Mô tả:
NGUYÊN LÝ MÁY
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
Ths. Trương Quang Trường
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
Nguyên Lý Máy
Chương 5
ĐỘNG LỰC HỌC MÁY
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường
-2-
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
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
Ths. Trương Quang Trường
- 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
Khoa Cơ Khí
máy làm việc bình ổn….– Công Nghệ
-3-
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
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
-4-
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
I. KHÂU THAY THẾ - CÁC ĐẠI LƯỢNG THAY THẾ
2. Các đại lương thay thế
a. Khối lượng thay thế
2
2
2
n
Cân bằng động năng: mt .V mi .Vsi J si .i
2
2
i 1
2
2
n
Vsi
i
mt mi . J si .
V
i 1
V
Các giá trị (Vsi/V) và (i/V) xác định dựa vào họa đồ vận tốc
b. Momen quán tính thay thế
n
J t . 2
mi .Vsi2 J si .i2
Cân bằng động năng:
2
2
i 1
2
2
n
Vsi
i
J t mi . J si .
i 1
Các giá trị (Vsi/) và (i/) xác định dựa vào họa đồ vận tốc
Ths. Trương Quang Trường
-5-
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
I. KHÂU THAY THẾ - CÁC ĐẠI LƯỢNG THAY THẾ
2. Các đại lương thay thế
c. Lực thay thế
n
Cân bằng công suất: Pt .V Pi .Vi .cos i M i .i
i 1
V
Pt Pi . i .cos i M i . i
V
V
i 1
n
Các giá trị (Vi/V) và (i/V) xác định dựa vào họa đồ vận tốc
d. Momen thay thế
n
Cân bằng công suất: M t . Pi .Vi .cos i M i .i
i 1
V
M t Pi . i .cos i M i . i
i 1
n
Các giá trị (Vi/) và (i/) xác định dựa vào họa đồ vận tốc
Ths. Trương Quang Trường
-6-6-
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
II. PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY
1. Phương trình động năng
2
Ad Ac E
2
J t 2 .
J t1.
M td .d M tc .d 2 2
1
1
2
2
2
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.
+ 1, 2: vận tốc góc của khâu thay thế tại thời điểm t1 và t2.
k
Vk
Ths. Trương Quang Trường 1
1
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
-7-
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
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 Cơ Khí – Công Nghệ
Khoa
Ths. Trương Quang Trườngthay thế chuyển động chậm dần
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
Khâu
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
d J t .2 2 dJ t
d
M Md Mc
2 . d J t . dt
d 2
(phương trình dạng này ít được sử dụng)
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
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().
Động cơ đốt trong:
Mđ = Mđ(,).
Máy bơm, quạy ly tâm:
Mc = Mc().
Máy ép:
Mc = Mc()…
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường
- 11 -
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY
Dựa vào phương trình chuyển động của máy, xác định vận
tốc góc khâu dẫn:
2
2
[ Eo ( M đ M c )d ]
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
- 12 -
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY
1. Phương pháp số
- Biểu thức vận tốc trên có thể viết lại dưới dạng
12 i 1 2
M td M tc d
J i 1
J i 1
2
1
2
1
Hay
2
1
Trong đó
E i
J i 1
E i E i
1
J i 12 i
2
E i
i1
M
d
M c d
i
;
1
M i 1 M i i 1 i
2
Ths. Trương Quang Trường
- 13 -
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY
1. Phương pháp số
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường
- 14 -
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY
2. Phương pháp đồ thị
- Xây dựng đồ thị
J , M c , M d
- Cộng đồ thị
M M d M c
- Tích phân đồ thị
M đồ thị E đồ thị E
- Xây dựng đồ thị
E J (đường cong Wittenbauer) từ đồ thị E
và đồ thị
J
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường
- 15 -
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY
Jt
M
0
Mc()
2. Phương pháp
đồ thị
1
Md()
2
a)
3
0
1
2
3
4
5
6
7
4
d)
5
8
6
i
7
A
Ac()
8
b)
Ad()
0
1
E
2
3
4
5
6
7
8
E
e)
E
2
3
4
8
Eo
c)
7
1
max
5
6
i
min
KhoaCơEi – Công Nghệ
Khí
i
Ths. Trương Quang Trường
0
1
2
3
4
- 165- 6
7
8
Ji
0 Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
Jt
III. CHUYỂN ĐỘNG THẬT CỦA MÁY
2. Phương pháp đồ thị
Từ đường cong Wittenbauer xác định vận tốc 1 như sau:
+ Tại = k, động năng và momen quán tính
của máy có giá trị:
k
k
E E
Jk
J
k
Xác định bởi điểm K trên đường cong
+ Gọi k OJ,OK , ta có
E k J
OE
tan k
k
k
OJ
J / J J k E
k
+ Do đó
E k
J k
E k / E
E k
E
2 E tan k
tan k 1 k 2
J
J
J k
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 Khoa Cơ và – Công NghệVận
max Khí min
Ths. Trương Quang Trường trong khoảng
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
tốc máy biến thiên
1min 17 1max
- -
- Xem thêm -