Phần 1. Tính toán động học cơ cấu đóng mở khuôn
III. Phân tích động học cơ cấu Culít
1. Xác định vị trí giữa OA và con trượt A
Theo quan hệ hình học, ta xác định được vị trí liên hệ giữa con trượt A và tay quay OA
Các thông số có sẵn do thiết kế:
Góc HOI =
OI m IH h
Hệ thức trong tam giác thường OAI:
2 2 2
(IA) R m 2Rmcos( )
( )2
os( )
2 2 2
R m IA
c m R Rm (3.7)
2. Vận tốc con trượt ( piston) và tay quay.
Chương 3. Tính toán động học và động lực học Máy ép nhựa Trang 70
Theo định lý về hợp vận tốc của hai hệ qui chiếu xOy và x’Ay’: vận tốc tuyệt đối của điểm bằng tổng hình học các vận tốc tương đối và vận tốc theo. [Tài liệu 13]
Ta xem chuyển động của điểm A là chuyển động phức hợp gồm chuyển động tương đối trên đường thẳng IA và chuyển động theo của đường thẳng IA được qui ước là hệ qui chiếu di động.
Khi đó vận tốc VtgdA hướng theo IA sẽ là vận tốc tương đối của điểm.
Chuyển động quay của đường thẳng IA quanh tâm I là chuyển động theo của A, còn vận tốc của điểm ở trên đường thẳng IA mà điểm A lúc đó trùng với nó là vận tốc theo Vt của điểm A.
Vì điểm này của đường thẳng chuyển động theo vòng tròn bán kính IA- nên vận tốc vuông góc với IA. Dựng hình bình hành có các cạnh là vectơ Vtgd và Vt ta tìm được vận tốc tuyệt đối Vtd của điểm A đối với hệ trục Oxy. Vì Vtgd vuông góc với Vt nên:
2 2 2
td tgd t
V V V
Và trên quan hệ hình học:
sin
tgd
A td
V V V
( )I td
t A
V V V
tg
(3.8)
Vậy ta có liên hệ giữa vận tốc A đối với tâm O, vận tốc A đối với tâm I và vận tốc A di chuyển trên trục IA.
Chương 3. Tính toán động học và động lực học Máy ép nhựa Trang 71
3. Các trường hợp đặc biệt.
Ta xét vận tốc điểm A trong các trường hợp điểm A ở vị trí đặc biệt của cơ cấu:
a. Khi góc 0, vị trí góc khởi động.
Hình 3.11
Ở vị trí ban đầu, cơ cấu khởi động nghĩa là các khâu OA vuông góc IA. Lúc đó, Góc = 0 Góc 900.
Ta có: Vt 0 (vận tốc A quanh gốc I)
Vận tốc A quanh taõm O bằng vận tốc tương ủối của A dọc theo IA.
tgd td
V V
(O) (IA)
A A
V V
Chương 3. Tính toán động học và động lực học Máy ép nhựa Trang 72
b. Khi 900.
Hình 3.12 Ta nhận thấy:
Khi A tiến đến vị trí này ( 900 )
( 0 )
sin
tgd A
V V
(3.9)
Góc = góc VA( )o ,Vt= góc (OIA)
Góc sẽ giảm dần khi góc tăng lên.
Như vậy: Ở tốc ủộ VA IA( )nhất ủịnh, tốc ủộ VA(0) tuyệt ủối sẽ tăng dần khi
giảm ủi.
Chương 3. Tính toán động học và động lực học Máy ép nhựa Trang 73
c. Khi khâu OA và IA tiến đến chồng lên nhau (góc 1800)
Hình 3.13 Ta nhận thấy: Góc
0 0
( ) 180
0
Và:
sin
tgd A
V V
Tốc ủộ VA của ủiểm A tay quay OA tiến ủến tốc ủộ lớn nhất voõ cực nghĩa là tốc độ VA lúc này không xác định. Cơ cấu sẽ bị phá hỏng với tốc độ chủ động VA IA( ). Điều đó còn có nghĩa: Nếu tay quay có tốc độ chủ động, thì tại vị trí này tốc độ A trên trục IA sẽ bằng 0 và đổi chiều chuyển động.
( ) .sin 0
A IA A
V V
Chương 3. Tính toán động học và động lực học Máy ép nhựa Trang 74
Nhận xét toàn bộ cơ cấu:
Khi thiết kế truyền động, thường chọn vận tốc trục piston thuỷ lực là đều. Vận tốc điểm A trên thanh trượt IA có trị số nhất định. Xét trên toàn bộ cơ cấu, từ vận tốc ban đầu khởi động (cánh tay duỗi thẳng) của trục piston VA IA( ) truyền đến tay quay và con trượt B giá khuôn những vận tốc không đều nhưng tuân theo qui luật vận tốc theo hành trình.
Trục piston có chuyển động không đều, tay quay hợp với phương OB góc . Góc tăng dần theo hành trình chuyển động. Tay quay OA di chuyển nhanh dần theo góc tăng. Đồng thời con trượt giá khuôn B cũng di chuyển nhanh dần theo phương di chuyển từ B ủến O.
Như vậy cơ cấu truyền chuyển động đều của trục piston đến giá khuôn tạo giá khuôn chuyển động nhanh dần, khi đó góc tăng từ trị số ban đầu 0 đến góc của cơ cấu tay quay – con trượt.
Khi chuyển động ngược lại (chuyển động đóng khuôn), tay quay OA - con trượt B tiến ủến vị trớ duỗi thẳng, con trượt B nhận chuyển ủộng đều của trục piston, sẽ chuyển động chậm dần đến tư thế cánh tay duỗi thẳng.
Quá trình hoạt động như trên làm cho cơ cấu có ưu điểm khi mở khuôn sẽ nhanh dần và khi đóng kuôn sẽ chậm dần. Khuôn sẽ được bảo đảm, và chuyển động cơ cấu tiến đến tư thế làm việc sẽ êm và nhẹ nhàng.
Khi thiết kế, hành trình chuyển động của các khâu trong cơ cấu sẽ làm việc trong phạm vi giới hạn nhất định phù hợp đặc điểm của máy và bộ truyền.