10/4/2017
Đặt vấn đề
Lực phát động;
Lực cản kỹ thuật
Bài giảng Nguyên lý máy
Bài 5. Chuyển động thực của máy
Đặc tính động học (l) và động
lực học (m, J) của cơ cấu
TS. Phạm Minh Hải
Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot
Email: hai.phamminh1@hust.edu.vn
Google site : tsphamminhhaibkhn
Vận tốc (ω) của máy biến đổi
1
Đặt vấn đề (tiếp)
• Tính chất và mức độ biến đổi vận tốc thực của máy
ảnh hưởng tới quá trình công nghệ mà máy thực
hiện
→ ω phải thỏa mãn những điều kiện nhất định để đảm
bảo chất lượng của quá trình công nghệ
Nghiên cứu chuyển động thực của máy :
Máy có thỏa mãn các yêu cầu về động học (ĐH) và
động lực học (ĐLH)?
Biện pháp khắc phục/điều chỉnh khi các yêu cầu về
ĐH và ĐLH là gì?
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
Bài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
Đặt vấn đề (tiếp)
Trong bài này:
- Máy với cơ cấu 1 bậc tự do (có 1 khâu dẫn)
- Chịu tác động của các lực xác định
- Các khâu không có biến dạng đàn hồi dưới t/d của
ngoại lực
- m, JS là các đại lượng không thay đổi
Với các điều kiện trên thì:
- Chuyển động của máy là xác định: to -> t (t>to)
- Khi biết chuyển động của khâu dẫn, có thể suy ra chuyển
động của các khâu bị dẫn
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
10/4/2017
5.1 Phương trình chuyển động
5.1.1 Công của ngoại lực A
& Mô-men thay thế trên khâu dẫn Mtt
Công suất của ngoại lực trên khâu i
ܰ = ܲ ܸ + ܯ ߱
- Phương trình biến thiên động năng
Tổng công suất
ୀଵ
A = ∆E = Et-Eo
∆E là độ biến thiên động năng của máy
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
ܯ௧௧ =
Mô-men thay thế
A là tổng công của các ngoại lực tác dụng lên máy
trong khoảng thời gian to đến t
ୀଵ
ܲ ܸ ܯ ߱
+
߱
߱
Tổng công của ngoại lực trên toàn máy: to ÷ t
௧
௧
௧
ܯ = ݐ݀ܰ = ܣ௧௧ ߱ ݀ܯ − ݀ܯ( = ݐ )߱ ݀ܣ = ݐđ − ܣc |௧ ÷௧
௧
௧
௧
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
5.1.2 Động năng E
& Mô-men quán tính thay thế trên khâu dẫn Jtt
Động năng của khâu i
Tổng động năng của máy
ܰ = ܲ ܸ + ܯ ߱ = ܯ௧௧ ߱
ܧ =
1
ଶ
݉ ܸ ଶ + ܬௌ ߱
2 ௌ
1
1
ଶ
ଶ
= ܧ ݉ ܸௌ + ܬௌ ߱ = ܬ௧௧ ߱ଶ
2
2
ୀଵ
Mô-men quán tính thay thế
ܬ௧௧ = ݉
Độ biến thiên động năng: to ÷ t
ୀଵ
ଶ
ଶ
ܸௌ
߱
+ ܬௌ ଶ
߱ଶ
߱
1
1
∆ܧ − ܧ = ܧ = ܬ௧௧ ߱ଶ − ܬ௧௧ (ݐ )߱ଶ (ݐ )
2
2
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
Bài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển
5.1.3 Phương trình chuyển động
Dạng tích phân
Dạng vi phân
௧
1
1
ܬ௧௧ ߱ଶ − ܬ௧௧ ݐ ߱ଶ ݐ = න ܯ௧௧ ߱ ݀ݐ
2
2
௧
1 ଶ ݀ܬ௧௧
݀߱
߱
+ ܬ௧௧
= ܯ௧௧
2
݀߮
݀ݐ
Trong đó
ܯ௧௧ =
ୀଵ
ܲ ܸ ܯ ߱
+
= ܯ௧௧ ߱, ߮
߱
߱
ܬ௧௧ = ݉
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
ୀଵ
ଶ
ଶ
ܸௌ
߱
+ ܬௌ ଶ = ܬ௧௧ ߮
߱ଶ
߱
10/4/2017
5.2. Các chế độ chuyển động của máy
5.1.4 Xác định vận tốc thực của máy
Bình ổn
ω
• Phương pháp giải tích (phương trình tích phân)
߱
=
2
ܬ௧௧ ݐ
߱ ଶ ݐ +
ܬ௧௧ ݐ
ܬ௧௧ ݐ
ωmax
ωtb
ωmin
௧
න ܯ௧௧ ߱ ݀ݐ
mở máy
௧
làm việc
tắt máy
O
• Phương pháp số (phương trình vi phân chuyển động)
t
• Chế độ chuyển động bình ổn: vận tốc biến thiên tuần hoàn quanh
một giá trị trung bình cố định
• Phương pháp đồ thị (Đồ thị E-J)
• Chế độ chuyển động không bình ổn: vận tốc có xu thế tăng dần
hoặc giảm dần
10
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy
5.2.1 Chế độ chuyển động bình ổn
Vận tốc thực ߱ của khâu thay thế (khâu dẫn)
Đồ thị quan hệ E(J) - đồ thị Vittenbao (Wittenbauer)
ఝ
2
ܬ௧௧ ߮ ଶ
߱ ߮ +
න ܯ௧௧ ݀߮
ܬ௧௧ ߮
ܬ௧௧ ߮ ఝ
߱(߮) =
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
Dữ liệu cho trước:
• Các đồ thị mô men động Mđ , mô men
cản Mc ; đồ thị quan hệ J(ϕ).
• Xét trong một chu kỳ động lực học Φ ω
khi máy đang chuyển động bình ổn.
Điều kiện để có chuyển động bình ổn:
ܬ௧௧ ߮
=1
ܬ௧௧ ߮ + Φఠ
⟶ ߱ ߮ + Φఠ = ߱ ߮
ఝ ା ഘ
න
ܯ௧௧ ݀߮ = 0
ఝ
Mc
- Luôn ∃ Φ , sao cho ܬ௧௧ ߮ + ݉Φ = ܬ௧௧ ߮
ఝ ା ಲ
- Nếu ∃ Φ , sao cho ఝ
ܯ௧௧ ݀߮ = 0 thì ∃Φఠ = Bội số chung của Φ , Φ
Đ/k: Tổng công của các ngoại lực triệt tiêu sau từng khoảng thời gian nhất định
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
Bài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển
12
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
ΦJ
10/4/2017
5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy
5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy
Hệ số không đều của chuyển động máy
• Vận tốc góc khâu dẫn ω1 dao động quanh giá trị trung bình ω1tb:
ω 1tb =
ω1 (ϕ ) =
ω1 max + ω 1 min
• Hệ số không đều:
2 E (ϕ )
δ =
J tt (ϕ )
2
ω 1 max − ω 1 min
ω 1tb
đánh giá chất lượng của chuyển động bình ổn.
ω1 (ϕ k ) = ω1k =
ω1max =
2µ E
• Hệ số không đều cho phép
Với mỗi loại máy, tuỳ thuộc yêu cầu kĩ thuật, độ chính xác của sản phẩm,
người ta quy định một hệ số không đều cho phép [δ].
δ
2 Ek
2.µ E .Ek
2µ E
=
=
.tgψ k
Jk
µ J .J k
µJ
⋅ tgψ max ; ω1 min =
2µ E
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
µJ
µJ
⋅ tgψ min
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy
5.3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà
Hệ số không đều cho phép của một số loại máy:
Loại máy
[δ]
Máy bơm
1/5 ÷ 1/30
Máy dệt
1/40 ÷ 1/50
CTM thường
1/20 ÷ 1/50
Động cơ đốt trong
1/80 ÷ 1/150
Động cơ điện
D
1/100 ÷ 1/300
Động cơ máy bay
Bánh đà
1/200
Jd =
Khi δ ≤ [δ] thì chuyển động bình ổn của máy được coi là “đều”.
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
Bài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
md .D 2
4
10/4/2017
5.3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà
5.3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà
Giả thiết:
- Mđ, Mc và Jtt là các hàm của góc quay ϕ của khâu dẫn
- Giá trị [δ],ω1tb được cho trước
- Hệ số không đều hiện tại δ > [δ]
- Lắp bánh đà trên khâu dẫn
Kết luận:
- Xác định mômen quán tính của bánh đà để sau khi lắp bánh đà
lên khâu dẫn, sẽ có δ = [δ]
Nguyên tắc: giảm biên độ dao động của ω1(ϕ).
18
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
5.3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà
5.3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà
Cách xác định momen quán tính bánh đà
Coi
[δ ] =
⇒
⇒
[ω 1 max ] − [ω 1 min ]
ω 1tb
và
[δ ]
[ω 1 max ] = ω1tb 1 +
;
2
tg [ψ max ] =
ω1tb
[ω
] + [ω 1 min ]
= 1 max
2
[δ ]
[ω 1 min ] = ω 1tb 1 −
2
µJ
µ
2
2
[ω1max ] ; tg [ψ min ] = J [ω1min ]
2µE
2µ E
⇒ Xác định được [ψmax], [ψmin]
Cách xác định momen quán tính bánh đà
ψ,max = [ψmax] < ψmax
ψ,min = [ψmin] > ψmin
ω’1max = [ω1max] < ω1max
ω’1min = [ω1min] > ω1min
Jđ = O’P . µJ
Hoặc:
Pa = O’P.tg[ψmax] ;
Pb = O’P.tg[ψmin]
⇒ ab = (tg[ψmax] - tg[ψmin]) . O’P
Jđ =
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
Bài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển
Bài 5 – Chuyển động thực của máy
ab
⋅ µJ
tg[ψ max ] − tg[ψ min ]
nguon tai.lieu . vn