Силы инерции звеньев машин

Силы инерции звеньев машин, совершающих плоскопараллельное или возвратно-поступательное движение, уравновешиваются посредством рационального соединения нескольких механизмов (в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и др.) или с помощью противовесов, помещаемых на вращающиеся звенья. Уравновешивание противовесами рассмотрим на примере кривошипно-шатунного механизма (рис. 9.5, а). Масса шатуна приближенно может быть заменена двумя эквивалентными массами /Пш и /Пш, сосредоточенными в точках Л и В. Величины этих масс определяются из выражений [c.192]

СИЛЫ ИНЕРЦИИ ЗВЕНЬЕВ МАШИН [c.76]

Подсчитать силы инерции звеньев машины, принимая во внимание только силы, не учитывая пары, приходится при определении линейных вибраций фундамента стационарных машин, возникающих под влиянием неуравновешенных сил [c.102]

Силы инерции звеньев машины, которыми учитывается динамический эффект движущихся масс звеньев, наряду с силами не инерционного характера (силами веса, движущими силами и полезными и вредными сопротивлениями), загружают сочленения машины и в конце концов через эти сочленения и сами звенья передаются на раму машины и фундамент. В самих звеньях машины силы инерции вызывают добавочные напряжения (так называемые динамические напряжения) (пп. 15, 16, 17), которые в быстроходных машинах во много раз могут превосходить основные статические напряжения от действия сил полезных и вредных сопротивлений, движущих сил и сил веса. [c.158]

Наибольший эффект уравновешивания достигается при условии, когда массы звеньев подобраны и распределены таким образом, чтобы при работе механизмов машины их центры масс были неподвижны и центробежные моменты инерции звеньев относительно осей вращения были равны нулю, а относительно других осей — постоянны. При этом сумма проекций всех сил инерции на координатные оси и моменты сил инерции относительно этих осей равны нулю, а сумма количеств движения постоянна. Выполнение этих условий свидетельствует о полной уравновешенности агрегата. Не все механизмы могут быть полностью уравновешены, но выполнение этого условия требует последовательного решения задач уравновешивания сил инерции звеньев шарнирно-рычажных механизмов, сил инерции вращающихся масс звеньев, сведения до минимума изменения сил, действующих на фундамент. [c.352]

Динамика машин является разделом общей теории механизмов и машин, в котором движение механизмов и машин изучается с учетом действующих сил и свойств материалов, из которых изготовлены звенья-упругости, внешнего и внутреннего трения и др. Важнейшими задачами динамики машин являются задачи определения функций движения звеньев машин с учетом сил и пар сил инерции звеньев, упругости их материалов, сопротивления среды движению звеньев, уравновешивания сил инерции, обеспечения устойчивости движения, регулирования хода машин. Как и в других разделах теории машин, в динамике можно выделить два класса задач — анализ и синтез механизмов и машин по динамическим критериям. Весьма существенные критерии эффективности и работоспособности машин — их энергоемкость и коэффициент полезного действия также изучаются в разделе Динамика машин . [c.77]

В тихоходных машинах и в машинах, где влияние сил инерции звеньев сравнительно невелико, давление в кинематических парах механизма определяют, не вводя в расчет силы инерции в этом случае расчет называют статическим. [c.281]

Это давление на фундамент машины не зависит от того, работает машина или нет. Затем производим сложение переменных векторов сил инерции звеньев и находим вектор суммарной силы инерции [c.404]

По мере увеличения скоростей машин размеры и веса звеньев механизмов, как правило, уменьшаются. Поэтому в современных быстроходных механизмах силы веса обычно значительно меньше других сил и, в частности, сил инерции звеньев. Поэтому часто при расчете механизмов силы веса их звеньев не учитывают. Учет этих сил обязателен для механизмов тихоходных машин, если веса их звеньев значительны. [c.15]

По мере автоматизации машин увеличивается число исполнительных агрегатов, к которым приложены настолько малые силы полетных сопротивлений, что ими при расчете можно пренебречь (механизмы подачи, контроля и т. п.). В то же время скорости их перемещений значительны. Основными нагрузками в этом случае являются силы инерции звеньев механизмов, входящих в состав агрегата. [c.293]

