Глава 4. Силы,действующие в механизме

Классификация сил

 

В общем случае, все силы, действующие в механизме, подразделяются на внешние задаваемые и внутренние реакции связей.

К задаваемым силам относятся силы движущие, полезного сопротивления, собственного веса звеньев, инерции и внутреннего сопротивления. Реакцию связи можно разложить на составляющие нормальную и касательную, представляющую собой силу трения.

Движущие силы и моменты.

Силы, приложенные к ведущим звеньям и направленные в сторону перемещения точек их приложения или составляющие с направляющей перемещений острые углы, называются движущими. В механизмах машин это усилие Р_д, действующие на поршень (например, давление газов в двигателях внутреннего сгорания), или вращающий момент М_д (в электродвигателях - крутящий момент ротора, зависящий от скорости вращения последнего; в пружинных двигателях - момент, приложенный к заводному барабану, зависящий от угла поворота заводной оси).

В приборах измерительных и автоматического управления движущей силой является действие среды на чувствительный элемент-датчик (в приборах для измерения уровня давления, расхода и т.п.- это сила давления жидкости или газа)

Силы полезного сопротивления

В рабочих машинах эти силы появляются при непосредственном выполнении технологического процесса: при резании и штамповке металлов, подъёме грузов и т.п. В точных механизмах силами полезного сопротивления являются противодействующие усилия и моменты, создаваемые упругими элементами приборов, отсчётных устройств и др. Следовательно, эти силы, приложенные к исполнительным и рабочим звеньям механизма направлены против перемещения точек их приложения или составляющие с направлением перемещений тупые углы (назначение механизма состоит в преодолении действия этих сил).

Силы инерции звеньев.

Эти силы обусловлены массой и движением звеньев с ускорением. Работа, совершаемая силами инерции, может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

Силы вредного сопротивления.

К ним относятся силы трения, возникающие при относительном движении элементов кинематических пар, на преодоление которых расходуется дополнительная работа, сверх той, которая необходима на преодоление сил полезного сопротивления.

Реакции.

Силы, возникающие в кинематических парах при работе механизма, называются реакциями, аксательные составляющие этих сил (силы трения) условно относят к задаваемым силам.

Силы веса звеньев.

Эти силы могут выполнять работу положительную, (центр масс звеньев опускается), отрицательную (центр масс звеньев поднимается). Работа сил веса равна нулю, если центр масс звеньев движется горизонтально. При циклическом движении работа этих сил за цикл равна нулю.

Силы инерци

Общий случай движения.

Элементарная сила инерции dP и элемент тела, совершающего плоскопараллельное движение, определяется уравнением ,

Где a - ускорение элементарной массы тела;

dm- элементарная масса тела.

Следовательно, силы инерции звена распределяются по всему объёму звена пропорционально массе и ускорению.

При определении усилий в кинематических парах и характера движения механизма оперируют статически эквивалентными системами, и распределённые силы приводятся к одной равнодействующей силе , приложенной в центре масс звена, и к равнодействующей паре сил с моментом :

(4.1).

 

(4.2).

 

где m-масса всего звена, кг;

a_s- полное ускорение центра масс звена, м/с²;

ε-угловое ускорение звена, 1/с²;

J _s-момент инерции звена, относительно центра масс кг*м².

Знак минус в формулах (4.1) и (4.2) показывает, что сила инерции направлена в сторону, противоположную ускорению центра масс _s, а момент пары сил - противоположно угловому ускорению звена .

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: