Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Угол поворота звёздочки 4 страница




Силы, действующие на частицы механической системы, называются внешними силами, если они обусловлены наличием других материаль­ных тел, не входящих в данную систему. В частности, если механиче­ская система является несвободной, т. е. если ее движение как-либо ограничено и стеснено другими материальными телами, то силы, с ко­торыми эти тела действуют на данную систему, называются реакция­ми связи. Так, например, давление фундамента (тела, осуществляю­щего связь) на стоящую на фундаменте машину — реакция связи. Аналогично этому давление направляющей на ползун кривошипно-ползунного механизма также реакция связи, наложенной на этот ползун.

В случае равновесия неизменяемой системы (например, отдельного звена машины) должны выполняться шесть условий равновесия стати­ки, согласно которым:

- суммы проекций всех внешних сил системы (включая и реакции связей) на оси координат равны нулю;

- суммы моментов всех внешних сил (включая и реакции связей) относительно осей координат равны нулю.

При равновесии всей машины такие же условия должны удовлет­воряться и для всех действующих на нее внешних сил.

Так, например, если машина находится в покое, т.е. в данное мгно­вение она не работает и все ее механизмы неподвижны, то давление машины на фундамент и равная ему по величине реакция фундамента на машину, являются статическими.

Когда машина работает, звенья ее движутся и давление на фунда­мент (как и реакция фундамента) становится иным. Даже при холо­стом ходе машины давления на фундамент обычно отличаются от ста­тических давлений. Только в случае полностью уравновешенной машины давление ее на фундамент остается статическим и во время работы.

Рассмотрим сначала условия уравновешенности несвободной меха­нической системы (машины, механизма или звена) при холостом ходе. Будем считать машину, механизм или отдельное звено уравновешенны­ми, если давления, оказываемые ими на их связи, во время движения равны статическим давлениям.

Отсюда вытекает следующее общее определение: несвободная ме­ханическая система уравновешена, если давления, оказываемые ею на связи, не зависят от скоростей ее точек и остаются такими же, как и в состоянии покоя.

Таким образом, задача уравновешивания машин и их звеньев, при­званная обеспечить независимость давлений от движения, не может быть отнесена к динамике, поскольку динамика изучает силы (в частно­сти, давления) в зависимости от движения. Задача эта всецело относит­ся к геометрии масс, хотя для решения ее приходится пользоваться уравнениями динамики.

 

3) Жесткость — это способность системы со­противляться образованию деформаций. Основными способами увели­чения жесткости деталей и узлов являются: возможное исключение изгиба с заменой его сжатием или растяжением, введение связей между участками наибольших деформаций для деталей, работающих на из­гиб, целесообразная расстановка опор, увеличение сечений и усиление участков перехода от одного сечения к другому, применение кониче­ских и сводчатых форм.

На рис. 2, а показана схема деформации стенок цилиндрического аппарата, нагруженного внутренним давлением. Участки наибольшей деформации следует укреплять элементами, работающими на растя­жение: обечайку — кольцом 1, днище - анкерным болтом 2. Повыше­нию жесткости способствует рациональная расстановка опор, например, возможно большее сближение их. Для увеличения жесткости широко применяют ребра жесткости.

Рис. 1. Цилиндрический аппарат:

а - нагруженный внутренним давлением; б - усиленный элементами жесткости

 

Применение самоустанавливающихся узлов. В подвижных соеди­нениях, когда возможны перекосы и смещения деталей, необходимо обеспечить относительную свободу для самоустанавливаемости деталей и узлов.

Равномерное нагружение опор. Равномерное нагружение опор непосредственно влияет на надежность узлов оборудования. Например, в зубчатой передаче (D2/D1»4) нагрузка Р1 на малое колесо больше нагрузки Р2 на большое колесо. Поэтому левый подшипник нагружен в 2,5 раза больше, чем правый. Одинаковая долговечность обеспечивается, если в правой опоре подшипник меньшего диаметра.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Чем является напряжение?

2. Какие различают напряжения?

3. Что такое деформация?

4. Объясните понятие относительная деформация при сдвиге?

5. Назовите единицу измерения напряжения?

6. Запишите формулу для определения напряжения?

7. Что такое упругость?

8. Что вы понимаете под адгезией и аутогезией?

9. Как определяется адгезия?

10. Что такое пластичность и вязкость?

