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

Объединим массы, размещенные на звене 1 (рис.8.5,б):

mO mО mА mк1 m1 mк1 m2 lBS2 . (8.21) l2

Таким образом, после размещения противовеса mк1 заданный механизм может быть заменен системой двух масс (рис.8.5,б): неподвижной массой mО и горизонтально движущейся массой mB . Центр масс S этой системы, а следовательно, и заданного механизма, но дополненного противовесом mк1 будет двигаться по линии ВО.

Поскольку ускорение aS центра масс подвижных

звеньев, а следовательно, и главный вектор сил инерции направлены вдоль этой линии, то механизм на основание будет оказывать только горизонтальное динамическое воздействие.

Статическое уравновешивание, при котором не ставится задача достижения равенства нулю главного вектора сил инерции, а фиксируется только его линия действия, т.е. задается направление динамического воздействия, называется неполным статическим уравновешиванием.

Неполное статическое уравновешивание очень часто используется на практике, например, в двигателях внутреннего сгорания, насосах, сельскохозяйственных машинах, кузнечнопрессовых станках и т.д.

Схемное уравновешивание механизмов

Полной статической уравновешенности можно достичь и без размещения противовесов, если спроектировать так называемый самоуравновешенный механизм. Примером такого механизма является

сдвоенный кривошипно-ползунный механизм (рис.8.6,а), используемый для двигателей внутреннего сгорания.

Механизм выполнен кососимметричным, правая и левая шатунно-поршневые группы 2-3 и 4-5 абсолютно одинаковые, центр масс S1 коленчатого вала 1 находится

на оси вращения Fи1 0 .

кососимметричным (рис.8.6,б), т.е. ускорения характерных точек попарно равны по величине но противоположны по направлению: аS2 аS4; aB aD. Поэтому главный

вектор сил инерции подвижных звеньев равен:

Fи Fи2 Fи3 Fи4 Fи5 0,

что свидетельствует о полной статической уравновешенности механизма.

Однако, главный момент сил инерции не равен

нулю:

Mи Mи4 Mи2 MО Fи2 MО Fи4 0,

что свидетельствует о моментной неуравновешенности механизма.

На рис. 8.7, показана схема однорядного двухцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Поскольку ускорения точек B и D (рис. 8.7,б) по величине не равны aB aD , в этом случае достигается только частичное уравновешивание сил инерции.

а) б)

Рис. 8.7.

Однако, в многоцилиндровых двигателях (с числом цилиндров более 6) при определенных углах развала рабочих шеек коленчатого вала можно получить схему механизма, которая будет статически уравновешенной.

В заключение отметим, что статически уравновешенный механизм сохраняет свою статическую уравновешенность при любой угловой скорости начального звена, как постоянной, так и переменной.

8.5. Моментное уравновешивание механизмов

Выше было показано, что моментное уравновешивание можно выполнить только на статически

уравновешенном механизме Фи 0 . Для этого необходимо уравновесить главный момент сил инерции Mи , т.е. добиться условия: Mи 0.

Рассмотрим моментное уравновешивание на примере статически уравновешенного шарнирного четырехзвенного механизма (рис. 8.8). Рассмотрение выполним при условии 1 const.

Рис. 8.8.

Главный момент сил инерции механизма определим по зависимости (8.2). При этом необходимо иметь в виду, что предварительно механизм был статически уравновешен, т.е. появились противовесы mк1 и mк3.

Учитывая, что звено OA вращается с постоянной угловой скоростью, то линия действия сил инерции Fи1

первого звена и Fик1 противовеса массой mк1 проходит через точку O и их моменты относительно этой точки

жестко свяжем со звеном 1, т.е. его угловая скорость равна

координаты противовесов в любом положении механизма отличаются друг от друга на 180 .

Вследствие этого центробежные силы инерции

Учитывая, что модуль центробежной силы инерции массы mк равен:

Fк Fк mкrк 12,

то момент пары сил Fик, Fик , который в дальнейшем будем называть корректирующим, составит:

Максимального значения корректирующий момент достигает, когда sin 1 1: