Определение сил, действующих на звенья механизма. Классификация сил в механизме

Движущие силы направлены в сторону перемещения их точек приложения или составляют с этими перемещениями острые углы. Без движущих сил не работает ни одна машина. С энергетической стороны движущие силы совершают положительную работу. Движущие силы приложены к ведущим звеньям механизма.

Силы сопротивления направлены против перемещения их точек приложения или составляют с этими перемещениями тупые углы. С энергетической стороны силы сопротивления совершают отрицательную работу.

Силы сопротивления делятся на силы: производственных сопротивлений и силы трения. Силы производственных сопротивлений — это те силы, для преодоления которых и создан механизм, например: силы резания в токарном станке, силы прессования в прессах, силы строгания в строгальном станке. Эти силы часто задаются в виде графика для рабочего и холостого хода станка.


Силы производственных сопротивлений

Силы трения



Рис. 97. Классификация сил, действующих на звенья механизма

Силы производственных сопротивлений приложены к исполнительным звеньям механизма. Силы трения (качения и скольжения, также определяются по известным формулам) возникают в кинематических парах. Часто в курсовых проектах, силами трения пренебрегают.

Силы тяжести звеньев приложены в центре масс звена (определяются по известным формулам: G = mg) и могут совершать: положительную, отрицательную работы или не совершать никакой работы (если центр масс звена не перемещается или остается на одном горизонтальном уровне). С энергетической стороны силы тяжести звеньев совершают за период работы механизма столько же положительной работы, сколько и отрицательной.

Рис. 98. Сила тяжести звеньев


Определение динамических нагрузок при поступательном, вращательном и плоскопараллельном движении звеньев механизма

Рис. 99. Силы инерции и моменты пар сил инерции, действующие на звенья кривошипно-шатунного механизма



Силы инерции и момент пары сил инерции возникает, если у звена имеется масса и звено движется. Силы инерции за период работы механизма могут совершать положительную, отрицательную работы или не совершать никакой работы.

Силы инерции определяются по формуле:

Ри = -яга5,

где Ри и as — векторы силы инерции и ускорения центра масс звена соответственно;

т — масса звена.

Так как центр масс кривошипа (звено 1), находится в точке О, ускорение которой равно нулю, то и сила инерции, действующая на кривошип, также равна нулю.

Центр масс шатуна (звено 2) находится в точке S2. Тогда вектор силы инерции, действующей на шатун, будет направлен в противоположную сторону ускорения точки S2, показанного на плане ускорений.

Аналогично вектор силы инерции, действующей на ползун (звено 3) будет направлен в противоположную сторону ускорения точки В, показанный на плане ускорений.

Момент пары сил инерции определяется по формуле:

Мн = — ZJX,

где Ми момент пары сил инерции;

Е — угловое ускорение звена,

Jx — момент инерции звена, относительно оси, проходящей через центр тяжести звена.

Так как угловая скорость кривошипа (звено 1) постоянна, то угловое ускорение равно нулю. В этом случае момент пары сил инерции на кривошип не действует.

Так как угловое ускорение шатуна (звено 2) направлено по часовой стрелке в сторону тангенциальной составляющей ускорения т, то момент пары сил инерции будет направлен против углового ускорения, то есть против часовой стрелки.

Угловое ускорение ползуна (звено 3) отсутствует, так как ползун совершает возвратно-поступательное движение и не вращается. В этом случае, момент пары сил инерции на ползун действовать не будет.

Для примера покажем, как будет направлен момент пары сил инерции, действующий на вращающийся диск (колесо автомобиля, ротор турбины) (рис. 100).

Рис. 100. Направление действия момента пар сил инерции на вращающийся диск



 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >