ДИНАМИКА МАШИН
Общие положения
Задачами динамического анализа и синтеза механизма, машины являются изучение режимов движения с учетом действия внешних сил и установление способов, обеспечивающих заданные режимы движения. При этом могут определяться мощности, необходимые для обеспечения заданного режима движения машины, проводиться сравнительная оценка механизмов с учетом их механического коэффициента полезного действия, устанавливаться законы движения ведущего звена (например, колебания угловой скорости кривошипа за один оборот) под действием внешних сил, приложенных к звеньям механизма, а также решаться задачи подбора оптимальных соотношений между силами, массами, размерами звеньев механизмов.
В динамике машин объектом изучения (исследования) является машинный агрегат. В общем виде его можно представить как механическую систему, состоящую из трех основных частей (рис. 4.1): машина-двигатель, передаточный механизм и рабочая машина (или исполнительный механизм). В ряде случаев в состав машинного агрегата входит система управления.
|
|
|
 | | ||||
 |
Рис. 4.1. Составные части машинного агрегата
В машине-двигателе какой-либо вид энергии преобразуется в механическую энергию, необходимую для приведения в движение рабочей машины. Например, в электродвигателе электрическая энергия преобра-зуется в механическую, а в двигателе внутреннего сгорания в механическую энергию преобразуется тепловая энергия сгорания топлива.
Передаточный механизм служит для преобразования движения, изменения характера движения, скорости, направления движения и т.д.
Рабочая машина предназначена для выполнения работы, связанной с трудовой деятельностью человека или выполнением технологического процесса.
Работа – физическая величина, характеризующая преобразование энергии из одной формы в другую.
Элементарная работа силы выражается формулой
dA = P × dS × cos α,
где Р – сила; dS – элементарная величина перемещения точки приложения силы; α – угол между векторами силы и скорости.
Элементарная работа момента силы выражается формулой
dA = M × dφ,
где М – момент силы; dφ – элементарный угол поворота.
Размерность работы измеряется в джоулях: Дж = Н × м.
Полная работа выражается формулами
A = ∫ dA = ∫ P cosα dS, или A = ∫ M dφ.
Мощность – это энергетическая характеристика, равная отношению работы к интервалу времени ее совершения, выражается формулами
N = P × V × cos α,
где V – скорость точки приложения силы Р,
или N = M × ω,
где ω – угловая скорость звена, к которому приложен момент.
Размерность мощности измеряется в ваттах: Вт = Дж/c; 1000 Вт =1 кВт (киловатт), 1 кВт = 1, 36 л.с.
Кинетическая энергия, приведенная масса,