Силы инерции звеньев, имеющих поступательное или сложное движение, не могут быть уравновешены в системе самого звена. Поэтому они создают динамические давления в кинематических парах и, как результат этого, вызывают колебания рамы (фундамента) машины. Последние можно уменьшить, устанавливая в механизме (машине) специальные дополнительные массы (противовесы) или соответствующим образом выбирая массы звеньев. Эта задача называется уравновешиванием механизма (машины) на фундаменте и рассмотрена в следующей главе. [c.333]

Первая обусловлена движущими силами и полезными сопротивлениями, которые, как правило, имеют постоянные или мало меняющиеся значения и неизменные направления. Вредной является вторая составляющая, обусловленная силами инерции звеньев механизма. Она изменяется во времени с частотой вращения кривошипа и вызывает вибрацию корпуса и фундамента. Эта вибрация через перекрытия и грунт передается всему зданию, в котором находится машина. Поэтому очень желательно устранение этой второй, инерционной, составляющей, нагружающей стойку. [c.53]

Основная задача силового расчета механизмов заключается в том, чтобы по заданному закону движения ведущего звена и заданным силам определить силы инерции звеньев, силы взаимодействия во всех кинематических парах механизма, а также уравновешивающую силу Ру или уравновешивающую пару сил с моментом Му. Эта сила Ру или момент Му характеризуют в рабочих машинах общее действие сил сопротивления на ведущее звено, а в машинах-двигателях — действие движущих сил на кривошип или на главный вал. Знание величины момента Му и характера изменения его за цикл работы рабочей машины дает возможность определить необходимую мощность двигателя. [c.341]

Силовой расчет механизмов можно выполнить различными способами. Однако в последнее время пользуются преимущественно принципом Даламбера, который формулируется так если к каждой точке материальной системы, кроме равнодействующей заданных сил и реакций связей, приложить еще силу инерции этой точки, то уравнениям динамики можно придать форму уравнений статики. Основанный на принципе Даламбера силовой метод расчета, который состоит в перенесении методов статики в решение задач динамики механизмов и машин, называют кинетостатическим расчетом механизмов в отличие от статического расчета, при котором силы инерции звеньев не учитываются. Таким образом, если закон движения материальной системы известен, то, присоединяя к точкам этой системы, кроме задаваемых сил и реакций связей, также фиктивные силы инерции, можно рассматривать эту систему условно находящейся в равновесии и определять неизвестные силы методами статики, т. е. с помощью уравнений равновесия или принципа возможных перемещений. [c.342]

Проектирование механизмов и машин (синтез) должно быть завершено обоснованным определением конфигураций и расчетом размеров всех их элементов, деталей и сборочных единиц по критериям прочности, надежности, долговечности и требуемого выполнения технологических функций. Однако такая цель может быть достигнута лишь методом последовательных приближений. Действительно, для реализации требуемых движений рабочих органов какой-либо машины должны быть выбраны подходящая кинематическая схема механизма и размеры длин звеньев. Для преодоления сил полезных и вредных сопротивлений, свойственных технологическому процессу, необходимо обеспечить прочные размеры звеньев, которые зависят не только от технологических факторов, но и от сил инерции, сил трения звеньев машины и т. д. Но силы инерции и моменты сил инерции их не могут быть опре 74 [c.74]

Глава 9. УРАВНОВЕШИВАНИЕ СИЛ ИНЕРЦИИ ЗВЕНЬЕВ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН [c.187]

В многоцилиндровых двигателях и других поршневых машинах полное или частичное уравновешивание может быть достигнуто путем такого расположения механизмов, при котором силы инерции звеньев взаимно уравновешиваются. На рис. 9.5, б изображена схема механизма двухцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, в котором кривошип механизма цилиндра II опережает кривошип механизма цилиндра I на угол 180°. В этом случае силы инерции первого порядка взаимно уравновешиваются и опоры А V. В коленчатого вала нагружаются лишь неуравновешенным моментом М — Ра. Уравновешивание сил инерции, изменяющихся по более сложным зависимостям, рассматривается в специальной литературе. [c.193]

Рассмотренная группа задаваемых сил может быть причислена к категории актив н ы х сил. Рассмотрим еще одну категорию задаваемых сил в машинах, которые, однако, не могут быть причислены к активным силам. Мы имеем в виду силы инерции звеньев. Последние представляют собой силы, существование которых обусловлено двумя обстоятельствами фактом наличия у звеньев массы и фактом движения звеньев, сопровождающегося в общем случае ускорениями его отдельных точек и всего звена в целом, так как из теоретической механики известно, что мерой сил инерции является произведение массы на ускорение. В большинстве случаев при движении звеньев машин (за исключением движения поступательного равномерного и прямолинейного) в них возникают силы инерции. Например, даже при простейшем движении звена — равномерном вращении — возникают силы инерции, которые носят название центробежных сил, поскольку точки равномерно вращающегося звена имеют центростремительные ускорения. Эти центробежные силы изображены в виде сил ] на маховике (рис. 1). [c.16]

В настоящей главе свои рассуждения мы вели в предположении, что все звенья машины абсолютно жесткие. Но на самом деле все части машины обладают упругостью. Все же силы, действующие в машине, носят периодический характер, а потому в этой системе, обладающей упругостью и находящейся под действием периодических сил, мы получим колебания к возможен резонанс. Поэтому вал, вращаясь, подвергается крутильным колебаниям, которые различны в различных сечениях. Отсюда следует, что каждое сечение вала будет иметь свой коэффициент неравномерности. Но этого вопроса мы здесь разбирать не будем, а перейдем к вопросу об уравновешивании сил инерции в машинах. [c.39]

Проектирование механизмов и машин, как правило, сводится к определению размеров звеньев механизма (механизмов), являющихся объектами проектирования, подбору масс звеньев, обеспечивающих заданную степень неравномерности движения, или такому подбору масс, при которых уравновешиваются силы инерции звеньев и т. д. Естественно, что подобные задачи имеют множественное решение. В этих условиях только ЭЦВМ позволяет быстро, точно и с высокой надежностью рассчитать задачи с отысканием оптимальных решений. Алгоритм же, записанный па одном из алгоритмических языков и хранимый на источниках информации (перфокартах), может быть легко воспроизведен и расшифрован, а также многократно использован в расчетах при изучении соответствующего раздела курса. [c.151]

Силы инерции звеньев. Эти силы приходится учитывать в большинстве современных механизмов, за исключением сравнительно тихоходных и сильно нагруженных, в которых силы инерции относительно невелики. Очень большой величины силы инерции достигают в быстроходных машинах. [c.27]

При изменении числа оборотов диска 1 в результате взаимодействия центробежных сил инерции звена 2 и сил упругости винтовой пружины 3 звено 2 совершает поворот вокруг шарнира Е, увлекая за собой тягу (поводок) 4 и поворачивая эксцентрик 5, через который и регулируется скорость врашения машины или прибора. [c.132]

Одной из задач динамики машин и механизмов является изучение законов движения ведущего звена под действием заданных внешних сил. В отличие от кинетостатики, в динамике машин силы считаются заданными, а законы движения звеньев машины изучаются. Описываются законы передачи сил и передачи работы в машинах, а также определяется механический коэффициент полезного действия, устанавливающий долю энергии, расходуемую двигателем на преодоление технологических сопротивлений. Кроме того, в задачу динамики входит рассмотрение движения звеньев по заранее заданным условиям. Иными словами, изучается вопрос о регулировании хода машины с целью получения устойчивого ее движения. Уделяется внимание проблеме уравновешивания сил инерции звеньев механизма. [c.168]

Ниже, при рассмотрении закона движения машины, будет показано, что во многих случаях трудно точно определить ускорения звеньев (а в некоторых случаях, при имеющемся в нашем распоряжении расчетном аппарате, вообще, не представляется возможным вычислить их точно), по которым могут быть вычислены силы инерции. Поэтому наиболее распространен приближенный способ определения сил инерции звеньев, при котором ускорения точек звеньев находят из условия равномерного движения начального звена. [c.355]

