Nội dung Phần 1: Cấu trúc động học của cơ cấu Phần 2: Những vấn đề cơ bản trong thiết kế nguyên lý máy Phân tích động học Phân tích lực Cải thiện chất lượng làm việc máy (động lực học máy) Làm đều chuyển động máy Cân bằng máy Phần 3: Lý thuyết về các cơ cấu có khớp cao Cơ cấu cam Cơ cấu bánh răng Bài 5: Chuyển động thực 1
Bài 8: Chuyển động thực của máy PGS. TS Phạm Hồng Phúc Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot Email: phucbk70@gmail.com
Đặt vấn đề Giả thiết là khâu dẫn chuyển động đều chỉ là gần đúng! Thực tế khâu dẫn chịu tác động của Các lực tác động trên cơ cấu Yếu tố về cấu tạo: Khối lượng, mômen quán tính…. => nên vận tốc của khâu dẫn không thể là hằng số => nghiên cứu về chuyển động thực của máy. Xác định chuyển động thực của máy phụ thuộc Chế độ lực tác động:, Cấu tạo: , Bài 5: Chuyển động thực 3
Nội dung Xác định các đại lượng thay thế và lập phương trình chuyển động thực của máy. Xác định chuyển động thực của máy và các chế độ chuyển động của máy. Biết cách làm đều chuyển động của máy. Bài 5: Chuyển động thực 4
1. PTchuyển động và đại lượng thay thế Phương trình biến thiên động năng: “Tổng công của tất cả các lực tác động lên cơ hệ trong một khoảng thời gian bằng biến thiên động năng của cơ hệ trong khoảng thời gian đó” E - E0 = E = Ađ + Ac Ađ - công động (công của lực phát động), Ađ luôn dương. Ac - công cản (công của các lực cản), Ac có thể âm hay dương. E0 - động năng ở thời điểm t0 E – động năng ở thời điểm t E - biến thiên động năng. Bài 5: Chuyển động thực 5
1. PTchuyển động và đại lượng thay thế 1.1. Công động và mô men động Có mômen của lực phát động Md đặt lên khâu dẫn quay với vận tốc góc ω1 => công suất tức thời của lực phát động N M . d d 1 Do 2 véctơ và luôn cùng phương, chiều: N M d d 1 Công động Ad trong khoảng thời gian (t0,t): t t Ad Nd dt Md 1dt Md d t0 t0 0 0, là vị trí tương ứng của khâu dẫn tại t0, t. Bài 5: Chuyển động thực 6
1. PTchuyển động và đại lượng thay thế 1.2. Công cản và mô men cản thay thế Xét máy có n khâu động, khâu i có: : Ngoại lực tác dụng Công suất tức thời của các lực cản : Mô men ngoại lực n : Vận tốc của điểm đặt lực N P v M c i i i i i1 : Vận tốc góc Công cản t N dt t n P v M dt n P vi M i d Ac = c i i i i i i t t i1 i1 1 1 0 0 0 n P v. M . A M d Đặt M i i i i C tt tt i1 1 1 0 Mtt :mômen thay thế các lực cản về khâu dẫn (mômen cản thay thế) Bài 5: Chuyển động thực 7
1. PTchuyển động và đại lượng thay thế 1.2. Công cản và mô men cản thay thế n P v. M . M i i i i tt i1 1 1 Việc thay thế này dựa trên nguyên tắc công suất không đổi: công suất của mômen cản thay thế phải bằng công suất của tất cả các lực cản trên toàn máy. Như vậy Mtt là đại diện cho chế độ lực tác động Bài 5: Chuyển động thực 8
1. PTchuyển động và đại lượng thay thế 1.3. Động năng và mô men quán tính thay thế Xét máy có n khâu động, khâu i có: : Khối lượng của khâu : Vận tốc của trọng tâm khâu : Mô men quán tính đối với trọng tâm : Vận tốc góc Động năng toàn máy n 1 n 1 n v 2 2 E E m v. 2 J .2 m . Si J . i .2 i 2 i Si Si i 2 i Si 1 i1 i1 i1 1 1 J 1 tt E J .2 2 tt 1 n v 2 2 Với J m. Si J . i tt i Si i1 1 1 Bài 5: Chuyển động thực 9
1. PTchuyển động và đại lượng thay thế 1.3. Động năng và mô men quán tính thay thế n v 2 2 J m . Si J . i tt i Si i1 1 1 Việc thay thế này dựa trên nguyên tắc động năng không đổi: động năng của khâu thay thế phải bằng động năng của tất cả các khâu trên toàn máy. Như vậy Jtt là đại diện cho máy về phương diện cấu tạo Bài 5: Chuyển động thực 10
1. PTchuyển động và đại lượng thay thế 1.4. PTCĐ thực và khâu thay thế • Khi thay các kết quả thu được khi thiết lập công thức xác định công động Ad , công cản Ac và động năng E vào phương trình biến thiên động năng ta sẽ có phương trình chuyển động thực của máy như sau: 1 1 J .2 J .2 M M d 2 tt 1 2 tt 0 1 0 d tt 0 Trong đó : ω1( φ0 ) – vận tốc góc của khâu thay thế (1) tại vị trí φ0 Jtt (φ0) – mômen quán tính thay thế tại vị trí φ0 ω1(φ) – vận tốc góc của khâu thay thế (1) tại vị trí φ Jtt (φ) – mômen quán tính thay thế tại vị trí φ • Thiết lập được công thức tính vận tốc thực khâu dẫn: J 2 1 tt 0 .12 0 . Md Mtt d J J tt tt 0 Bài 5: Chuyển động thực 11
1. PTchuyển động và đại lượng thay thế 1.4. PTCĐ thực và khâu thay thế Từ việc nghiên cứu chuyển động thực của toàn máy, bằng khái niệm mômen cản thay thế Mtt và mômen quán tính thay thế Jtt, bài toán chuyển thành nghiên cứu chỉ một khâu giả định, có cấu tạo biểu thị bằng mômen quán tính thay thế Jtt, trên khâu đó có chế độ lực tác động biểu thị bằng mômen động Mđ và mômen cản thay thế Mtt. Khâu giả định đó được gọi là khâu thay thế. Bài 5: Chuyển động thực 12
2. Các chế độ chuyển động của máy Căn cứ vào sự biến thiên của vận tốc khâu dẫn 1(), ta có thể phân loại chuyển động của máy thành: + Chuyển động không bình ổn: là chuyển động trong đó vận tốc góc khâu dẫn biến thiên không có chu kì. + Chuyển động bình ổn: là chuyển động trong đó vận tốc góc khâu dẫn biến thiên có chu kì. chuyển động của máy trải qua 3 giai đoạn: mở máy làm việc tắt máy. Bài 5: Chuyển động thực 13
2. Các chế độ chuyển động của máy Trong giai đoạn mở máy, chế độ làm việc là không bình ổn, tổng công (Ađ+Ac) > 0. Trong giai đoạn làm việc, chế độ làm việc là bình ổn. Cứ sau mỗi khoảng thời gian nhất định, năng lượng cung cấp cho máy phải bằng năng lượng máy tiêu thụ. Góc quay của khâu dẫn ứng với khoảng thời gian được gọi là chu kỳ công A. Chu kỳ công A là chu kỳ góc quay của khâu dẫn để cho tổng công của các lực trên toàn máy bằng không. Trong giai đoạn tắt máy, chế độ làm việc là không bình ổn, tổng công (Ađ+Ac) < 0. Bài 5: Chuyển động thực 14
2. Các chế độ chuyển động của máy • Từ (5.2) chuyển động thực của máy phụ thuộc vào hai yếu tố là chế độ lực tác động (Mtt, Mđ) và mômen quán tính thay thế Jtt. Trong đó Jtt luôn biến thiên theo chu kì động học . • Nếu muốn vận tốc góc 1 biến thiên tuần hoàn thì cả thành phần thứ hai = Ađ+Ac cũng phải biến thiên với chu kì công A. Khi đó 1() sẽ biến thiên với chu kì động lực học là bội số chung nhỏ nhất của và A. Chu kỳ động lực học là góc quay của khâu dẫn để cho vận tốc góc khâu dẫn trở về giá trị ban đầu. Bài 5: Chuyển động thực 15
3. Xác định chuyển động thực của máy 3.1 Nguyên tắc Giả thiết: Mđ, Mtt và Jtt là các hàm của góc quay của khâu dẫn. Thấy rằng nếu lập được đồ thị quan hệ E(J) sẽ xác định được vận tốc góc theo công thức: 2E 1 J tt Đồ thị quan hệ E(J) - đồ thị Vittenbao (Wittenbauer) Bài 5: Chuyển động thực 16
3. Xác định chuyển động thực của máy 3.1 Nguyên tắc Giả sử cần xác định vận tốc thực khâu dẫn tại thời điểm nào đó, ví dụ tại vị trí k cùng các trị số Ek, Jk ứng với điểm K trên đồ thị: 2E 2. .E 2 k E k E .tg 1 k 1k J .J k k J k J Từ đó ta cũng có thể xác định giá trị lớn nhất và bé nhất của vận tốc góc khâu dẫn: 2 2 E tg ; E tg 1max max 1min min J J max và min là các góc hợp bởi tiếp tuyến trên và dưới của đồ thị E(J) với trục hoành. Bài 5: Chuyển động thực 17
3. Xác định chuyển động thực của máy 3.2 Trình tự thiết lập đồ thị E(J) Dữ liệu cho trước: • Các đồ thị mô men động Mđ , mô men thay thế Mtt ; đồ thị quan hệ J(). • Xét trong một chu kỳ công A khi máy đang chuyển động bình ổn. Bài 5: Chuyển động thực 18
Chương 5 CHUYỂN ĐỘNG THỰC 5.3. Xác định chuyển động thực của máy 5.3.2 Trình tự thiết lập đồ thị E(J) Các bước tiến hành: • Tích phân đồ thị Mtt() để thu được đồ thị công cản Ac(). • Tích phân đồ thị Mđ() để thu được đồ thị công động Ađ(). • Từ hai đồ thị Ađ và Ac dựng đồ thị biến thiên động năng E() (Lưu ý trong hình trên, đồ thị của công cản Ac được vẽ với giá trị dương, nên khi dựng đồ thị E(), ta sẽ lấy đồ thị công động Ađ trừ đi đồ thị công cản Ac). • Giả sử có động năng E0 ban đầu, ta dựng được đồ thị E() bằng cách lùi trục hoành xuống một đoạn E0 để có hệ toạ độ mới. • Khử từ hai đồ thị J() và E() hoặc E(), ta sẽ được đồ thị quan hệ E(J) hoặc E(J). Bài 5: Chuyển động thực 19
4. Làm đều chuyển động của máy-bánh đà 4.1. Lý do phải làm đều chuyển động máy & giải pháp kỹ thuật Ta biết rằng muốn khâu dẫn chuyển động đều phải đặt lên khâu dẫn mômen cân bằng Mcb. Tuy nhiên để dẫn động máy ta dùng mômen phát động Mđ và thông thường Mđ ≠ Mcb. Do đó khâu dẫn thường chuyển động có gia tốc góc: M M d cb J 1 Đây là lý do kể cả khi máy làm việc ở chế độ làm việc ổn định, vận tốc góc 1 sẽ dao động quanh giá trị trung bình 1tb. Biên độ dao động quá lớn sẽ có tác động xấu đến quá trình công nghệ, giảm độ chính xác khi gia công cũng như làm giảm tuổi thọ của máy. Bài 5: Chuyển động thực 20
Hiển thị 20 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!