Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 6: Chuyển động thực và điều chỉnh chuyển động máy - Lê Thanh Long
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
CHƯƠNG VI: CHUYỂN ĐỘNG
THỰC VÀ ĐIỀU CHỈNH
CHUYỂN ĐỘNG MÁY
TS. Lê Thanh Long
1
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
Nội dung
6.1. Phương trình chuyển động của máy.
6.2. Chuyển động thực của máy.
6.3. Làm đều chuyển động máy.
6.4. Tiết chế chuyển động máy.
2
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
1. Phương trình chuyển động
- Khi máy làm việc dưới tác dụng của các lực, máy có một chuyển
động nhất định gọi là chuyển động thực của máy.
- Việc xác định chuyển động thực của máy dưới tác dụng
của các lực là một vấn đề cơ bản của động lực học máy
- 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
- Vận tốc thực của máy thay đổi theo thời gian, điều chỉnh
chuyển động máy gồm hai bài toán
+ Làm giảm biên độ dao động của vận tốc
→ làm đều chuyển động máy
+ Làm cho vận tốc máy thay đổi có chu kỳ, tức duy trì sự
cân bằng giữa công động và công cản
→ tiết chế chuyển động máy
3
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
1. Phương trình chuyển động
- Phương trình động năng của một cơ hệ có dạng A = ∆E
A: Công của tất cả các lực tác dụng lên cơ cấu trong thời gian (t0, t)
∆E : Độ biên thiên động năng của cơ hệ trong thời gian (t0, t)
- Lực tác dụng lên máy gồm 2 loại
Lực cản: lực cản kỹ thuật, lực ma sát, trọng lượng các khâu,…→ Ac
Lực phát động: lực phát động của động cơ → Ad > 0
- Tổng công tác dụng lên máy A = Ad + Ac
→ Phương trình động năng Ad + Ac = ∆E
- Các thông số ∆E, Ad, Ac được tính theo
+ Thông số động học và động lực học máy (kích thước, khối lượng,
moment quán tính các khâu,…)
+ Lực tác dụng lên máy
+ Vận tốc các khâu
→ Xác định biểu thức tính ∆E, Ad, Ac
4
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
1. Phương trình chuyển động
a. Tính công lực phát động Ad
- Công suất tức thời của lực phát động
dAd
N
M d 1 Md1
dt
M d
1
lực phát động đặt trên khâu dẫn
vận tốc góc khâu dẫn
- Công của lực phát động trong thời gian (t0, t)
t
t
A Ndt M dt M d
d
d
1
d
t0
t0
0
(t ),
(t)
lực phát động đặt trên khâu dẫn
0
0
A M d
d
d
0
5
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
1. Phương trình chuyển động
b. Tính công lực cản Ac
- Công suất tức thời của lực cản lên khâu thứ k
Nc M k k PkV k
Pk , M k
V k , k
lực cản và moment cản tác động lên khâu dẫn thứ k
vận tốc điểm đặt lực Pk và vận tốc góc khâu thứ k
- Công suất tức thời của tất cả các lực cản tác dụng lên máy
N N (M k k PkV k )
c
k
k
k
- Công của lực cản trong thời gian (t0, t)
t
t
A Ncdt
(M k k PkV k )dt
c
t
k
t0
t0
A (M P V )dt
k
k
k
k
c
6
t0
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
1. Phương trình chuyển động
c. Tính độ biến thiên động năng ∆E
- Động năng của khâu thứ k
1
1
Ek mkVS2 Jkk2
k
2
2
mk , Jk
khối lượng và moment quán tính của khâu thứ k
vận tốc trọng tâm và gia tốc góc khâu thứ k
V S , k
k
- Động năng của máy
1
1
E E ( m V 2 J 2 )
k
k
k Sk
k
k
2
2
k
k