В заключение нужно указать еще на методы уравновешивания сил инерции звеньев механизма, которым в динамике машин также уделяется большое внимание. Совокупность решений изложенных выше вопросов составляет предмет статики и динамики машин. [c.356]

Собственно кинетостатический расчет сводится к определению величины и точки приложения сил инерции звеньев механизма, давлений в кинематических парах и уравновешивающего момента, приложенного к начальному звену. Проверочный кинетостатический расчет действующей или вновь проектируемой машины необходимо производить для ряда положений начального звена, обычно 12 или 24, с тем чтобы, выяснив закон изменения реакций в кинематических парах, определить наибольшие значения, по которым должен производиться расчет на прочность. В ряде случаев, помимо установления наибольшего значения реакции в кинематической паре, нужно знать еще и ее направление относительно звена. С этой целью должен быть построен годограф сил, координированных относительно какого-либо из положений исследуемого звена меха- [c.387]

В результате движения звеньев механизма с переменными скоростями на каждое из них будет действовать сила инерции, вызывающая появление дополнительных динамических давлений на элементах кинематических пар. Эти динамические давления передаются фундаменту или раме машины (например, подмоторной раме самолета, раме тепловоза и др.) и уравновешиваются соответствующими реакциями. Силы инерции звеньев в механизме переменны, и их проекции на оси координат представляют собой сложные периодические функции, имеющие период, равный времени одного оборота кривошипа. [c.545]

При уравновешивании сил инерции во многих случаях должно быть известно положение центра тян<ести механизма для каждого из положений начального звена. Полагая массу механизма сосредоточенной в центре тяжести, можно найти равнодействующую сил инерции звеньев механизма как произведение массы механизма и ускорения его центра тяжести. Если считать, что силы инерции звеньев приложены в их центрах тяжести, а следовательно, их равнодействующая приложена в центре тяжести механизма, то этим не учитываются моменты сил инерции, которые также оказывают известное влияние на,фундамент. Во многих случаях пренебрежение влиянием моментов сил инерции на фундамент оправдывают тем, что на последний, кроме этого, оказывают влияние моменты сил движущих и сил сопротивления, которые складываются с неуравновешенными моментами сил инерции. При этом может оказаться, что уравновешивание моментов сил инерции, действующих в той же плоскости, что и моменты сил движущих или сил сопротивления, не уменьшат, а, наоборот, увеличат воздействие машины на фундамент. Что касается уравновешивания моментов сил инерции, действующих в перпендикулярных к первым плоскостям, то их уравновешивание безусловно полезно, [c.563]

С помощью планов скоростей определяют приведенную массу (без знания которой нельзя определить момент инерции маховика), закон движения машины и т. д. планы ускорений нужны для нахождения сил инерции звеньев. [c.82]

Силы, приложенные к машинному агрегату, и его массы приведены к звену АВ. Движение агрегата установилось. Один цикл установившегося движения соответствует углу фц = 2я. Приведенный момент сил сопротивления изменяется согласно ра4 Ику, а приведенный момент движущих сил Мд постоянен на всем цикле установившегося движения. Приведенный момент инерции масс звеньев машинного агрегата постоянен и равен / = = 0,2 кгм . Средняя угловая скорость звена АВ равна = ЗОсе/с . [c.171]

ЦИКЛ установившегося движения соответствует углу (p,i — 2 . Приведенный момент сил сопротивления изменяется согласно графику, а приведенный момент движуш,их сил постоянен на всем цикле установившегося движения. Приведенный момент инерции масс звеньев машинного агрегата постоянен и равен / = 0,014 кгм средняя угловая скорость звена приведения (0(.р — 25 eл . [c.172]

F. Определение сил, действующих на различные звенья механизма прп его движении, может быть сделано в том случае, если известны законы движения всех звеньев механизма и известны внешние силы, приложенные к механизму. Поэтому общую задачу динамического расчета и проектирования новых механизмов и машин конструктор обычно расчленяет на две части. Сначала он задается приближенным законом движения входного звена механизма и внешними силами, на него действующими, определяет все необходимые расчетные усилия и по ним подбирает необходимые размеры, массы и моменты инерции звеньев. Это — первая часть задачи. После этого конструктор приступает к решению второй части задачи, а именно, к исследованию вопроса об истинном движении спроектированного механизма, к которому приложены различные действующие на него силы. Определив истинный закон движения механизма, конструктор вносит в ранее проведенный расчет все необходимые исправления и добавления. [c.205]

При определении сил взаимодействия звеньев машин используют уравнения статики. В качестве неизвестных сил могут быть любые силы, рассмотренные в 1 гл. 5, в том числе и силы инерции, которые вызьшают соответствующие динамические реакции связей звеньев. Все необходимые силы могут быть определены по уравнениям статики равновесия сил и пар сил, если количество искомых величин соответствует количеству независимых уравнений равновесия сил. Заметим, что в общем случае для системы сил, действующих на звено, могут быть составлены шесть уравнений равновесия проекций сил на оси координат. При наличии и звеньев можно составить 6п уравнений равновесия сил. Установим условия статической определенности сил, действующих в различных механизмах. Из 1 гл. 2 известно, что каждая кинематическая пара определяется количеством простейших связей, которое соответствует классу кинематической пары. Это означает, что количество сил реакций взаимодействия звеньев кинематической пары, подлежащих определению, соответствует классу пары. Если в составе механизма имеются п подвижных звеньев и р (г = 1, 2,. .., 5) кинематических пар 1—5-го классов, то общее количество искомых проекций сил взаимодействия звеньев на оси координат составит [c.87]

В тихоходных машинах и в машинах, где влияние сил инерции звеньев незначительно, при силовых расчетах их можно не учитывать. В быстроходмых машинах (число оборотов главного вала превышает 0Q0 об мин), силами инерции пренебрегать нельзя. В этих случаяк силы инерции часто значительно превышают по величине пршюж й ую внешнюю нагрузку. [c.342]

Поскольку машина с точки зрения теоретической механики представляет собой несвободную систему материальных точек и, как увидим в дальнейшем, при изучении ее движения под действием приложенных сил весьма плодотворным является применение закона изменения кинематической энергии, то основным видом классификации сил в динамике машин является их деление на задавае-м ы е силы и реакции связей. Нужно заметить, впрочем, что термин задаваемые силы является не совсем удачным. Нельзя понимать в буквальном смысле, что задаваемые силы всегда задаются. Очень часто бывает, что в задачах, связанных с изучением движения машин, некоторые из задаваемых сил являются искомыми. Термин задаваемые в данном случае обобщает группу сил, которые не могут быть причислены к разряду реакций связей. Правда, иногда вместо термина задаваемые силы пользуются термином активные силы . Однако термин активные силы несколько более узок, чем термин задаваемые , так как, например, силы инерции звеньев не могут быть отнесены к разряду активных сил, а к группе задаваемых сил их можно причислить. Исходя, из этих соображений, в дальнейшем будем пользоваться делением сил в машине на задаваемые и реакции связей. Перейдем к рассмотрению задаваемых сил в машине. [c.14]

В ЭТОМ виде закон изменения кинетической энергии носит название уравнения движения машины. Замётим, что в правую часть уравнения (6) ни в каком случае не должна включаться работа инерционных сил, так как силами инерции учитывается инерция звеньев машины, а в уравнении (6) инерция масс уже учтена самим изменением кинетической энергии. О правильном введении в уравнение движения сил инерции будет сказано ниже (п. 12). [c.23]

Задачей силового расчета механизмов является определение усилий в звеньях механизмов и реакций в их кинематических парах. Отчасти эта задача нами уже разбиралась при рассмотрении метода разложения сил для равновесного движения машины. Для данного движения в задачах на передачу сил, связанную в основном с определением движунхей силы по заданному полезному сопротивлению или наоборот, можно было, как уже в свое время отмечалось, не принимать во внимание сил инерции звеньев (поскольку силы инерции при равновесном движении не оказывают прямого влияния на передачу сил, так как их приведенная сила инерции оказывается равной нулю). Поэтому при применении метода разложения сил нами не учитывались силы инерции звеньев. Вместе с тем усилия в звеньях и реакции в кинематических парах, которые при этом получались, представляли собой лишь статические части полных динамических усилий и динамических реакций в кинематических парах. [c.114]

