Môn nguyên lý máy, bài tập lớn, đồ án (23)

Công suất tức thời của các lực cản1.PT chuyển động & đại lượng thay thế Đặt: Mtt: gọi là mô men thay thế các lực cản về khâu dẫn mô men cản thay thế Ac Ac...  Công cản và mô men cản th

Trang 1

Bài giảng

Chuyển động thực &

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện Cơ khí

Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot

Làm đều chuyển động của máy

Giảng viên: TS Nguyễn Bá Hưng

Trang 2

Đặt vấn đề

Trang 4

Nội dung bài học

chuyển động thực của máy

Trang 5

1.PT chuyển động & đại lượng thay thế

“ 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

 E0 – động năng ở thời điểm t0

 E - động năng ở thời điểm t

 ∆E – biến thiên động năng

 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

Trang 6

(0,  là vị trí của khâu dẫn ứng với t0, t )

Trang 7

(0,  là vị trí của khâu dẫn ứng với t0, t )

Trang 8

Công suất tức thời của các lực cản

Đặt:

Mtt: gọi là mô men thay thế các lực cản về khâu dẫn (mô men cản thay thế)

Ac

Trang 9

Công suất tức thời của các lực cản

Đặt:

Mtt: gọi là mô men thay thế các lực cản về khâu dẫn (mô men cản thay thế)

Ac

Trang 10

 Công cản và mô men cản thay thế

 Việc thay thế này dựa trên nguyên tắc công suất không đổi: công suất

của mô men 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 trên máy dựa trên

nguyên tắc công suất không đổi

Trang 11

 Công cản và mô men cản thay thế

của mô men 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 trên máy dựa trên

nguyên tắc công suất không đổi

Trang 12

 Động năng và mô men quán tính thay thế

 Xét máy có n khâu động, khâu i có:

 Khối lượng của khâu, mi

 Vận tốc của trọng tâm khâu,vSi

 Mô men quán tính đối với trọng tâm, JSi

Trang 13

 Động năng và mô men quán tính thay thế

 Xét máy có n khâu động, khâu i có:

 Khối lượng của khâu, mi

 Vận tốc của trọng tâm khâu,vSi

 Mô men quán tính đối với trọng tâm, JSi

Trang 14

Động năng và mô men quán tính thay thế

 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 trên máy dựa

trên nguyên tắc động năng không đổi

Trang 15

Động năng và mô men quán tính thay thế

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 trên máy dựa

trên nguyên tắc động năng không đổi

Trang 16

 Phương trình chuyển động thực và khâu thay thế

 Thay các kết quả thu được từ việc xác định công động Ađ, công cản Ac

và động năng năng E vào phương trình biến thiên động năng:

 Phương trình chuyển động thực của máy:

 Vận tốc thực của khâu dẫn:

Trong đó:

 1( 0) là vận tốc của khâu thay thế (1) tại vị trí 0

 Jtt( 0) là mô men quán tính thay thế tại vị trí 0

 1() là vận tốc của khâu thay thế (1) tại vị trí 

 Jtt(  ) là mô men quán tính thay thế tại vị trí 

Trang 17

 Thay các kết quả thu được từ việc xác định công động Ađ, công cản Ac

và động năng năng E vào phương trình biến thiên động năng:

 Vận tốc thực của khâu dẫn:

Trong đó:

 1( 0) là vận tốc của khâu thay thế (1) tại vị trí 0

 Jtt( 0) là mô men quán tính thay thế tại vị trí 0

 1() là vận tốc của khâu thay thế (1) tại vị trí 

 Jtt(  ) là mô men quán tính thay thế tại vị trí 

Trang 18

 Kết luận: Từ việc nghiên cứu chuyển động thực của toàn máy, bằng

khái niệm mô men cản thay thế Mtt và mô men 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, có chế độ lực tác động biểu

thị bằng mô men cản thay thế Mtt

 Khâu giả định đó được gọi là khâu thay thế

Trang 21

 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 Vận tốc góc của khâu dẫn biến thiên có chu kỳ quanh một giá trị tb cố định

 Trong giai đoạn tắt máy, chế độ làm việc là không bình ổn, tổng công (Ađ+Ac) < 0

Trang 22

 Chế độ chuyển động không bình ổn (1() biến thiên không có chu kỳ)

 Ứng với vận tốc góc của khâu dẫn có xu thế tăng dần hay giảm dần

 Công của các lực tác động lên máy không triệt tiêu có chu kỳ, tức là

2 Các chế độ làm việc và xác định

 Công của các lực tác động lên máy không triệt tiêu có chu kỳ, tức làluôn luôn dương hay luôn luôn âm

Trang 23

 Chế độ chuyển động bình ổn (1() biến thiên có chu kỳ)