11. На какие системы предложил разделить П.А. Ребиндер?

 

Рекомендуемая литература

1. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Колос, 1992-399 с.

2. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования.-М.: Машиностоение. 1970-422 с.

3. Харламов С.В. Практикум по курсу “Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств”. - Л.: Машиностроение.1971-200 с.

 

Лекция 12. Шарнирно-стержневые механизмы.

Содержание лекционного занятия:

1)Область применения шарнирно-стержневых механизмов.

2) Основные схемы кривошипно-ползунных механизмов.

1) Шарнирно-стержневые механизмы широко используются в технологическом оборудовании предприятий пищевой промышленности для преобразования вращательного движения ведущего вала в периодическое качательное или возвратно-поступательное движение ведомого звена и соответствующего ему рабочего органа машины.

К основным базовым шарнирно-стержневым механизмам относятся кривошипно-ползунные, кривошипно-коромысловые и кривошипно-кулисные механизмы с низшими кинематическими парами и жесткими звеньями. Они характеризуются как абсолютными, так и относительными параметрами, среди которых размеры звеньев, интервалы рабочих и холостых ходов ведущих и ведомых звеньев в характерных положениях механизма, связанных с выполнением технологических операций.

Расчет и конструирование этих механизмов включает определение их геометрических, кинематических, кинетостатических, динамических характеристик по заданному циклу работы, например, по коэффициенту интервалов, по времени кинематического цикла и по какому-либо геометрическому параметру, например по базовому размеру (расстоянию между осями вращения и поворота ведущего и ведомого звеньев в кривошипно-кулисном механизме), и разработку чертежей как на механизм в целом, так и на его элементы.

 

2) Кривошипно-ползунные механизмы применяются для преобразования вращательного движения кривошипа (обычно с постоянной угловой скоростью) в возвратно-поступательное движение шатуна. Они делятся на центральные и внецентренные.

В центральных механизмах ось вращения кривошипа лежит на продолжении траектории движения центра шарнира ползуна, поэтому , а коэффициент К =1. Кроме того, полное перемещение ползуна равно двум длинам кривошипа, т.е. .

Отношение длины кривошипа к длине шатуна носит название безразмерного геометрического параметра механизма и обозначается через

. (5)

Текущие значения углов и поворота кривошипа и давления между шатуном и ползуном отсчитываются от линии, совмещенной с траекторией движения ползуна. Между собой эти углы связаны зависимостью

. (6)

Для исключения заклинивания ползуна угол давления рекомендуется принимать меньше 30°, а безразмерный параметр .

 

 

Рисунок 1. Кинематическая схема центрального

кривошипно-ползунного механизма

 

 

Рисунок 2. Кинематическая схема внецентренного кривошипно-ползунного механизма.

 

Механизм характеризуется размерами кривошипа и шатуна , геометрическим параметром , эксцентриситетом , геометрическим параметром , конструктивными размерами и , полным перемещением ползуна , углами и рабочего и холостого поворотов кривошипа, углами давления и в начальном и конечном положении механизма (ползуна), максимальными углами давления и при рабочем и холостом ходах ползуна, угловой скоростью кривошипа, линейными скоростью v и ускорением а ползуна, технологической нагрузкой Р на ведомом звене (ползуна), движущим моментом М1 на валу кривошипа, а также другими параметрами.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Чем является напряжение?

2. Какие различают напряжения?

3. Что такое деформация?

4. Объясните понятие относительная деформация при сдвиге?

5. Назовите единицу измерения напряжения?

6. Запишите формулу для определения напряжения?

7. Что такое упругость?

8. Что вы понимаете под адгезией и аутогезией?

9. Как определяется адгезия?

10. Что такое пластичность и вязкость?

11. На какие системы предложил разделить П.А. Ребиндер?

 

Рекомендуемая литература

1. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Колос, 1992-399 с.

2. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования. - М.: Машиностроение. 1970-422 с.

3. Харламов С.В. Практикум по курсу “Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств”.-Л.: Машиностроение.1971-200 с.

 

Лекция 13. Расчет шарнирно-стержневых механизмов.

Содержание лекционного занятия:

) Расчет кривошипно-ползунных механизмов.

2) Расчет кривошипно-коромысловых механизмов.

3) Расчет кривошипно-кулисных механизмов.

 

1) Полное перемещение ползуна в зависимости от того, какие параметры заданы, можно определить по одному из следующих трех выражений:

;

;

Размер кривошипа можно определить по одной из следующих формул:

;

;

;

.

Конструктивные размеры можно определить из выражений:

;

.

Перемещение, скорость и ускорение ползуна при любом угле поворота кривошипа (при постоянной угловой скорости кривошипа) можно определить по уравнениям:

;

,

где - суммарный угол поворота кривошипа.

Подставляя в эти уравнения углы поворота кривошипа, определяющие характерные состояния механизма, получим соответствующие значения перемещений, скоростей и ускорений ползуна.

 

2) Кривошипно-коромысловые механизмы применяются в том случае, когда нужно преобразовать вращательное движение кривошипа в качательное движение коромысла (ведомого звена).

На рисунке представлена кинематическая схема кривошипно-коромыслового механизма, состоящего из кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3 и стойки 4. Начальное положение механизма характеризуется контуром . Эти положения определяются значениями углов , , и , отсчитанных от прямой, совмещенной с межосевой линией . Эти углы и размеры звеньев механизма связаны следующими зависимостями:

; ;

; ,

где - база механизма;

- длина шатуна;

- длина кривошипа;

- длина коромысла.

Углы рабочего и холостого поворотов кривошипа определяются по зависимостям:

; .

Следовательно, и .

Максимальный угол размаха коромысла

.

Зависимость угла поворота коромысла от угла поворота кривошипа находится проектированием контура механизма на ось и ось, к ней перпендикулярную и проходящую через точку , в результате чего:

;

,

где , и - текущие значения углов, характеризующих положения звеньев механизма.

Исключая угол , после некоторых преобразований будем иметь

где - вспомогательная величина.

Переходя к относительным параметрам и обозначая ; ; ; , получим

Угловые скорость и ускорение коромысла будут представляться следующими зависимостями:

;

,

где ; .

 

3) Кривошипно-кулисные механизмы применяются для преобразования вращательного движения кривошипа в качательное движение кулисы.

На рисунке представлена кинематическая схема кривошипно-кулисного механизма, состоящего из кривошипа, ползуна, кулисы и стойки.

Геометрический параметр механизма

.

Углы поворота кривошипа при рабочем и холостом ходах кулисы можно определить по формулам:

; ; ; .

Угол размаха кулисы в данном механизме непосредственно связан с коэффициентом интервалов

.

Для выявления закона движения кулисы этого механизма составим зависимость . Рассмотрим механизм в произвольном положении во время рабочего поворота кривошипа. Отсчет текущих значений углов и поворота кривошипа и кулисы будем производить от начальных от начальных положений этих звеньев и . Проектируем контур на ось симметрии механизма и ось, к ней перпендикулярную, получим:

.

Разделив второе выражение на первое, найдем

.

С учетом геометрического параметра получим искомую зависимость

.

Угловые скорость и ускорение кулисы будут соответственно равны:

;

.

 

Составив условие , получим уравнение , первое решение которого . Подставляя значение в уравнение, получим максимальное значение угловой скорости кулисы при ее рабочем ходе

.

Второе решение уравнения дает максимальное значение скорости кулисы при ее холостом повороте

.

При расчетах «минус» может быть опущен, так как скорость всегда положительна. В начальном и конечном положении механизма ( и ) угловая скорость кулисы , а угловое ускорение

.

Составив условие , получим уравнение

,

решение которого

 

.

На основании полученных зависимостей для механизма с параметром найдем: ; и другие параметры (рисунок): (кривая 1); ; ; (кривая 2). При или угловое ускорение кулисы , а при и получаем Значения углов и лежат в зоне холостого поворота кулисы по обе стороны межосевой линии механизма.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Чем является напряжение?

2. Какие различают напряжения?

3. Что такое деформация?

4. Объясните понятие относительная деформация при сдвиге?

5. Назовите единицу измерения напряжения?

6. Запишите формулу для определения напряжения?

7. Что такое упругость?

8. Что вы понимаете под адгезией и аутогезией?

9. Как определяется адгезия?

10. Что такое пластичность и вязкость?

11. На какие системы предложил разделить П.А. Ребиндер?

 

Рекомендуемая литература

1. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Колос, 1992-399 с.

2. Соколов В.М. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования. - М.: Машиностроение. 1970-422 с.

3. Харламов С.В. Практикум по курсу “Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств”.-Л.: Машиностроение.1971-200 с.

 

Лекция 14. Механизмы мальтийского креста.

Содержание лекционного занятия:

1) Область применения. Основные схемы мальтийских механизмов.

2) Мальтийский механизм с встроенной зубчатой передачей.

3) Мальтийские механизмы с внешним зацеплением.

4) Мальтийские механизмы с встроенной планетарной передачей.

 

1) Во многих машинах-автоматах пищевой промышленности для сообщения рабочему органу прерывистого движения применяют механизмы мальтийского креста.

Название происходит от сходства выходного звена с мальтийским крестом – эмблемой духовно – рыцарского Мальтийского ордена.

Мальтийский механизм – устройство, преобразующее непрерывное вращательное движение входного звена в одностороннее прерывистое движение выходного звена. Иногда этот механизм называют шаговым. Применяют в автоматах и автоматических линиях для транспортировки изделий.

Мальтийские механизмы могут быть плоскими и пространственными. С помощью плоских мальтийских механизмов движение можно передавать только при параллельно расположенных валах (рисунок 1 а, б, в), а с помощью пространственных (например, со сферическим крестом) – при расположении валов под углом (рисунок 1 г).

Основные составляющие элементы мальтийского механизма – кривошип 1 – ведущее звено и мальтийский крест 2 – ведомое звено. С помощью мальтийского механизма можно осуществить поступательное прерывистое движение ведомого звена (рисунок 1 б).

Плоские мальтийские механизмы делятся на механизмы с внешним (рисунок 1 а) и внутренним (рисунок 1 в) зацеплением; одноповодковые и многоповодковые; с поворотом креста на один угловой шаг и с поворотом креста на два и более угловых шагов и др.

Мальтийские механизмы с внешним зацеплением могут иметь несколько водил, а с внутренним зацеплением – только одно. В одноповодковых механизмах за один оборот ведущего вала совершается поворот ведомого вала на один угловой шаг креста, а в многоповодковых – за один оборот ведущего вала ведомый вал поворачивается на два и более угловых шагов креста.

Сферические мальтийские механизмы могут передавать движение между валами, расположенными под углом друг к другу (рисунок 1 г, д).

 

Рисунок 1. Основные схемы мальтийских механизмов.

 

При работе этих механизмов величина динамических нагрузок меньше, чем в плоских механизмах. Иногда они позволяют избежать дополнительных конических зубчатых передач, если требуется сообщить ведомому валу, расположенному под углом к ведущему валу, прерывистое движение.

В некоторых случаях мальтийские механизмы применяются для сообщения ведомому звену двух и более поворотов на заданный угол за один оборот ведущего звена (рисунок 2).

Если радиальные пазы мальтийского креста будут располагаться неравномерно, то углы поворота ведомого звена при определенных условиях не будут равны между собой (рисунок 2 б).

Рисунок 2. Мальтийские механизмы с двумя и более поворотами креста за один оборот вала кривошипа

 

В мальтийских механизмах угол между осью паза креста и осевой линией водила при входе ролика в паз (так называемый угол входа) обычно принимается равным 90º. Механизм в этом случае называется правильным.

Недоста­ток мальтийских механизмов — большие динамические нагрузки в пери­од перемещения креста при небольшом числе пазов. С увеличением числа пазов мальтийского механизма, как это было показано, макси­мальные ускорения ведомого звена уменьшаются.

 

2) Если между валом мальтийского креста и рабочим органом, для привода которого исполь­зуется механизм мальтийского креста, встроить зубчатую передачу, то для привода рабочих органов с небольшим числом остановок (3; 4, 5) можно использовать мальтийские кресты с большим числом пазов (8; 10; 12).

На рисунке 8 представлена схема мальтийского механизма с встроенной зубчатой передачей, где трехпозиционный рабочий ор­ган 3 приводится в движение от шестипазового мальтийского кре­ста 2, кинематически связанного с водилом 1. Движение от вала мальтийского креста 2 на вал ра­бочего органа 3 передается зубча­той передачей а—б. Передаточ­ное отношение встроенной зубча­той пары определится соотношением между числом пазов применяемого мальтийского креста и числом рабочих позиций рабочего органа 3.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-04-30; Просмотров: 458; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.093 сек.