- Độ biến thiên động năng trong thời gian (t0, t)
1
E
(m V 2 J 2 )
2
k Sk
k
k
k
0
7
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
1. Phương trình chuyển động
- Phương trình động năng máy
t
1
M d (M k k PkV k )dt
(m V 2 J 2 )
2
d
k Sk
k
k
k
k
0
t0
0
8
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
2. Đại lượng thay thế - khâu thay thế
a. Moment cản thay thế
- Công suất tức thời của lực cản lên khâu thứ k
t
t
t
k
V k
k
1
V k
A
(M k k PkV k )dt
(M k
Pk
)1dt
(M k
Pk
)d
c
1
1
1
k
k
k
t0
t0
t0
→ Có thể thay thế tất cả các lực cản, moment cản tác dụng lên các khâu của
máy bằng một moment cản thay thế, Mc, đặt trên khâu dẫn, giá trị của Mc được
tính the công thức
k
1
V k
M (M k
Pk )
c
1
k
- Biểu thức tính công cản được viết lại sử dụng moment cản thay thế
A M d
c
c
k Vk
1 1
- Các giá trị và chỉ phụ thuộc vào vị trí của cơ cấu
0
9
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
2. Đại lượng thay thế - khâu thay thế
b. Moment quán tính thay thế
2
2
V
k
1
1
Sk
2
1
E
(m V 2 J 2 )
m
J
k
2
2
k
k Sk
k
k
1
1
k
k
→ Có thể thay thế tất cả các lực cản, moment quán tính của tất cả các khâu trên
máy bằng một moment quán tính thay thế, J, đặt trên khâu dẫn, giá trị của J
được tính theo công thức
2
2
V
k
Sk
J m
J
k
k
1
1
k
- Động năng của máy được viết lại sử dụng moment quán tính thay
thế
1
E J12
2
10
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
2. Đại lượng thay thế - khâu thay thế
c. Khâu thay thế
- Phương trình động năng máy được viết lại bằng cácđại lượng thay thế
1
Md d Mcd J12
2
0
0
0
- Phương trình trên là phương trình động năng của khâu dẫn có moment
quán tính J, chịu các lực tác dụng Md, Mc và quay với vận tốc góc là
→ Để xác định chuyển động thực của máy (đối với máy có 1 bậc tự do),
ta chỉ cần xác định chuyển động thực của khâu dẫn bằng cách thu gọn các
đại lượng: Lực cản, moment quán tính của tất cả các khâu về đặt trên khâu
dẫn và viết phương trình động năng cho khâu dẫn.
- Có thể thay thế các lực cản, lực phát động, moment quán tính, khối lượng
các khâu bằng các đại lượng thay thế đặt trên một khâu bất kỳ. Khâu mà
trên đó đặt các đại lượng thay thế, gọi là khâu thay thế. Thông thường,
khâu dẫn được chọn làm khâu thay thế.
- Từ chuyển động thực của khâu dẫn → xác định chuyển động thực của máy
11
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
2. Đại lượng thay thế - khâu thay thế
Ví dụ:
- Cho cơ cấu như hình vẽ
+ moment quán tính khâu 2 là J2
+ khối lượng khâu 2 và 3 là m2 và m3
+ khâu 2, 3 chịu tác dụng của moment M2, lực P3
→ Tính Mc, J thay thế đặt trên khâu dẫn
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
12
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
2. Đại lượng thay thế - khâu thay thế
Ví dụ:
k
1
V k
2
1
V S
V C
V C
2
M
M k
Pk
M 2
G2
G3
P3
c
1
1
2
1
1
k
2
2
2
2
V
V
V
VC
2
Sk
Sk
S2
m
J m
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
J
J
m
k
k
2
2
3
1
1
1
1
1
k
13
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
2. Đại lượng thay thế - khâu thay thế
Ví dụ:
r
vC
r
r
vB
vCB
//AC
AB
lAB1
BC
?
?
