Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 6+7: Chuyển động thật của máy + Hiệu suất - Phạm Huy Hoàng
TS. Phạm Huy Hoàng
Chương 6 + 7: Chuyển động thật của má y + Hiệu suất
A.Chuyển động thật của má y
I. Mục tiêu
- Khâ u dẫn chuyển động khô ng đều vì sự dư thừa hay
thiếu hụt cuả cô ng suất lực phá t động so với cô ng suất
lực cản.
- Tuy tỉ số vXi / ω1 hay ωi / ω1 luô n phụ thuộc vào vị trí
khâ u dẫn, khô ng phụ thuộc vào vận tốc gó c cuả khâ u
dẫn.
- Má y và khâ u dẫn chuyển động càng “gần đều” càng tốt.
Muốn vậy phải thoả 2 điều kiện:
• Vận tốc gó c khâ u dẫn thay đổi có chu kỳ - bì nh ổn.
• Vận tốc gó c khâ u dẫn thay đổi càng í t càng tốt - chuyển
động đều.
w
1
Bì nh ổn
t hay
w
1
Khô ng bì nh ổn
t hay
TS. Phạm Huy Hoàng
1
TS. Phạm Huy Hoàng
w
1
w
max
w
tb
w
min
t hay j
Làm đều chuyển động
w
+ w
w
- w
max
min
max
min
w
=
d =
£
[d ]
tb
2
w
tb
II. Phương trì nh chuyển động thật của má y
DE = A + A
d
d
c
n
1
2
1
æ
ö
E =
mi vS2i
+
Jiw 2
ç
÷
å è
i ø
d
2
i-1
r d
Fi .vi
rd
t2
j 2
r
M id .w i
w1
M ic .w i
n
n
r
i
æ
ö
÷
ø
Ad =
Ac =
F d .v d + M d .w .dt =
+
.dj
ç
(
)
å
å
i
i
i
ò
ò
j1
j 2
w1
i-1 è
i-1
t1
t2
r c
Fi .vi
rc
n
n
r
i
æ
ö
r
F c .v c + M c .w .dt =
+
.dj
ç
÷
ø
(
)
å
å
i
i
i
ò
ò
w1
w1
i-1 è
i-1
t1
j1
n: số khâ u
mi , Ji
: khối lượng, moment quá n tí nh đối với trọng tâ m của
khâ u thứ i
r
vSi ,wi
: vận tốc trọng tâ m Si, vận tốc gó c của khâ u thứ i
: lực, moment phá t động tá c dụng lên khâ u thứ i
r
Fd , Mid
i
r
Fc , Mic
: lực, moment cản tá c dụng lên khâ u thứ i
i
rd r c
r r
vid ,vic
: vận tốc cuả điểm đặt lực
tại khâ u thứ i
F , F
i
i
TS. Phạm Huy Hoàng
2
TS. Phạm Huy Hoàng
III. Khá i niệm khâ u thay thế
Má y/cơ cấu tương đương về năng lượng với một cơ cấu chỉ
gồm một khâ u nối giá bằng khớp bản lề:
- Cùng vận tốc gó c khâ u dẫn của má y/cơ cấu đang xé t.
- Trọng tâ m trùng vào tâ m quay khớp bản lề.
2
2
i
n
æ
ç
è
ö
÷
ø
m v S i
J i w
i
J td
=
+
å
- Moment quá n tí nh:
2
2
w
w
i -1
1
1
- Chịu moment ngoại lực phá t động và cản:
r
r c
c
c
i
n
æ
ç
è
ö
÷
ø
Fi . v i
M .w
i
M
=
+
å
c
w 1
w 1
i -1
r
r d
d
d
i
n
æ
ö
÷
ø
Fi . v i
M .w
i
M
=
+
ç
è
å
d
w 1
w 1
i -1
- Moment quá n tí nh thay thế Jtd thay đổi tuần hoàn với chu
kỳ động hoc T1.
2
2
i
n
æ
ç
è
ö
÷
ø
m v S i
J i w
i
J td
=
+
å
2
2
w
w
i -1
1
1
- Moment ngoại lực thay thế Md, Mc thay đổi tuần hoàn với
chu kỳ lực học T2.
r
r d
d
d
i
n
æ
ç
è
ö
÷
ø
Fi . v i
M .w
i
M
=
+
å
d
w 1
w 1
i -1
r
r c
c
c
n
æ
ö
÷
ø
Fi . v i
M .w
i
i
M
=
+
ç
è
å
c
w 1
w 1
i -1
- Cơ cấu một khâ u như trên được gọi là khâ u thay thế và
có vận tốc gó c thay đổi có chu ky Tdlh
Tdlh = BSCNN {T1, T2}
TS. Phạm Huy Hoàng
3
TS. Phạm Huy Hoàng
Ví dụ: cơ cấu tay quay con trượt có khối lượng cá c khâ u là
mi và moment quá n tí nh đối với trọng tâ m của hai khâ u 1
và 2 là J1, J2
r
v
S
2
r
w
w
1
v
2
1
Jtt
S
1
r
v
S
3
M
tt
F
2
r
A
w
1
v
E
M
1
M
2
r
v
w
F
w
1
2
F
3
Moment quá n tí nh thay thế
2
2
2
2
2
m v
m v
m v
J w
1
2
3
2
S1
S 2
S 3
J
=
+ J +
+
+
td
1
2
1
2
1
2
2
1
w
w
w
w
1
r
v
S
2
r
w
w
1
v
2
S
1
r
v
S
3
TS. Phạm Huy Hoàng
4
TS. Phạm Huy Hoàng
Moment ngọai lực thay thế
r
r
r
r
F .v
3 F
F .v
2 E
M .w
2 2
3
2
M = M +
tt
+
+
1
w
w
w
1
1
1
F
2
r
v
E
M
1
M
2
r
v
w
F
w
1
2
F
3
IV. Vận tốc thật của khâ u dẫn
DE = A + A
d
d
c
j
ò
j
2
A = M .dj
c
c
n
1
2
1
1
æ
ö
E =
mi vS2i + Jiw 2
ç
÷
å è
i ø
d
2
j
i-1
2
ò
1
A = M .dj
d
d
j
j
Jtd (j0 )
Jtd (j)
2
w j =
1( )
.w2 j +
. M (j) + M (j) .dj
1 ( )
[
]
d
c
ò
Jtd (j)
j0
TS. Phạm Huy Hoàng
5
TS. Phạm Huy Hoàng
V. Chế độ chuyển động của má y
Vận tốc thực của má y được đá nh giá qua vận tốc khâ u dẫn:
j
J (j )
2
2
td 0
( )
[
]
w (j
1
)
=
.w j +
. M (j) + M (j) .dj
ò
0
d
c
1
J (j)
J (j)
td
td
j
0
J (j)
thay đổi có chu kỳ động học
td
Chế độ chuyển động của má y chí nh là sự thay đổi vận tốc
khâ u dẫn và phụ thuộc theo theo lượng cô ng nhận vào Ad + Ac
của má y trong một chu kỳ.
j
ò
0
A + A =
[
M (j) + M (j) .dj
]
d
c
d
c
j
Có 3 chế độ chuyển động của má y:
1. Tăng tốc: Ad + Ac – tăng lên sau mỗi chu kỳ
T
ò
0
A + A =
[
M (j) + M (j) .dj > 0
]
d
c
d
c
2. Giảm tốc:Ad + Ac – giảm xuống sau mỗi chu kỳ
T
ò
0
A + A =
[
M (j) + M (j) .dj < 0
]
d
c
d
c
3. Bì nh ổn: Ad + Ac – lập lại bằng 0 sau mỗi chu kỳ
T
ò
0
A + A =
[
M (j) + M (j) .dj = 0
]
d
c
d
c
Khi này vận tốc má y thay đổi có chu kỳ T:
T = BSCNN(T ,T ) = p 2π
1 2
TS. Phạm Huy Hoàng
6
TS. Phạm Huy Hoàng
Cá c chế độ chuyển động của má y:
w
1
j
Tăng tốc
Bì nh ổn
Giảm tốc
Làm má y chuyển động bì nh ổn: Bố trí tải Md và Mc sao cho
T
ò
0
A + A =
[
M (j) + M (j) .dj = 0
]
d
c
d
c
VI. Phương phá p đồ thị xá c định vận tốc thật
- Lập cá c đồ thị Md(j), Mc(j), Ad(j), Ac(j), ΔE(j), Jtt(j)
- Lập đường cong khé p kí n Wittenbauer ΔE(Jtt)
j
- Tại vị trí k ứng với gó c k ta dựng điểm k (xk, yk) trên
đường cong Wittenbauer, xá c định gó c
yk
y
x
E(j )
J(j )
k
k
k
k
tgy =
y =
, x =
k
k
k
m
m
E
J
với: mE, mJ là tỉ lệ của trục E và Jtt.