Что касается учета инерции главного звена машины, то здесь инерция его массы была учтена точно через изменение кинетической энергии самого звена под действием приведенных сил. Поскольку основной массой в механизме является масса главного звена (маховик, кривошип и главный вал), то пренебрежение силами инерции звеньев механизма, соответствующими угловому ускорению главного звена, сравнительно невелико, особенно учитывая, что при тяжелых маховиках и невелико. Поэтому для тяжелых маховиков результат расчета по вышеизложенному методу касательных усилий получается весьма точным и полностью удовлетворяющим требованиям практики. Однако в машинах с легкими маховиками, в состав которых входят многозвенные шарнирные механизмы и к которым относятся многие производственные машины, указанный метод расчета дает решение, весьма отличающееся от истинного, а потому в таких случаях прибегают к решению всей задачи на основе принципиально точного метода, а именно, метода приведенных масс и работ, предложенного в 1905 г., как было упомянуто, проф. Вит-тенбауэром. [c.225]

При изменении скорости диска 1 центробежные силы инерции звеньев 2, взаимодействуя с силами упругости винтовых пружин 3, определяют поворот звеньев 2 вокруг шарниров Е и через тяги 4 вызывают поворот вксцентрика 5, управляющего работой прибора или машины. [c.133]

При изменении скорости диска 1 центробежные силы инерции звеньев 2, взаимодействуя с силами упругости винтовых пружин 6, определяют поворот звеньев 2 относительно шарниров Е. При этом система ЕССЕ образует шарнирный параллелограм, в котором траверса 4 (СС) совершает перемещение, управляя работой прибора или машины. [c.133]

Силы инерции определяют по ускорениям центров тяжести звеньев при условии, что начальное звено (кривошип) вращается с постоянной угловой скоростью, в то время как в реальной машине вследствие действия переменных сил кривошип вращается неравно-Л5ерно. Поэтому определенная из кинетостатического расчета уравновешивающая сила может отличаться от действительно приложен-1ЮЙ внешней силы (силы сопротивления или движущей силы), однако их средние значения при постоянном числе оборотов кривошипа в единицу времени будут одинаковы. Разность между вычисленной уравновешивающей силой и приложенной внешней силой определяет добавочные силы инерции звеньев, возникающие при неравномерном вращении кривошипа. [c.377]

Силы и массы машинного агрегата приведены к звену АВ. Движущий момент в течение трех первых (от начала движения) оборотов звена Л В меняется по закону прямой аЬ, а далее по периодическому закону, соответствуюш,ему ломаной линии bed. Момент сопротивления подключается в конце третьего оборота, считая от начала движения, и равен = 230 нм, оставаясь все время постоянным. Приведенный момент инерции постоянен и равен / 0,2кем . Выяснить, возможно ли установившееся движение звена АВ, и если возможно, то определить коэффициент неравномерности б этого движения. [c.155]

На рис. 90, а построен график приведенного момента движущих сил Л 1д = = (ф) и график приведенного момента сил сопротивле1шя М — (ф), а па рис. 90, б — график приведенного момента инерции / , складывающегося из момента инерции /(, масс звена приведения (без предполагаемого момента инерции маховика) и приведенного момента инерции масс ведомых звеньев машинного ai perara (т. е. = /о + /3)- [c.162]

Аналогично уравновешиванию шарнирных четырехзвенных механизмов и для кривошипно-ползунного механизма можно подобрать массы звеньев и их центры масс так, чтобы главные векторы hi образовывали фигуру, подобную кривошипно-пол-зунному механизму, но, в отличие от механизма шарнирного четырехзвенника, центр масс кривошипно-ползунного механизма не будет неподвижным, а будет двигаться по прямой, параллельной оси ползуна. В этом случае в механизме останутся неуравновешенными силы инерции, направленные вдоль этой оси. Такое частичное уравновешивание весьма часто применяется на практике, например, в механизмах сельскохозяйственных машин, двигателей и др. [c.289]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...