Динамического исследования

Кроме того, как было упомянуто выше, указываются желательные конструктивные формы механизмов, которые должны осуществлять заданные движения, и некоторые условия динамического характера, влияющие на к. п. д. механизма, на устойчивость его движения, на прочность деталей и т. д.

Соображения динамического характера заключаются во многих требованиях, из которых можно упомянуть следующие: необходимо стремиться к тому, чтобы при постоянной мощности, передаваемой зубчатым механизмом, давления на зубья и опоры механизма были постоянными по величине и направлению, далее, чтобы зубья имели форму, обеспечивающую наибольшую их прочность, и, наконец, износ зубьев должен быть минимальным.

Расчет зубьев на прочность следует производить с учетом динамического характера приложения нагрузки и возможной ее коцентрации по ширине зуба. Поэтому в формулы (221) и (222) следует подставить расчетный момент М, равный номинальному моменту Мном, умноженному на коэффициент нагрузки К,

Кроме того, как было упомянуто выше, указываются желательные конструктивные формы механизмов, которые должны осуществлять заданные движения, и некоторые условия динамического характера, влияющие на к. п. д. механизма, на устойчивость его движения, на прочность деталей и т. д.

Соображения динамического характера заключаются во многих требованиях, из которых можно упомянуть следующие: необходимо стремиться к тому, чтобы при постоянной мощности, передаваемой зубчатым механизмом, давления на зубья и опоры механизма были постоянными по величине и направлению, далее, чтобы зубья имели форму, обеспечивающую наибольшую их прочность, и, наконец, износ зубьев должен быть минимальным.

Одной из характерных особенностей, иллюстрируемых рис. 39, является форма остановившейся трещины. Она имеет четко выраженные подковообразные очертания, что указывает на более высокую скорость в&лизи свободных поверхностей образца. Такое явление противоречит прежним наблюдениям и ожиданиям [40]; можно предположить, что оно возникает из-за динамического характера нагружения. Получающиеся высокие напряжения стремятся разрушить связи и продвинуть трещину; однако малая продолжительность нагружения приводит к низкому

Другой случай разрушения характерен тем, что трещина из очага зарождения с увеличением числа циклов нагружения интенсивно распространяется по толщине стенки, что приводит к образованию сквозной трещины (свища) длиной 20—70 мм. При давлении свыше 20 кгс/см2 через такую трещину начинается фонтанирование. Это приводит к утечке жидкой среды и падению давления в системе нагнетания. В данном случае за счет падения внутреннего давления и низкой производительности гидросистемы испытательного стенда разрушение не приобрело динамического характера (рис. 3.3.3, б), который может иметь место в эксплуатации при несвоевременном обнаружении повреждения. Такой характер разрушения имели трубы, разрушившиеся через 4445 и 9265 циклов.

Стрела прямой лопаты. Разрушения стрелы часто связаны с ее падением из-за выхода из строя двуногой стойки или ее оси. Опасность хрупкого разрушения стрелы, особенно при понижении температуры, возникает вследствие динамического характера нагрузок, а также недостатков конструктивного и технологического оформления узлов, повышающих, их хладноломкость (см. рис. 32 и 33). Установлено, что узлы машин, изготовленные из стали ВСт.З, не отвечают требованиям, предъявляемым к конструкциям, предназначенным, для эксплуатации в условиях низких температур.

гружении (е=10 с"1 и более) следует учитывать влияние динамического характера приложения нагрузки.

Трубопроводы, к которым относятся как жесткие трубы, так и гибкие рукава и прочие подвижные сочленения труб, являются одним из основных компонентов гидросистемы тяжелых транспортных агрегатов. Вес их составляет значительную часть общего веса гидросистемы. При работе транспортных и грузоподъемных агрегатов трубопроводы подвергаются нагрузкам статического и динамического характера одновременно. Статические нагрузки создаются внутренним давлением жидкости, а также усилиями, возникающими в результате температурных деформаций трубопроводов и их монтажа. Динамические нагрузки возникают при частотных деформациях (колебаниях) трубы, обусловленных пульсацией давления жидкости, гидравлическим ударом, а также вибрацией самих трубопроводов.

Всему причиной такие свойства капрона, как его высокая упругость, малый коэффициент трения и почти полная нечувствительность к концентрации напряжений и ударным нагрузкам. В капроновых шестернях нагрузка распределяется между большим количеством пар зубьев и более равномерно, чем в металлических. Поэтому расчетная нагрузка капроновых зубчатых передач по сравнению с металлическими уменьшается в 2—3 раза, а это и приводит к одинаковым размерам капроновых' и стальных зубчатых колес. У капроновых шестерен резко уменьшается по сравнению с металлическими влияние динамического характера нагрузки.

Возможность раздельного рассмотрения перманентного и начального движений механизма имеет важное значение при исследовании кинематики и динамики механизмов. Оно позволяет при кинематическом исследовании определять положения, скорости и ускорения звеньев в функции обобщенной координаты механизма, а не в функции времени. Истинный закон изменения обобщенной координаты от времени зависит от сил, действующих и возникающих в механизме, и может быть определен только после динамического исследования механизма. Определив в результате этого исследования закон изменения обобщенной координаты, например угла поворота ср начального звена от времени t, т. е. ср = ф (t), мы определим угловую скорость этого звена со =

При кинематическом исследовании механизма можно определять не скорости и ускорения, а их аналоги. Скорости и ускорения удобно определять при кинематическом анализе, когда известен закон изменения обобщенной координат!)! механизма во времени. Если же этот закон неизвестен и может быть найден только после динамического исследования механизма, кинематические параметры этого механизма целесообразно определять в функции его обобщенной координаты, а не в функции времени, и получить при этом аналоги скоростей и ускорений. Затем, получив в результате динамического исследования механизма закон изменения его обобщенной координаты, можно найти истинные скорости и ускорения.

4.2.8. ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ДИНАМИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ МАШИНЫ

Динамический анализ движения машинного агрегата. В этом разделе анализируется вся схема машины, выбираются механизмы, подлежащие дальнейшему исследованию и проектированию. Производится структурный анализ этих схем для определения класса механизмов и выбора методов синтеза и динамического исследования. Составляется циклограмма работы всех механизмов машины, выполняется синтез механизмов, динамический анализ движения машины и, если необходимо, расчет маховых масс, обеспечивающих требуемую степень неравномерности движения при установившемся режиме.

4.2.6. Графоаналитический метод динамического исследования движения машины ..................135

Повышение энергетических, силовых и скоростных характеристик машин автоматического действия, высокие требования к их точности и надежности обусловливают развитие в ближайшие годы методов динамического исследования и расчета машин как в стационарных (установившихся), так и в переходных режимах. Особое значение изучение неустановившихся режимов имеет для транспортных машин, грузоподъемных машин, вибромашин и т. д.

ханизмов закон изменения обобщенных координат в функции времени удается определить только на последующих стадиях проектирования, обычно после динамического исследования движения агрегата с учетом характеристик сил, приложенных к звеньям механизма, масс и моментов инер- Рис з.з ции звеньев. В таких случаях движение выходных и промежуточных звеньев определяется в два этапа: на первом устанавливаются зависимости кинематических параметров звеньев и точек от обобщенной координаты, т. е. определяются относительные функции (функции положения и передаточные функции механизма), а на втором —определяются закон изменения обобщенной координаты от времени и зависимости кинематических параметров выходных и промежуточных звеньев от времени.

задачи -- динамического исследования механизма машинного агрегата, так и обратной — его динамического проектирования. При этом необходимо подчеркнуть, что при решении обеих задач предполагается, что все звенья механизма являются абсолютно жесткими.

Рассмотрим более общий случай динамического исследования, когда силы и моменты, приложенные к механизму, являются функциями как перемещения (т. е. изменения положения), так и скорости, а приведенный момент инерции механизма есть величина переменная J* == var. Примерами могут служить технологически-,' машины с электроприводом (металлорежущие станки, коночные прессы и др.), различные приборы с электромагнитным приводом (реле, контакторы, средства автоматической защиты и др.); сюда же относится изучение таких динамических процессов, как запуск двигателей внутреннего сгорания от электростартера, пуск мотор-компрессорных установок, станков и т. п.

Такие решения с применением систем уравнений Лагранжа второго рода являются приближенными не только из-за численных методов решения дифференциальных уравнений, но и потому, что трение в кинематических парах здесь можно оценить лишь весьма приближенно, а упругость звеньев и зазоры в кинематических парах не учитываются вообще. Поэтому при разработке опытных образцов ПР применяют экспериментальные методы динамического исследования ПР, позволяющие с помощью соответствующих датчиков и аппаратуры записать осциллограммы перемещений, скоростей и ускорений звеньев и опытным путем учесть как неточности теоретического расчета, так и влияние ранее неучтенных факторов.

их структурного, кинематического и динамического анализа и методов проектирования. Этой цели наиболее полно служит структурная классификация, согласно которой все механизмы разделяются на классы. Для каждого класса разработаны общие методы структурного, кинематического и динамического исследования. Большой вклад в создание структурной классификации внес советский ученый акад. И. И. Артоболевский.