly tâm xác nh: (6.54) Plt = m r ω 2 trong ó, m là kh i lư ng qu c u và r là kho ng cách t tâm qu c u n tâm quay OO . - L c Plt s cân b ng v i các l c: tr ng lư ng qu c u P , l c ph c h i c a lò xo 7, tr ng lư ng con trư t, … Cho nên qu c u, con trư t và òn 4 có v trí nh t nh. Ac tăng (l n hơn Ad ) thì máy s ch y ch m l i. ω gi m - Khi t i tr ng thay i, ví d làm cho Plt c a qu c u gi m. Qu c u s h xu ng kéo theo con trư t C i xu ng. u c a òn 4 trong rãnh con trư t C i xu ng và qua h th ng òn 4, 5 m van 6 ch t sinh công vào cung c p cho máy tăng, t c là Ad tăng. Quá trình x y ra cho n khi Ad cân b ng v i Ac thì máy tr l i chuy n ng bình n. Nhöôïc ñieåm: - Không nh y: coâng phaùt sinh do söï bieán thieân cuûa Plt khi ω thay ñoåi vöøa ñöôïc duøng ñeå naâng haï quaû caàu 3, vöøa ñöôïc duøng ñeå ñoùng môû van 6. Khi t i tr ng thay i ít thì quá trình m (hay óng) van không th x y ra ư c. - ÖÙng vôùi moãi giaù trò cuûa taûi troïng, ω coù moät giaù trò nhaát ñònh, nên sau khi maùy tr laïi ch chuyeån ñoäng bình oån, vaän toác maùy khoâng trôû laïi giá tr ban ñaàu ω mà có giá tr m i ω ′ , do ñoù toàn taïi sai s : Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 108 -
  20. Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 6: Chuyeån ñoäng thöïc & ñieàu chænh chuyeån ñoäng maùy (6.55) ∆ω = ω ′ − ω b. Cô c u ti t ch ly tâm ki u gián ti p: Lư c cơ c u ti t ch ly tâm ki u gián ti p như trên hình 6.8. Tương t như cơ c u ti t ch ly tâm tr c ti p, nhưng ây òn 5 n i v i piston kép 8 có th trư t trong xilanh 9. Bên trái b trí piston 10 trư t trong xilanh 11. Các ng a, b n i hai xilanh v i nhau. M t ng c ơ t r ng bơm ch t l ng vào xilanh 9 qua hai ng c, d và i ra theo ng f. O A A 7 7 B B ω 3 3 C Plt Plt P P 4 2 5 1 O c d 11 9 a 10 f b8 6 ch?t sinh công Hình 6.8 Nguyeân lyù laøm vieäc: - Khi máy chuy n ng bình n, các qu c u 3, con trư t C có v trí nh t nh nên piston Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu - 109 -
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2430 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2