›
›

Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 5: Động lực học máy - Trương Quang Trường

Download
NGUYÊN LÝ MÁY  
GV: ThS. TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG  
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ  
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
Ths. Trương Quang Trường  
Nguyên Lý Máy  
Chương 5  
ĐỘNG LỰC HỌC MÁY  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
Ths. Trương Quang Trường  
- 2 -  
ĐẠI CƯƠNG  
-Việc xác định chuyển động của  
máy dưới tác dụng của các lực là  
một vấn đề cơ bản của động lực  
học máy  
- Nhiệm vụ quan trọng của động  
lực học là xác định hàm số  
chuyển động của các khâu, có  
tính đến các lực và mômen quán  
tính, khối lượng, tính chất đàn hồi  
của các vật liệu, lực cản của môi  
trường chuyển động của máy…,  
cân bằng lực quán tính, bảo đảm  
máy làm việc bình ổn….  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
- 3 -  
I. KHÂU THAY THẾ - CÁC ĐẠI LƯỢNG THAY THẾ  
1. Khâu thay thế  
- Chuyển động của các khâu trong máy phụ thuộc vào chuyển  
động của khâu dẫn  
Để biết chuyển động thực của máy ta chỉ cần biết chuyển  
động thực của khâu dẫn  
Chọn khâu dẫn làm khâu thay thế  
Yêu cầu:  
- Động năng khâu thay thế bằng động năng của toàn bộ cơ cấu  
khi chuyển động:  
Et = Ei  
- Công suất các lực tác động lên cơ cấu bằng công suất của lực  
tác động lên khâu thay thế:  
Nt = Ni  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Ths. Trương Quang Trường  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
- 4 -  
I. KHÂU THAY THẾ - CÁC ĐẠI LƯỢNG THAY THẾ  
2. Các đại lương thay thế  
a. Khối lượng thay thế  
2
m .V 2  
m .Vs2i Jsi.i  
n
Cân bằng động năng:  
t
i
i1  
2
2
2
2
n
V
V
   
   
   
si  
i
m m .  
Jsi.  
t
i
   
   
V
   
i1  
Các giá trị (Vsi/V) và (i/V) xác định dựa vào họa đồ vận tốc  
b. Momen quán tính thay thế  
2
2
m .Vs2i Jsi.i  
n
Jt .  
Cân bằng động năng:  
i
i1  
2
2
2
2
n
V
   
   
   
si  
i
J m .  
Jsi.  
t
i
   
   
   
i1  
Các giá trị (Vsi/) và (i/) xác định dựa vào họa đồ vận tốc  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
- 5 -  
Ths. Trương Quang Trường  
I. KHÂU THAY THẾ - CÁC ĐẠI LƯỢNG THAY THẾ  
2. Các đại lương thay thế  
c. Lực thay thế  
n
P.V P.V .cos  
i Mi.  
Cân bằng công suất:  
i   
t
i
i
i1  
n
V
V
i
i   
P P. .cosi Mi.  
  
t
i
V
i1   
Các giá trị (Vi/V) và (i/V) xác định dựa vào họa đồ vận tốc  
d. Momen thay thế  
Cân bằng công suất:  
n
Mt .  
P.V .cosi Mi.  
i   
i
i
i1  
n
V
i   
i
M P. .cos  
i Mi.  
  
t
i
i1   
Các giá trị (Vi/) và (i/) xác định dựa vào họa đồ vận tốc  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
- 6 -  
- 6 -  
Ths. Trương Quang Trường  
II. PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY  
1. Phương trình động năng  
A A  E  
d
c
2  
2  
2
2
Jt2.2  
Jt1.1  
2 2  
Mtd .d  
Mtc.d  
   
1  
1  
Trong đó:  
+ E: độ biến thiên động năng của cơ cấu. E = E2 – E1, với E1, E2  
là động năng của khâu thay thế tại thời điểm t1 và t2.  
+ Mtđ, Mtc: mômen thay thế của các lực phát động và lực cản.  
+ Ađ, Ac: công của lực phát động và công của lực cản trong khoảng  
thời gian từ thời điểm t1 đến t2, tương ứng với góc quay của khâu  
thay thế là 1 và 2.  
+ , : vận tốc góc của khâu thay thế tại thời điểm t và t .  
k  
Vk  
1
2
1
2
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Ths. Trương Quang Trường 1  
1  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
- 7 -  
II. PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY  
Đặc điểm động lực học trong các thời kỳ chuyển động của máy  
+ Thời kỳ chuyển động mở máy:  
Bắt đầu mở máy  1 = 0  1 = 0  
Ađ – Ac = E > 0  
Công động > Công cản Máy sẽ chuyển động nhanh dần,  
công thừa biến thành động năng  
+ Thời kỳ chuyển động bình ổn:  
 1 = 2  
Ađ – Ac = E = 0  
Công động = Công cản Chuyển động của khâu thay thế là  
chuyển động đều  
+ Thời kỳ chuyển động tắt máy:  
Khi tắt máy  2 = 0  2 = 0  
Ađ – Ac = E < 0  
Biến thiên động năng âm động năng giảm dần  
Ths. Trư
Khâu thay thế chuyển động chậm dần  
II. PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY  
Đặc điểm động lực học trong các thời kỳ chuyển động của máy  
t
0
Mở máy  
Chuyển động  
bình ổn  
Tắt máy  
Các thời kỳ chuyển động của máy  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Ths. Trương Quang Trường  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
II. PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY  
2. Phương trình chuyển động của máy viết dưới dạng momen  
2
2
Jt .  
d2  
dJt  
. Jt .  
d
d  
dt  
M Md Mc   
2 d  
(phương trình dạng này ít được sử dụng)  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
Ths. Trương Quang Trường  
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY  
Trong khi giải bài toán phân tích động học cơ cấu, ta giả sử là khâu  
dẫn quay đều. Thực tế, các lực tác động lên máy luôn thay đổi, vị trí cơ  
cấu luôn luôn thay đổi. Vì vậy chuyển động thật của khâu dẫn là không  
đều. Xác định chuyển động thật của máy, tức là xác định vận tốc của  
khâu dẫn tại từng vị trí của cơ cấu.  
Xét khâu thay thế là khâu quay, có mômen quán tính là Jt, chịu tác  
động của các mômen thay thế là Mtđ và Mtc.  
Trong thực tế, đại lượng Mt này có thể là hàm của , của hoặc của t;  
hoặc có thể là hàm của các thông số , , t.  
Ví dụ:  
Động cơ điện:  
Mđ = Mđ().  
Mđ = Mđ(,).  
Mc = Mc().  
Mc = Mc()…  
Động cơ đốt trong:  
Máy bơm, quạy ly tâm:  
Máy ép:  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Ths. Trương Quang Trường  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
- 11 -  
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY  
Dựa vào phương trình chuyển động của máy, xác định vận  
tốc góc khâu dẫn:  
2  
2
  [ E ( M M )d]  
o
đ
c
Jt  
1  
Thay thế các đại lượng   = () Bài toán đã giải xong  
Thực tế, các hàm Mđ, Mc, Jt đều cho trước và thường ở dạng  
bảng số hay đồ thị. Giải bài toán bằng phương pháp số hay  
phương pháp đồ thị.  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Ths. Trương Quang Trường  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
- 12 -  
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY  
1. Phương pháp số  
- Biểu thức vận tốc trên có thể viết lại dưới dạng  
2  
2
   
   
2
1
i1  
   
1    
J
M M d  
   
tc   
i1  
td  
J
2
   
i1  
1  
2
   
1    
E  
 E  
   
   
Hay  
i
i
J
   
i1  
Trong đó  
1
2
E
J     
   
     
i
i
1
i
2
i1  
E  
M M d  
   
c   
i
d
i  
1
; M  
M  
i1
   
    
i1  
i
2
Ths. Trương Quang Trường  
-
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY  
1. Phương pháp số  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Ths. Trương Quang Trường  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
- 14 -  
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY  
2. Phương pháp đồ thị  
- Xây dựng đồ thị  
- Cộng đồ thị  
J
,M  
,M  
       
c
d
M
   
M  
M   
d    
c    
- Tích phân đồ thị  
- Xây dựng đồ thị  
M
E
E  
   
đồ thị  
   
đồ thị  
   
E
   
(đường cong Wittenbauer) từ đồ thị  
và đồ thị  
E J  
   
J
   
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ  
Ths. Trương Quang Trường  
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM  
- 15 -  
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY  
Jt  
M
0
Mc()  
2. Phương pháp  
đồ thị  
1
2
Md()  
a)  
3
4
5
d)  
0
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
6
6
6
7
7
7
8
6
i
7
A
Ac()  
8
b)  
Ad()  
0
1
5
8
e)  
E
E  
E
2
6
3
i
1
max  
4
8
Eo  
c)  
5
7
min  
Jt  
Ei  
i
Ths. Trương Quang Trường  
Ji  
0
1
5
8
0
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY  
2. Phương pháp đồ thị  
Từ đường cong Wittenbauer xác định vận tốc 1 như sau:  
k
+ Tại = , động năng và momen quán tính  
của máy có giá trị:  
k
Ek E  
   
k
J k J  
   
Xác định bởi điểm K trên đường cong  
k
+ Gọi  
, ta có  
  OJ,OK  
k
k
OEk  
E
J
/
/
E  
J  
E
J
   
   
   
J  
k
tan  
OJk  
k
k
   
E
k
k
E
J
E
   
   
   
E  
E  
k
k
k
tan  
J  
  2  
2 tan  
1    
+ Do đó  
k
k
J  
   
J
Trường hợp tổng quát, đường cong E(J) gồm ba giai đoạn: Khởi động, chuyển động  
bình ổn và tắt máy. Trong giai đoạn bình ổn, biến thiên giữa vàVận  
max  
min  
tốc máy biến thiên trong khoảng 1min  1max  
pdf 17 trang baolam 21840 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 5: Động lực học máy - Trương Quang Trường", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_nguyen_ly_may_chuong_5_dong_luc_hoc_may_truong_qua.pdf