Bài giảng Nguyên lý máy: Bài 5 - TS. Phạm Minh Hải

Bài giảng Nguyên lý máy: Bài 5 Chuyển động thực của máy cung cấp cho người học các kiến thức: Phương trình chuyển động, các chế độ chuyển động của máy, đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy, làm đều chuyển động của máy-bánh đà,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nguyên lý máy: Bài 5 - TS. Phạm Minh Hải10/4/2017Đặt vấn đềLực phát động;Lực cản kỹ thuậtBài giảng Nguyên lý máyBài 5. Chuyển động thực của máyĐặc tính động học (l) và độnglực học (m, J) của cơ cấuTS. Phạm Minh HảiBộ môn Cơ sở Thiết kế máy và RobotEmail: hai.phamminh1@hust.edu.vnGoogle site : tsphamminhhaibkhnVận tốc (ω) của máy biến đổi1Đặt vấn đề (tiếp)• Tính chất và mức độ biến đổi vận tốc thực của máyảnh hưởng tới quá trình công nghệ mà máy thựchiện→ ω phải thỏa mãn những điều kiện nhất định để đảmbảo chất lượng của quá trình công nghệNghiên cứu chuyển động thực của máy :Máy có thỏa mãn các yêu cầu về động học (ĐH) vàđộng lực học (ĐLH)?Biện pháp khắc phục/điều chỉnh khi các yêu cầu vềĐH và ĐLH là gì?Bài 5 – Chuyển động thực của máyBài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyểnBài 5 – Chuyển động thực của máyĐặt vấn đề (tiếp)Trong bài này:- Máy với cơ cấu 1 bậc tự do (có 1 khâu dẫn)- Chịu tác động của các lực xác định- Các khâu không có biến dạng đàn hồi dưới t/d củangoại lực- m, JS là các đại lượng không thay đổiVới các điều kiện trên thì:- Chuyển động của máy là xác định: to -> t (t>to)- Khi biết chuyển động của khâu dẫn, có thể suy ra chuyểnđộng của các khâu bị dẫnBài 5 – Chuyển động thực của máy10/4/20175.1 Phương trình chuyển động5.1.1 Công của ngoại lực A& Mô-men thay thế trên khâu dẫn MttCông suất của ngoại lực trên khâu iܰ௜ = ܲ௜ ܸ௜ + ‫ܯ‬௜ ߱௜- Phương trình biến thiên động năng௡Tổng công suất௜ୀଵA = ∆E = Et-Eo∆E là độ biến thiên động năng của máyBài 5 – Chuyển động thực của máy௡‫ܯ‬௧௧ = ෍Mô-men thay thếA là tổng công của các ngoại lực tác dụng lên máytrong khoảng thời gian to đến t௜ୀଵܲ௜ ܸ௜ ‫ܯ‬௜ ߱௜+߱߱Tổng công của ngoại lực trên toàn máy: to ÷ t௧௧௧‫ܯ ׬ = ݐ݀ܰ ׬ = ܣ‬௧௧ ߱ ݀‫ܯ − ݀ܯ( ׬ = ݐ‬௖ )߱ ݀‫ܣ = ݐ‬đ − ‫ܣ‬c |௧௢ ÷௧௧௢௧௢௧௢Bài 5 – Chuyển động thực của máy5.1.2 Động năng E& Mô-men quán tính thay thế trên khâu dẫn JttĐộng năng của khâu iTổng động năng của máyܰ = ෍ ܲ௜ ܸ௜ + ‫ܯ‬௜ ߱௜ = ‫ܯ‬௧௧ ߱‫ܧ‬௜ =1ଶ݉ ܸ ଶ + ‫ܬ‬ௌ௜ ߱௜2 ௜ ௌ௜௡11ଶଶ‫ = ܧ‬෍ ݉௜ ܸௌ௜ + ‫ܬ‬ௌ௜ ߱௜ = ‫ܬ‬௧௧ ߱ଶ22௜ୀଵMô-men quán tính thay thế௡‫ܬ‬௧௧ = ෍ ݉௜Độ biến thiên động năng: to ÷ t௜ୀଵଶଶܸௌ௜߱௜+ ‫ܬ‬ௌ௜ ଶ߱ଶ߱11∆‫ܧ − ܧ = ܧ‬௢ = ‫ܬ‬௧௧ ߱ଶ − ‫ܬ‬௧௧ (‫ݐ‬௢ )߱ଶ (‫ݐ‬௢ )22Bài 5 – Chuyển động thực của máyBài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển5.1.3 Phương trình chuyển độngDạng tích phânDạng vi phân௧11‫ܬ‬௧௧ ߱ଶ − ‫ܬ‬௧௧ ‫ݐ‬௢ ߱ଶ ‫ݐ‬௢ = න ‫ܯ‬௧௧ ߱ ݀‫ݐ‬22௧௢1 ଶ ݀‫ܬ‬௧௧݀߱߱+ ‫ܬ‬௧௧= ‫ܯ‬௧௧2݀߮݀‫ݐ‬Trong đó௡‫ܯ‬௧௧ = ෍௜ୀଵ௡ܲ௜ ܸ௜ ‫ܯ‬௜ ߱௜+= ‫ܯ‬௧௧ ߱, ߮߱߱‫ܬ‬௧௧ = ෍ ݉௜Bài 5 – Chuyển động thực của máy௜ୀଵଶଶܸௌ௜߱௜+ ‫ܬ‬ௌ௜ ଶ = ‫ܬ‬௧௧ ߮߱ଶ߱10/4/20175.2. Các chế độ chuyển động của máy5.1.4 Xác định vận tốc thực của máyBình ổnω• Phương pháp giải tích (phương trình tích phân)߱=2‫ܬ‬௧௧ ‫ݐ‬௢߱ ଶ ‫ݐ‬௢ +‫ܬ‬௧௧ ‫ݐ‬‫ܬ‬௧௧ ‫ݐ‬ωmaxωtbωmin௧න ‫ܯ‬௧௧ ߱ ݀‫ݐ‬mở máy௧೚làm việctắt máyO• Phương pháp số (phương trình vi phân chuyển động)t• Chế độ chuyển động bình ổn: vận tốc biến thiên tuần hoàn quanhmột giá trị trung bình cố định• Phương pháp đồ thị (Đồ thị E-J)• Chế độ chuyển động không bình ổn: vận tốc có xu thế tăng dầnhoặc giảm dần10Bài 5 – Chuyển động thực của máy5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy5.2.1 Chế độ chuyển động bình ổnVận tốc thực ߱ của khâu thay thế (khâu dẫn)Đồ thị quan hệ E(J) - đồ thị Vittenbao (Wittenbauer)ఝ2‫ܬ‬௧௧ ߮௢ ଶ߱ ߮௢ +න ‫ܯ‬௧௧ ݀߮‫ܬ‬௧௧ ߮‫ܬ‬௧௧ ߮ ఝ௢߱(߮) =Bài 5 – Chuyển động thực của máyDữ liệu cho trước:• Các đồ thị mô men động Mđ , mô mencản Mc ; đồ thị quan hệ J(ϕ).• Xét trong một chu kỳ động lực học Φ ωkhi máy đang chuyển động bình ổn.Điều kiện để có chuyển động bình ổn:‫ܬ‬௧௧ ߮௢=1‫ܬ‬௧௧ ߮௢ + Φఠ⟶ ߱ ߮௢ + Φఠ = ߱ ߮௢ఝ೚ ା ஍ ഘන‫ܯ‬௧௧ ݀߮ = 0ఝ೚Mc- Luôn ∃ Φ௃ , sao cho ‫ܬ‬௧௧ ߮௢ + ݉Φ௃ = ‫ܬ‬௧௧ ߮௢ఝ ା ௡஍ಲ- Nếu ∃ Φ஺ , sao cho ‫׬‬ఝ ೚೚‫ܯ‬௧௧ ݀߮ = 0 thì ∃Φఠ = Bội số chung của Φ௃ , Φ஺Đ/k: Tổng công của các ngoại lực triệt tiêu sau từng khoảng thời gian nhất địnhBài 5 – Chuyển động thực của máyBài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển12Bài 5 – Chuyển động thực của máyΦJ10/4/20175.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máyHệ số không đều của chuyển động máy• Vận tốc góc khâu dẫn ω1 dao động quanh giá trị trung bình ω1tb:ω 1tb =ω1 (ϕ ) =ω1 max + ω 1 min• Hệ số không đều:2 E (ϕ )δ =J tt (ϕ )2ω 1 max − ω 1 minω 1tbđánh giá chất lượng của chuyển động bình ổn.ω1 (ϕ k ) = ω1k =ω1max =2µ E• Hệ số không đều cho phépVới mỗi loại máy, tuỳ thuộc yêu cầu kĩ thuật, độ chính xác của sản phẩm,người ta quy định một hệ số không đều cho phép [δ].δ2 Ek2.µ E .Ek2µ E==.tgψ kJkµ J .J kµJ⋅ tgψ max ; ω1 min =2µ EBài 5 – Chuyển động thực của máyµJµJ⋅ tgψ minBài 5 – Chuyển động thực của máy5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy5.3 Làm đều c ...