Bài giảng Nguyên lý máy: Bài 4 - TS. Phạm Minh Hải

9/20/2017

Cân bằng máy là gì?
Nhận xét:
- Phản lực khớp động do: ngoại lực và lực quán
tính (-> phản lực động phụ)
- Phản lực động phụ:
• biến thiên có chu kỳ
• khi vận tốc của máy lớn, có thể rất lớn so với
thành phần lực do ngoại lực gây ra

Bài giảng Nguyên lý máy
Bài 4. Cân bằng máy
TS. Phạm Minh Hải
Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot
Email: hai.phamminh1@hust.edu.vn
Google site : tsphamminhhaibkhn

1

Cân bằng máy là gì?

Cân bằng máy là gì?

• Phản lực động phụ là một trong những nguyên
nhân gây ra rung động cho máy và nền móng
Tác hại của rung động:
- Biên độ rung lớn (đặc biệt khi cộng hưởng)
- Tăng ma-sát trong khớp động
- Tăng nguy cơ phá hủy do hiện tượng mỏi của
vật liệu
- Rung động truyền qua nền móng tới các thiết
bị, công trình, con người ở ‘xung quanh’
Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

3

2 lớp bài tính cân bằng máy:
a) Cân bằng vật quay: triệt tiêu (giảm) lực quán
tính của các khâu
b) Cân bằng cơ cấu nhiều khâu: giảm phản lực
động phụ từ máy truyền xuống nền móng
Phương pháp:
- Phân bố lại khối lượng trên các khâu
- Thay đổi khối lượng các khâu
Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

4

1

9/20/2017

Cân bằng vật quay

Cân bằng vật quay

1. Cân bằng vật quay mỏng (VQM)

a) Điều kiện cân bằng của VQM
Khi VQM quay với vận tốc góc ω, ࡼ௤௜ = ݉௜ ߱ଶ ࢘௜

Giả thiết: không có biến dạng (vật quay cứng)
Phân loại vật quay:
a) Vật quay mỏng là vật quay có khối lượng
phân bố trên cùng một mặt phẳng vuông góc
với trục quay
b) Vật quay dày là vật quay có khối lượng phân
bố trên nhiều mặt phẳng khác nhau vuông
góc với trục quay

ࡼ௤ଶ

ࡼ௤ଵ

݉ଵ

࢘ଵ

࢘ଶ
࢘௡

࢘௜

݉௜

ࡼ௤௜

ω

݉௡
ࡼ௤௡

• VQM cân bằng khi {ࡼ௤௜ } là một hệ lực cân bằng
• N/x: {ࡼ௤௜ } là hệ lực phẳng và đồng quy, nên: {ࡼ௤௜ }
5

Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

ࡼ௤

݉ଶ

Đ/k cân bằng VQM : ࡼ௤ = 0

ࡼ௤ = ∑௡ ࡼ௤௜
௜ୀଵ
6

Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

Cân bằng vật quay

Cân bằng vật quay

1. Cân bằng vật quay mỏng (VQM)

1. Cân bằng vật quay mỏng (VQM)

b) Nguyên tắc cân bằng VQM

c) Phương pháp cân bằng tĩnh VQM

Để cân bằng VQM, cần và chỉ cần tạo ra một lực quán tính
ࡼ௖௕ để triệt tiêu ࡼ௤
ࡼ௤ଶ
ࡼ௤
ࡼ௤ଵ

݉ଵ

࢘ଵ

ࡼ௖௕

݉ଶ

࢘ଶ

࢘௡

࢘௜

݉௜

ࡼ௤௜

ω

݉௡
ࡼ௤௡

ࡼ௤ + ࡼ௖௕ = 0 trong đó ࡼ௖௕ = ߱ଶ ݉௖௕ ࢘௖௕

Nguyên tắc cân bằng VQM: cần và chỉ cần 1 khối lượng cân bằng (đối
7
Nguyên
trọng) lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

ࡼ௤ଶ
ࡼ௤ଵ

Đặt

࢘ଵ

௡

1
࢘ௌ = ෍ ݉௜ ࢘௜ ,
݉
௜ୀଵ

m = ∑௡ ݉௜
௜ୀଵ

݉ଶ

݉ଵ

࢘ଶ
࢘௡

௡

௡

௜ୀଵ

࢘௜

݉௜

ࡼ௤௜
ω

݉௡
ࡼ௤௡

௜ୀଵ

ࡼ௤ = ෍ ࡼ௤௜ = ߱ଶ ෍ ݉௜ ࢘௜ = ߱ଶ ݉࢘ௌ

Để ࡼ௤ = 0, phải có ࢘ௌ =0
trọng tâm VQM phải nằm trên trục quay
Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

8

2

9/20/2017

Cân bằng vật quay

Cân bằng vật quay

1. Cân bằng vật quay mỏng (VQM)

2. Cân bằng vật quay dày (VQD)
a) Điều kiện cân bằng VQD

d) Kỹ thuật cân bằng tĩnh
-

Phương pháp dò trực tiếp
Phương pháp đối trọng thử
Phương pháp hiệu số mô-men
…

ࡼ௤ଶ

ࡼ௤ଵ
݉ଵ

࢘ଵ

Trọng tâm

• trên mặt phẳng thứ i có:
݉௜ , ࢘௜ (i=1..n)
• ࡼ௤௜ = ݉௜ ߱ଶ ࢘௜

݉ଶ

࢘ଶ

ω
࢘௡

݉௡
ࡼ௤௡

• VQD cân bằng khi {ࡼ௤௜ } là một hệ lực cân bằng
Trạng thái cân bằng
phiếm định
Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

• N/x: {ࡼ௤௜ } là hệ lực không gian, sẽ là 1 hệ lực cân bằng khi
∑௡ ࡼ௤௜ = 0 và ∑௡ ࡹ(ࡼ௤௜ ) = 0
௜ୀଵ
௜ୀଵ
Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

Cân bằng vật quay

Cân bằng vật quay

2. Cân bằng vật quay dày (VQD)

10

2. Cân bằng vật quay dày (VQD)

b) Nguyên tắc cân bằng VQD
(I)
ࡼூ
௤ଵ

ࡼூ
௤ଶ

ࡼ௤ଵ

{ࡼ௤௜ }

ቊ

࢞ଶ

࢘௡

࢞௡

{ࡼூ } phẳng, đồng quy
௤௜

{ࡼூூ } phẳng, đồng quy
௤௜

Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

ࡼூூ
௤ଵ

࢘ଶ

࢘ଵ

࢞ଵ

(II)

݉ଶ

݉ଵ

ࡼூ
௤௡

c) Nguyên lý máy cân bằng động kiểu khung

ࡼ௤ଶ

݉௡

ࡼூூ
௤ଶ
ࡼூூ
௤௡

(I)

(II)

ω

A ∼ ࡼூூ
௤

ࡼ௤௡

0

L

k
Nguyên tắc c/b VQD: cần và chỉ cần
2 đối trọng đặt trong 2 mặt phẳng
khác nhau vuông góc với trục quay
11

Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

c

12

3

9/20/2017

1. Cân bằng vật quay

1.2 Cân bằng vật quay dày (VQD)
A1

d) Phương pháp 3 lần thử

A2

Vật quay mỏng hay Vật quay dày?

- Lần 1: ω, Ao
Ao ∼ ࡼூூ
௤

2Ao
rt

- Lần 2: ω, mtrt , A1
At ∼ ࡼ௤௧

A1
At

mt

A2
α

D

Ao

A1 = Ao + At

-rt

- Lần 3: ω, -mtrt , A2
A2 = Ao - At

mt

݉௢ ‫ݎ‬௢ = ݉௧ ‫ݎ‬௧

‫ܣ‬௢
‫ܣ‬௧

A1 + A2 = 2Ao
Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

13

L

- Kích thước: L/D
- Tốc độ quay khi làm việc: nlàm việc
- Mức độ rung động cho phép của máy (mức độ quan trọng)
Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

14

Máy cân bằng

Nguyên lý máy – Bài 4: Cân bằng máy

15

4