Материал: Бурлака, Кучеренко, Мазоренко, Тищенко, Основы теории механизмов и машин

80Лекция 5

Вбольшинстве случаев эти силы не остаются постоянными, а изменяют свою величину при изменении положения звеньев или их скорости. Функциональные зависимости, которые позволяют определить эти силы,

называются механическими характеристиками и могут быть представлены графически, аналитически, или массивом чисел в зависимости от параметра, который вызывает их изменение.

сила F направлена противоположно направлению движения поршня 3, – отрицательную.

81

Если подача топлива в ДВС не изменяется, то при следующем обороте начального звена 1 механическая характеристика F f (SB) повторит свою форму. Это

значит, что сила F будет изменяться периодически и ее величину можно определить по механической характеристике в зависимости от перемещения точки B.

На рис. 3.2 показана механическая характеристика асинхронного электродвигателя, наиболее часто используемого для привода технологических машин, которая представляет собой зависимость вращающего момента от угловой скорости ротора.

моменты, действующие также в таких роторных машинах, как электрогенераторы, вентиляторы, центробежные насосы и т.д.

Если с увеличением угловой скорости момент движущих сил на роторе электродвигателя уменьшается, то момент сил сопротивления на роторе машин – потребителей обычно увеличивается. Такое изменение моментов очень полезно, так как автоматически содействует поддержанию режима движения устройства состоящего из электродвигателя и роторной машины потребителя.

При решении задач анализа механизмов механические характеристики считаются известными.

некотором, отсчитываемом по вертикали перемещении hS

центра тяжести звена, равна:

AG Gk hS ,

где Gk – сила тяжести k звена.

Работа AG положительна, если проекция перемещения центра тяжести звена на направление силы

Gk совпадает с направлением этой силы, и отрицательна,

если эти направления противоположны.

К силам непроизводственных сопротивлений

относятся силы сопротивления воздушной или жидкой среды перемещению звеньев. Эти силы зависят от формы звена, его скорости и вязкости среды. Поскольку механизмы сельскохозяйственных машин в основном работают в воздушной среде (вязкость мала), то эти силы, по сравнению с остальными, незначительны, и в дальнейшем учитываться не будут.

Силы взаимодействия между звеньями – это силы, действующие в кинематических парах механизма. Согласно 3-му закону Ньютона, сила, с которой первое звено действует на второе в кинематической паре, равна по величине, но противоположна по направлению силе, с которой второе звено действует на первое.

Нормальные составляющие этих сил, т.е. направленные перпендикулярно к поверхности элементов кинематической пары, работы не совершают, так как угол между направлениями этих составляющих и допускаемыми направлениями поступательного перемещения поверхности элемента кинематической пары, на которую они действуют, составляет 90 .

Касательные составляющие этих сил возникают в результате трения в кинематической паре и направлены по касательной к поверхности элементов кинематической пары. Силы трения в кинематических парах работу совершают, причем работа сил трения всегда отрицательна.

Однако силы трения в кинематических парах могут быть определены только после определения нормальных реакций в этих парах, т.е. после выполнения силового анализа механизма (раздел 4). В связи с этим, задача решается путем последовательных приближений. Сначала выполняется динамический анализ механизма в первом приближении, при котором силы трения в кинематических парах не учитываются, а после определения закона движения начального звена выполняется силовой анализ механизма, определяются силы трения и если необходимо, то уточняется динамический анализ.

Более подробно силы взаимодействия между звеньями будут рассмотрены в разделе 4.

Силы и моменты первых четырех групп относятся к активным силам. Все эти силы приложены к механизму извне, а поэтому являются внешними.

Силы и моменты пятой группы, если рассматривать механизм в целом, являются внутренними. В случае, если рассматривается отдельное звено механизма, то по отношению к нему они будут внешними.

3.1.3. Режимы движения машинного агрегата

Процесс движения машинного агрегата удобно проследить по графику изменения угловой скорости кривошипа в зависимости от времени (рис. 3.3), т.е. звена, которое вращается в составе механизма и не имеет крайних положений. Часто это звено совпадает с

выбранным за начальное при проведении структурного и кинематического анализа.

Рис. 3.3.

График f (t) носит название тахограммы машинного агрегата.

В общем случае тахограмма состоит из трех режимов: разбега, установившегося движения и выбега.

Разбег и выбег относятся к неустановившимся режимам, которые характеризуются непериодическими,

т.е. неповторяющимися изменениями скорости начального звена.

При установившемся движении скорость начального звена изменяется периодически.

Режим разбега (tp – время разбега) характеризуется возрастанием скорости начального звена от нулевого

установившегося движения) скорость начального звена механизма периодически изменяется от min до max .