ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Типовые динамические модели цикловых механизмов и их классификация из "Динамические расчеты цикловых механизмов " Основные задачи динамического исследования цикловых механизмов.В результате любого динамического расчета в конечном у итоге могут быть определены либо силы при заданном движении звеньев (первая задача динамики), либо законы движения звеньев при заданных силах (вторая задача динамики)- До тех пор, пока звенья механизма принимаются абсолютно жесткими, в основном имеют дело с решением первой задачи динамики (см. п. 1). [c.45] При учете упругих свойств звеньев приходится сталкиваться со второй задачей динамики, опирающейся на решение систем дифференциальных уравнений. В этом случае специфика цикловых механизмов проявляется не только в существенно больших возмущениях, но, как правило, и в более сложном характере динамических связей из-за переменности параметров системы, кинематических нелинейностей, содержащихся в функции положения, и в силу других факторов. Соответственно возникают и качественно более сложные динамические эффекты, о которых речь пойдет в дальнейшем. [c.45] Учет колебательных явлений при динамическом расчете цикловых механизмов обычно преследует следующие основные цели. [c.45] Динамические расчеты производятся как при решении задачи анализа механизмов, так и при их рациональном синтезе. Если при анализе мы отвечаем на вопрос, к какому динамическому эффекту приводят выбранные параметры механизма, то одной из основных задач динамического синтеза является своевременное определение рациональных (а иногда в определенном смысле и оптимальных) значений параметров и их комбинаций. [c.46] Динамический синтез механизма относится к числу наиболее важных и трудных задач, встречающихся при проектировании машинных агрегатов. В этом отношении особо следует выделить первую предварительную стадию синтеза, когда в широком диапазоне варьируются компоновочные, кинематические и динамические параметры проектируемого механизма. Известно, что именно эта стадия синтеза, в которой до сих пор иногда преобладает интуитивный подход, в достаточной степени не подкрепленный инженерными расчетами, существенным образом сказывается не только на сроках проектирования, но и во многом определяет техническое совершенство опытного образца машины, а также объем дополнительных затрат, потребных при подготовке машины к серийному выпуску. [c.46] При решении динамических задач вопросы анализа и синтеза обычно оказываются тесно взаимосвязанными. Так, в частности, многие задачи синтеза, устанавливающие рациональные значения параметров системы, нередко базируются на предварительно решенной задаче анализа. [c.46] 1 уже анализировались некоторые критерии, выявленные при рассмотрении идеального механизма. При учете упругости звеньев вопрос о критериях, не теряя своей важности, существенно усложняется. В этом случае помимо геометрических и кинематических характеристик в роли динамических критериев выступают факторы, характеризующие частотные свойства системы, степень близости рабочих режимов к динамически неустойчивым режимам, уровень дополнительных динамических нагрузок, вызванных колебаниями, и многие другие факторы, подробно рассмотренные в последующих главах. [c.46] Выбор той или иной структурной схемы механизма и его конструктивного воплощения, также составляющий один из этапов анализа, не является однозначной задачей и, как известно, во многом зависит от опыта и интуиции конструктора. Однако несомненно, что роль объективных динамических показателей при выборе типа механизма с каждым годом повышается. В некоторых случаях даже удается непосредственно включить эту задачу в алгоритм оптимального синтеза [50]. При выборе схемы механизма следует иметь в виду опасность односторонней оценки эксплуатационных возможностей тех или иных цикловых механизмов. В этом смысле весьма показательным примером является конкуренция между рычажными и кулачковыми механизмами. Как известно, долгое время рычажные механизмы использовались лишь для получения непрерывного движения ведомых звеньев. Однако в течение последних десятилетий имеет место тенденция вытеснения кулачковых механизмов рычажными даже в тех случаях, когда в соответствии с заданной цикловой диаграммой машины необходимы достаточно длительные выстой ведомого звена. Если бы сопоставление динамических показателей этих механизмов производилось лишь с учетом идеальных расчетных зависимостей, то четко выявились бы преимущества кулачкового механизма, обладающего существенно большими возможностями при оптимизации законов движения. Однако во многих случаях более существенную роль играют динамические эффекты, вызванные ошибками изготовления и сборки механизма. Рабочие поверхности элементов низших кинематических пар, используемых в рычажных механизмах, весьма просты и по сравнению со сложными профилями кулаков могут быть изготовлены точнее. [c.47] Помимо того часто выявляется