Bài giảng Nguyên lý máy - Bài 5: Chuyển động thực của máy - Phạm Minh Hải

10/4/2017 Bài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển động máy bằng bánh đà 1 Bài 5. Chuyển động thực của máy 1 Bài giảng Nguyên lý máy TS. PhạmMinh Hải Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot Email: hai.phamminh1@hust.edu.vn Google site : tsphamminhhaibkhn Bài 5 – Chuyển động thực của máy Đặc tính động học (l) và động lực học (m, J) của cơ cấu Lực phát động; Lực cản kỹ thuật Vận tốc (ω) của máy biến đổi Đặt vấn đề Bài 5 – Chuyển động thực của máy Đặt vấn đề (tiếp) Nghiên cứu chuyển động thực của máy :
Máy có thỏa mãn các yêu cầu về động học (ĐH) và động lực học (ĐLH)?
Biện pháp khắc phục/điều chỉnh khi các yêu cầu về ĐH và ĐLH là gì? • Tính chất vàmức độ biến đổi vận tốc thực của máy ảnh hưởng tới quá trình công nghệmà máy thực hiện →ω phải thỏa mãn những điều kiện nhất định để đảm bảo chất lượng của quá trình công nghệ Bài 5 – Chuyển động thực của máy Đặt vấn đề (tiếp) Trong bài này: - Máy với cơ cấu 1 bậc tự do (có 1 khâu dẫn) - Chịu tác động của các lực xác định - Các khâu không có biến dạng đàn hồi dưới t/d của ngoại lực - m, JS là các đại lượng không thay đổi Với các điều kiện trên thì: - Chuyển động của máy là xác định: to -> t (t>to) - Khi biết chuyển động của khâu dẫn, có thể suy ra chuyển động của các khâu bị dẫn 10/4/2017 Bài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển động máy bằng bánh đà 2 Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.1 Phương trình chuyển động A = ∆E = Et-Eo - Phương trình biến thiên động năng A là tổng công của các ngoại lực tác dụng lên máy trong khoảng thời gian to đến t ∆E là độ biến thiên động năng của máy Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.1.1 Công của ngoại lực A & Mô-men thay thế trên khâu dẫnMtt Công suất của ngoại lực trên khâu i
 =  + Tổng công suất
=  +  =  Tổng công của ngoại lực trên toàn máy: to ÷ t  = 
 =    =  ( −)  = đ − c | ÷  =  +    Mô-men thay thế Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.1.2 Động năng E & Mô-men quán tính thay thế trên khâu dẫn Jtt Động năng của khâu i  = 12  + ! Tổng động năng của máy  = 12  + !  = 12 ! Độ biến thiên động năng: to ÷ t ∆ =  −  = 12 ! − 1 2 !() () ! =    + !    Mô-men quán tính thay thế Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.1.3 Phương trình chuyển động Dạng tích phân Dạng vi phân 1 2 ! − 1 2 !    = #     ! =    + !    = ! $ 1 2 ! $ + !   =  Trong đó  =  +    =  ,$ 10/4/2017 Bài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển động máy bằng bánh đà 3 Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.1.4 Xác định vận tốc thực của máy • Phương pháp giải tích (phương trình tích phân) 10  = ! !    + 2!  #    & • Phương pháp số (phương trình vi phân chuyển động) • Phương pháp đồ thị (Đồ thị E-J) Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.2. Các chế độ chuyển động của máy • Chế độ chuyển động bình ổn: vận tốc biến thiên tuần hoàn quanh một giá trị trung bình cố định • Chế độ chuyển động không bình ổn: vận tốc có xu thế tăng dần hoặc giảm dần ω t ωtb ωmax ωmin tắt máymở máy làm việc O Bình ổn Bài 5 – Chuyển động thực của máy Điều kiện để có chuyển động bình ổn: 12 5.2.1 Chế độ chuyển động bình ổn ! $ ! $ + Φ( = 1 # $ )&* +, )& = 0 ⟶ $ + Φ( =  $ - Luôn ∃Φ/, sao cho ! $ + Φ/ = ! $ - Nếu ∃Φ0, sao cho  $)&* +1)& = 0 thì ∃Φ( = Bội số chung củaΦ/ , Φ0 Vận tốc thực của khâu thay thế (khâu dẫn) ($) = ! $! $  $ + 2! $ # $ ) ) Đ/k: Tổng công của các ngoại lực triệt tiêu sau từng khoảng thời gian nhất định Bài 5 – Chuyển động thực của máy Mc Dữ liệu cho trước: • Các đồ thị mô men động Mđ , mô men cản Mc ; đồ thị quan hệ J(ϕ). • Xét trong một chu kỳ động lực học Φ ω khi máy đang chuyển động bình ổn. ΦJ 5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy Đồ thị quan hệ E(J) - đồ thị Vittenbao (Wittenbauer) 10/4/2017 Bài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển động máy bằng bánh đà 4 Bài 5 – Chuyển động thực của máy ( ) ( )( )1 2 tt E J ϕ ω ϕ ϕ = ( )1 1 2 2. . 2 . . k E k E k k k k J k J E E tg J J µ µ ω ϕ ω ψ µ µ = = = = minmin1maxmax1 2 ; 2 ψ µ µ ωψ µ µ ω tgtg J E J E ⋅=⋅= 5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy Hệ số không đều của chuyển động máy • Vận tốc góc khâu dẫn ω1 dao động quanh giá trị trung bình ω1tb: • Hệ số không đều: đánh giá chất lượng của chuyển động bình ổn. • Hệ số không đều cho phép Với mỗi loại máy, tuỳ thuộc yêu cầu kĩ thuật, độ chính xác của sản phẩm, người ta quy định một hệ số không đều cho phép [δ]. 2 min1max1 1 ωω ω + =tb tb1 min1max1 ω ωωδ −= Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.2.2. Đặc điểm của chuyển động bình ổn của máy Hệ số không đều cho phép của một số loại máy: Loại máy [δ] Máy bơm 1/5 ÷ 1/30 Máy dệt 1/40 ÷ 1/50 CTM thường 1/20 ÷ 1/50 Động cơ đốt trong 1/80 ÷ 1/150 Động cơ điện 1/100 ÷ 1/300 Động cơ máy bay 1/200 Khi δ ≤ [δ] thì chuyển động bình ổn của máy được coi là “đều”. Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà D Bánh đà 2 d . 4 dm DJ = 10/4/2017 Bài 5- Chuyển động thực của máy - Làm đều chuyển động máy bằng bánh đà 5 Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà 18 Bài 5 – Chuyển động thực của máy 5.3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà Giả thiết: - Mđ, Mc và Jtt là các hàm của góc quay ϕ của khâu dẫn - Giá trị [δ],ω1tb được cho trước - Hệ số không đều hiện tại δ > [δ] - Lắp bánh đà trên khâu dẫn Kết luận: - Xác định mômen quán tính của bánh đà để sau khi lắp bánh đà lên khâu dẫn, sẽ có δ = [δ] Nguyên tắc: giảm biên độ dao động của ω1(ϕ). Bài 5 – Chuyển động thực của máy Cách xác định momen quán tính bánh đà Coi và tb1 min1max1 ][][][ ω ωωδ −= 2 ][][ min1max1 1 ωω ω + =tb       += 2 ][1][ 1max1 δ ωω tb       −= 2 ][1][ 1min1 δ ωω tb [ ] [ ]2ax 1max2 J m E tg µψ ω µ = [ ] [ ]2in 1min2 J m E tg µψ ω µ = ⇒ ; ⇒ ; ⇒ Xác định được [ψmax], [ψmin] 5.3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà Bài 5 – Chuyển động thực của máy Cách xác định momen quán tính bánh đà ψ,max = [ψmax] < ψmax ψ,min = [ψmin] > ψmin  ω’1max= [ω1max] < ω1max ω’1min= [ω1min] > ω1min Hoặc: Pa = O’P.tg[ψmax] ; Pb = O’P.tg[ψmin] ⇒ ab = (tg[ψmax] - tg[ψmin]) . O’P Jđ = Jtgtg ab µ ψψ ⋅ − ][][ minmax 5.3 Làm đều chuyển động của máy-bánh đà Jđ = O’P . µJ