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

ЛЕКЦІЯ 16

СОДЕРЖАНИЕ

8. Уравновешивание механизмов.

8.1.Задачи уравновешивания механизмов.

8.2.Виды неуравновешенности механизмов.

8.3.Метод заменяющих масс.

8.4.Статическое уравновешивание механизмов.

8.5.Моментное уравновешивание механизмов.

8.1.Задачи уравновешивания механизмов.

Как было показано в главе 4, на реакции в кинематических парах звеньев кроме активных сил (сил тяжести, сил производственных сопротивлений и т.д.) влияют и силы инерции. При работе машины звенья ее механизмов двигаются с ускорениями, в результате возникающие силы инерции вызывают дополнительные, иногда очень большие, нагрузки в кинематических парах, увеличивают трение и износ ее элементов, создают дополнительные напряжения в отдельных частях машины. Дополнительные нагрузки в кинематических парах, вызванные движением звеньев называют динамическими. Динамические нагрузки неизбежно снижают выносливость материала звеньев и приводят к его разрушению.

При установившемся режиме движения динамические составляющие реакций в кинематических парах изменяются циклически. Поскольку рядом кинематических пар механизм связан с основанием (стойкой), то динамические нагрузки передаются на его основание (корпус машины, фундамент), вызывая его вибрацию, колебания и расшатывание. Особенно опасны вибрации в зоне близкой к резонансу, что может вызвать

разрушение не только деталей машины, но и рядом стоящих сооружений.

Поэтому при проектировании и изготовлении машин ставится задача о полном или частичном гашении динамических нагрузок вызванных движением звеньев и

называют эту задачу уравновешиванием подвижных масс механизма или уравновешиванием сил инерции.

Решается эта задача путем рационального распределения и подбора масс звеньев механизма.

Задачу по уравновешиванию сил инерции в механизмах можно разделить на две части:

уравновешивание динамических нагрузок от машины или механизма на фундамент;

уравновешивание динамических нагрузок в кинематических парах.

Уравновешивание динамических нагрузок в кинематических парах механизма в общем случае вызывает большие сложности, поэтому эта задача решается только для звеньев, которые совершают вращательное движение (роторов). Называется эта задача

уравновешиванием ротора. Экспериментальное определение неуравновешенности ротора и ее устранение получило название балансировки ротора.

8.2. Виды неуравновешенности механизмов

Рассмотрим плоский механизм (рис. 8.1,а), начальное звено 1 которого вращается с постоянной угловой скоростью 1. При этом звено 2 будет двигаться с угловым ускорением 2 , а центры масс S1, S2 , S3

звеньев 1, 2, 3 будут иметь линейные ускорения (план ускорений для данного положения механизма показан на рис. 8.1,б).

угловому ускорению 2 . Поскольку ранее было принято

1 const 1 0 , то Mи1 JS1 1 0.

Приведем всю систему сил инерции к центру неподвижной кинематической пары О , связанной со стойкой 0 (рис. 8.1,в). В результате рассматриваемая система сил инерции сведется к главному вектору:

иглавному моменту:

Ми Mи2 MO Fи2 MO Fи3 ,

где n – число подвижных звеньев механизма.

Таким образом, на стойку 0 механизма действует переменная во времени (циклически изменяющаяся)

нагрузка, выражающаяся главным вектором Фи и

главным моментом Mи сил инерции. При этом

необходимо отметить, что силы, нагружающие основание, фактически приложены в тех местах, где стойка 0 крепится к основанию, т.е. к фундаментным болтам в точках C и D (рис. 8.1,в). Поэтому Фи и Mи – чисто расчетные

величины, характеризующие лишь суммарный результат динамического воздействия механизма на его основание.

дополнительных масс на подвижных звеньях механизма или соответствующим образом изменения его схемы добиваются равенства нулю главного вектора сил инерции

Фи 0 .

Отметим, что при этом не ставится задача достижения равенства нулю главного момента сил инерции Ми 0 . Следовательно, статически

уравновешенный механизм никакого динамического воздействия на свое основание в виде силы не оказывает.