Vận tốc tương ứng vị trí k:
DE(jk )
w1(jk ) = 2
mE
= 2 tgyk
mJ
DJtd (jk )
TS. Phạm Huy Hoàng
7
TS. Phạm Huy Hoàng
50 ΔE
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
45
40
35
30
25
20
15
10
5
J
0
0
0
10
20
30
40
50
1
2
3
4
5
6
7
j
8
9 10 11 12 13
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
j
8
9 10 11 12 13
j
- Tại vị trí k ứng với gó c k ta dựng điểm k (xk, yk) trên
đường cong Wittenbauer, xá c định gó c
yk
y
x
k
tgy =
k
E = E + DE
k
0
Vận tốc tương
ứng vị trí k:
m
m
E
J
w (j ) = 2
1 k
tgy
k
y
k
k
0
y
max
J
y
x
k
0
min
k
y
TS. Phạm Huy Hoàng
8
TS. Phạm Huy Hoàng
VII. Phương phá p số xá c định vận tốc thật
J
(M
+ M
) + (M + M )
d c
tt
i-1
d
c
2
i-1
i
i-1
i-1
i
w =
w
+ Dj
i
J
J
tt
tt
i
i
j
j
j
j
j
j
j
n
k
0
1
i-1
i
i+1
J
M
M
w
J
J
J
J
J
J
tt
tt
tt
tt
tt
tt
tt
k
0
d
i-1
i
i+1
n
1
M
M
w
M
M
M
M
M
M
M
w
d
d
d
d
d
d
k
0
i-1
i+1
n
1
i
M
M
M
w
c
c
0
c
c
c
c
w
1
c
i+1
k
i-1
i
n
1
w
w
n
k
i-1
i+1
0
i
T
Dj = ; j = 0
0
n
VIII. Làm đều chuyển động của má y
w
1
w
max
w
tb
w
min
t hay j
j
J (j )
2
2
td 0
( )
[
]
w (j
1
)
=
.w j +
. M (j) + M (j) .dj
ò
d c
0
1
J (j)
J (j)
td
td
j
0
J (j) = J
td
+ DJ(j)
const
TS. Phạm Huy Hoàng
9
TS. Phạm Huy Hoàng
Tăng phần cố định của Jtd lớn nhiều so với phần
thay đổi sẽ làm thành phần thứ nhất trong dấu căn
í t thay đổi và thành phần thứ hai trong dấu căn nhỏ
đi. Điều đó sẽ làm đều chuyển động của má y.
J (j) = J
td
+ DJ(j)
const
j
J (j )
td 0
2
2
w
(
j
)
=
.w
(
j
)
+
.
[
M (j)+ M (j) .dj
]
ò
1
0
d
c
1
J (j)
J (j)
td
td
j
0
j
2
J (j )
td 0
2
.
[
M (j) + M (j) .dj
]
ò
d
c
.w
j
0
J (j)
td
1
j
J (j)
0
td
w , [d ]
Bài toá n: cho
tb
Tì m: bá nh đà có moment quá n tí nh
gắn ở khâ u k
J
da
w
k w1
= const
[d]
2
w
+ w
max
min
w max = w tb (1+
)
w
=
tb
2
w
- w
[d]
max
min
d =
£
d
[ ]
w min = w tb (1- )
w
tb
2
TS. Phạm Huy Hoàng
10
TS. Phạm Huy Hoàng
Xá c định bá nh đà dùng đồ thị
mJ .w2max
2mE
[d ]
2
y max = arctg
y min = arctg
w
w
= w (1+
tb
)
max
min
Þ
mJ .w2min
2mE
[d ]
2
= w (1-
tb
)
Dựng đường cong Wittenbauer khi chưa có bá nh đà.
Đường cong Wittenbauer khi lắp bá nh đà vào chí nh
là đường cong trước đó dời đi:
2
w
w
1
2
2
k
k
2
1
J
J w
theo trục hoành và
theo trục tung.
d
d
w12
DJtd = O' H.mJ
Jd = DJtd .
w2k
E
E
m
0
y
max
O
J
0
1
2
y
2
k
y
max
J w
d
min
y
H
min
J
O’
m
D J
d
TS. Phạm Huy Hoàng
11
TS. Phạm Huy Hoàng
Xá c định bá nh đà phương phá p số
Thực hiện tí ch phâ n bảng số để xá c định (Ađ + Ac)
w12
w2k
max{ A + A }
d
c
DJ =
td
- J
const
Jd = DJtd .
2
w .[ ]
d
tb
Trường hợp moment quá n tí nh thay thế khô ng
đổi
j
2
2
2
1
w (j ) = w
(
j
)
+
[
M (j ) + M (j ) dj
]
ò
1
2
1
d
c
J
j
1
j
2
2
2
2
w (j ) -w (j ) =
[
M (j) + M (j) dj
]
ò
2
1
d
c
1
1
J
j
1
j2
2
2
2
w
-w
=
max
[
M (j) + M (j) dj
]
1,max
d
c
ò
1,min
J + DJ
j1
TS. Phạm Huy Hoàng
12
TS. Phạm Huy Hoàng
ì
d
2
æ
è
ö
÷
w
= w 1+
ç
1,max
tb
ï
ï
ø
í
ï
[ ]
d
æ
ö
w
= w 1-
ç
÷
ø
1,min
tb
ï
î
2
è
j
ò
j
2
2
2
2w
tb
[
d
]
=
max
[
M (j) + M (j) dj
]
d
c
J + DJ
td
d
1
j
ò
j
2
max
[
M (j) + M (j) dj
]
d
c
1
DJ =
- J
td
d
2
tb
w
[d ]
Vận tốc thật khi moment quá n tí nh thay thế
khô ng đổi
Dùng một trong hai cô ng thức:
j
2
2
2
1
w (j ) = w
(
j
)
+
[
M (j ) + M (j ) dj
]
ò
1
2
1
d
c
J
j
1
j
2
2
2
2
w (j ) -w (j ) =
[
M (j) + M (j) dj
]
ò
2
1
d
c
1
1
J
j
1
TS. Phạm Huy Hoàng
13
TS. Phạm Huy Hoàng
B. Tiết chế chuyển động của má y
C. Hiệu suất
I. Khá i niệm
A
d
A
c
h
DA = A - A
Tỉ số giữa cô ng cản và cô ng động
II. Hệ thống nối tiếp
d
c
Cá c thành phần tiêu hao năng lượng nối tiếp nhau.
III. Hệ thống song song
Cá c thành phần tiêu hao năng lượng song song
nhau.
TS. Phạm Huy Hoàng
14
TS. Phạm Huy Hoàng
1
2
d
2
3
n-1
n
A = A
A = A
A
= A
c
c
c
1
d
n
d
d
A = A
A = A
c c
d
h
h
h
L
1
2
n
n
h =
h
i
Õ
i=1
TS. Phạm Huy Hoàng
15
TS. Phạm Huy Hoàng
h
h
1
2
1
1
n
n
A
A
c
d
i
i
d
A
h .A
å å
c
i
A
i=1
i=1
A
d
c
h =
=
2
2
A
A
n
n
c
d
n
i
d
i
M
A
A
å
å
i=1
d
n
A
A
d
c
i=1
h
n
TS. Phạm Huy Hoàng
16
16 trang
21940
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 6+7: Chuyển động thật của máy + Hiệu suất - Phạm Huy Hoàng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nguyen_ly_may_chuong_67_chuyen_dong_that_cua_may_h.pdf