Mở máy Làm việc Tắt máy

Trang 24

 Chế độ chuyển động bình ổn (1() biến thiên có chu kỳ)

Mở máy Làm việc Tắt máy

Trang 25

 Nguyên tắc xác định chuyển động thực của máy

 Giả thiết: Mđ, Mtt và Jtt là các hàm của góc quay  của khâu dẫn

 Nếu lập được đồ thị E(J) sẽ xác định được vận tốc góc theo công thức

Trang 26

 Dữ liệu cho trước để xác định chuyển động thực

 Các đồ thị mô men cản thay thế Mtt, mô men động Mđ

 Đồ thị quan hệ Jtt()

 Xét trong một chu kỳ công A khi máy đang chuyển động bình ổn

Trang 27

 Trình tự thiết lập đồ thị E(J)

i Tích phân đồ thị Mtt() và Mđ() để có hai đồ

thị Ac() và Ađ()

ii Từ Ac() và Ađ() => dựng đồ thị ∆E()

iii Dựng đồ thị E() dựa trên ∆E() và đồ thị

động năng E0 ban đầu

iv Khử  từ hai đồ thị J() và ∆E () hoặc E ()

ta được đồ thị ∆E(J) hoặc E(J)

A

Trang 28

 Trình tự thiết lập đồ thị E(J)

i Tích phân đồ thị Mtt() và Mđ() để có hai đồ

thị Ac() và Ađ()

ii Từ Ac() và Ađ() => dựng đồ thị ∆E()

iii Dựng đồ thị E() dựa trên ∆E() và đồ thị

động năng E0 ban đầu

iv Khử  từ hai đồ thị J() và ∆E () hoặc E ()

ta được đồ thị ∆E(J) hoặc E(J)

A

Trang 29

3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà

Đạo hàm hai vế của (1):

Trang 30

Đạo hàm hai vế của (1):

Trang 31

 Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy

 Hệ số không đều của chuyển động máy

• Vận tốc góc khâu dẫn 1 dao động quanh giá trị trung bình 1tb:

• Hệ số không đều:

đánh giá chất lượng của chuyển động bình ổn

• Hệ số không đều cho phép

Với mỗi loại máy, tùy thuộc yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác của sản phẩm,người ta quy định một hệ số không đều cho phép []

Trang 32

 Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy

 Hệ số không đều cho phép của một số loại máy:

Loại máy []

Máy bơm 1/5  1/30Máy bơm 1/5  1/30Máy dệt 1/40  1/50CTM thường 1/20  1/50Động cơ đốt trong 1/80  1/150Động cơ điện 1/100  1/300Động cơ máy bay 1/200

Khi [] thì chuyển động bình ổn của máy được coi là chuyển động “đều”

Trang 33

 Làm đều chuyển động bình ổn của máy

 Giả thiết:

• Mđ, Mttvà Jttlà các hàm của góc quay  của khâu dẫn

• Giá trị [], 1tb được cho trước

• Hệ số không đều hiện tại >[]

Trang 34

 Cách xác định mô men quán tính bánh đà

Trang 35

E’ E

• Từ E(J), vẽ hai tiếp tuyến trên

và dưới hợp với trục hoành

 , max = [max] và  ,

Hai tiếp tuyến này cắt nhau tại O’ là gốc của hệ toạ độ mới E’O’J’, chúng cũng cắt trục OE kéo dài tại a và b.

 , 1min = [1min] > 1min

Dải dao động của 1() được thu hẹp khi gắn bánh đà

Trang 36

E’ E

• Xác định mô men quán tính

bánh đà Jđ:

- Kéo dài trục OE cắt trục O’J’ tại P

O’J’ tại P

Vì

Trang 37

 Ý nghĩa thực tiễn của bánh đà

 Bánh đà khi được lắp thêm vào khâu nào sẽ làm tăng quán tính của khâu đó => gây trở ngại cho sự biến thiên vận tốc

 Khi công động Ađ tăng, nếu không có bánh đà thì vận tốc góc 1 sẽ tăng nhanh.

Nhờ có bánh đà, một phần của lượng năng lượng tăng lên phải làm quay bánh

đà Ngược lại, khi công cản Ac tăng, bánh đà đang quay nhanh sẽ trả lại năng lượng cho máy giúp 1 không bị biến thiên đột ngột.

Vậy: Bánh đà có nhiệm vụ thu năng lượng thừa, trả năng lượng thiếu cho máy trong một chu kỳ chuyển động Bánh đà không sinh thêm hay tiêu bớt đi năng lượng của máy.

Tiêu đề	Chuyển động thực & Làm đều chuyển động của máy
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Bá Hưng
Trường học	Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Nguyên lý máy
Thể loại	Bài giảng
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	1,02 MB