VCB
2
1
lBC vbclAB
bc
l
AB
VB
v pblBC pb lBC
l
bc lAB
pb lBC
2
ps2
pc
vABps2
v pb / lAB
VC1
v pc
ps2
Mc M2
G2
lAB cos P lAB
VS
3
2
pb
pb
lAB
pb
pc
2
2
ps
bc lAB
pb lBC
bc
pb
J m
2 l
J
m3
lAB
lAB
2
2
AB
14
1 v pb / lAB pb
pb
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.1. Phương trình chuyển động của máy
3. Phương trình moment
- Phương trình động năng máy
1
1
(Md Mc )d J12
Md d Mcd J12
2
2
0
0
0
0
0
- Đạo hàm hai vế phương trình trên → phương trình chuyển động
máy dưới dạng vi phân (phương trình moment)
1 dJ
Md Mc 12
2 d
d1
dt
J
- Việc giải bài toán chuyển động thực bằng phương trình moment nói
chung phức tạp hơn khi dùng phương trình động năng. Tuy nhiên,
trong một số trường hợp đặc biệt, bài toán giải quyết bằng phương
trình moment dễ dàng hơn.
15
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.2. Chuyển động thực của máy
1. Chế độ chuyển động của máy
- Khi máy hoạt động, vận tốc máy nói chung biến thiên, ta phân biệt các chế độ
chuyển động sau
+ Chuyển động không bình ổn: vận tốc máy biến thiên không có chu kỳ
+ Chuyển động bình ổn: vận tốc máy biến thiên có chu kỳ
- Trong giai đoạn máy chuyển động bình ổn, sau một thời gian Tω hay sau một
góc quay φω của khâu dẫn, vận tốc máy lại trở về trị số ban đầu
- Tω và φω gọi là chu kỳ động lực học của máy
- Giai đoạn chuyển động bình ổn chính là giai đoạn máy làm việc, còn giai đoạn
không bình ổn ứng với lúc khởi động máy hay tắt máy
16
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.2. Chuyển động thực của máy
1. Chế độ chuyển động của máy
a. Chế độ chuyển động bình ổn
J(0 )
J()
2
1
1()
12 (0 )
(Md Mc )d
(Md Mc )d J12
J()
2
0
0
0
J const
1() 1(0 )
(Md Mc )d 0
0
→ Máy chuyển động bình ổn với vận tốc đều
J const
1() 1(0 )
(Md Mc )d 0
0
→ Máy chuyển động không đều nhưng vẫn có thể bình ổn sau mỗi chu kỳ động
0
J(0 )
J(0 )
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
lực học Фω nếu
(Md Mc )d 0
1,
17
0
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.2. Chuyển động thực của máy
1. Chế độ chuyển động của máy
a. Chế độ chuyển động bình ổn
Chu kỳ động học Ф
→ Chu kỳ động lực học Фω
Chu kỳ lực học (chu kỳ công) ФA
b. Chế độ chuyển động không bình ổn
→ Máy chuyển động nhanh dần
Ad A
c
→ Máy chuyển động chậm dần
Ad A
c
18
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.2. Chuyển động thực của máy
2. Vận tốc thực của khâu dẫn
- Phương trình động năng có thể viết dưới dạng
12 (0 )
E()
J()
2
1() 2
(M M )d
1()
J( )
0
d
c
J()
2
0
Trong đó E() E(0 ) E(0 )
1
E(0 ) J(0 )12 (0 )
2
E( ) (M M )d
0
d
c
0
→ Để xác định ω1(φ) ta đi xác định các đại lượng Md(φ), Mc(φ), J(φ)
- Các hàm Md(φ), Mc(φ), J(φ) cho dưới dạng giải tích, bảng số hay đồ thị
19
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
6.2. Chuyển động thực của máy
2. Vận tốc thực của khâu dẫn
a. Phương pháp số
- Biểu thức tính vận tốc trên có thể viết lại dưới dạng
i1
12 (i )
2
(M M )d
1(i1)
J( )
i
d
c
J(i1)
2
i
2
Hay 1(i1)
E( ) E( )
i
i
J(i1)
Trong đó
1
E(i ) J(i )12 (i )
2
i1
E(i ) (Md Mc )d
0
1
[M(i1) M (i )](i1 i )
20
2
Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ Khí
Tải về để xem bản đầy đủ
36 trang
25880
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 6: Chuyển động thực và điều chỉnh chuyển động máy - Lê Thanh Long", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nguyen_ly_may_chuong_6_chuyen_dong_thuc_va_dieu_ch.pdf