отрицательная роль высокочастотных составляющих идеальных ускорений в зоне приближенного выстоя, которые могут достигать немалых значений и приводить к возбуждению колебаний. [c.47] не конкретизируя задачу, можно утверждать лишь одно чем проще закон движения, тем более ощутимы преимущества рычажных механизмов по сравнению с кулачковыми. [c.47] Классификация типовых динамических моделей цикловых механизмов. Строго говоря, все механизмы машинного агрегата составляют единую взаимосвязанную систему, поэтому, приступая к классификации динамических моделей, еще раз напомним, что каждая из них обладит ограниченной сферой действия (см. п. 2). [c.48] Однако во многих случаях рассмотрение вопросов динамики машинного агрегата в виде единой модели не представляется возможным даже при использовании современных вычислительных средств. Впрочем, в таком глобальном подходе и нет особой необходимости, так как в силу малой связанности многих колебательных контуров машинного агрегата при сохранении достаточной для инженерных расчетов точности могут быть выделены в виде отдельных моделей механизмы или группы механизмов. [c.48] По структурным признакам, а также по степени идеализации реальных динамических процессов рассматриваемые модели разделены на три класса и ряд модификаций. [c.51] Модели класса I отнесем к четырем модификациям. К модификации 1 отнесем простейшую модель, для которой формула (1.49) примет вид 0—W—0. В этой модели все звенья приняты неупругими, поэтому описание динамических явлений здесь не выходит за рамки кинетостатических представлений, свойственных классической теории механизмов и машин. Кинетостатическая модель дает исходную информацию об уровне динамической нагруженности механизма и нередко с успехом используется для синтеза механизма на предварительном этапе. Однако для быстроходных цикловых механизмов результаты, полученные на основе анализа этой модели, могут служить лишь в качестве идеальных характеристик, дающих представление не столько о реальных динамических нагрузках звеньев, сколько об уровне возмущений, вызывающих эти нагрузки. [c.51] К модификации 2 отнесем динамические модели 0—U.—H, для которых ведущая часть предполагается абсолютно жесткой, а ведомая отображается в виде колебательной системы с Я степенями свободы. При линеаризации диссипативных сил эта модель обычно описывается системой линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Переход от модификации 1 к модификации 2 при динамических расчетах дал чрезвычайно богатый материал для рационального проектирования скоростных механизмов, у которых динамические нагрузки являются доминирующими. Использование этого материала оказалось особенно эффективным при динамическом анализе и синтезе законов движения ведомых звеньев, приводимых в движение от кулачковых механизмов. [c.51] Во многих теоретических и экспериментальных исследованиях было показано, что идеальные кинематические функции, задаваемые конструктором, в первую очередь ускорения, могут сильно искажаться колебаниями, интенсивность которых зависит от свойств закона движения [14, 18, 53, 69, 73]. При этом существенным образом изменились представления об оптимальных законах движения. Характерно, что за счет рационального синтеза кулачковых механизмов при учете упругих и демпфирующих свойств ведомой части механизма была значительно повышена производительность многих машин легкой, полиграфической, текстильной и других отраслей промышленности. [c.52] Однако в то же время целый ряд существенных динамических явлений, наблюдаемых при эксплуатации машин и лимитирующих их производительность, не вмещается в рамки моделей модификации 2. К числу таких явлений в первую очередь следует отнести различные параметрические явления, связанные с колебаниями ведущих звеньев с учетом упругих свойств привода и переменности приведенного момента инерции. Простейший тип модели, способный выявить эти особенности, отнесен к модификации 3. В этом и последующих случаях система дифференциальных уравнений, строго говоря, уже оказывается нелинейной, а при некоторых приемлемых упрощениях может быть сведена к системе линейных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами. Помимо модели H—U—0 к этой модификации также могут быть отнесены модели, у которых имеется несколько последовательных цикловых механизмов типа О——Н—Па—0. [c.52] Динамические модели модификации 4 позволяют учесть более сложные колебательные явления, возникающие при взаимном влиянии контуров, связанных нелинейной функцией положения. [c.52] К классу II отнесены динамические модели цикловых механизмов, образованных при параллельно-последовательном соединении элементов (модификация 1) и модели, элементы которых образуют замкнутые контуры (модификация 2). [c.52] К кл ассу III отнесены динамические модели, у которых ведомая или ведущая части механизма, либо обе части отображаются в виде подсистем с распределенными параметрами. [c.53] Вернуться к основной статье