3.2.3.6 Определение размеров махового колеса

Размеры маховика зависят от его установки в машине. Если маховик закрепляется на валу ведущего звена, то его момент инерции равен вычисленному. В некоторых случаях маховик устанавливается на ведомом валу. В этом случае найденный расчетом момент инерции будет являться приведенным моментом инерции маховика. Зная J_махможно рассчитать размеры маховика для различных типов.

а)Маховик выполнен в виде сплошного диска со ступицей(рисунок 3.20,а).

Диаметр этого вида маховика вычисляется по формуле

=(м). (3.74)

а)б)

h

d_ст d_ст

D_махD_мах

b b

b_ст b_ст

а– маховик в виде сплошного диска со ступицей;

б- в виде колеса со спицами

Рисунок 3.20 - Изображение маховика

б).Маховик выполнен в виде колеса со спицами (рисунок 3.20,б).При определении размеров такого вида маховика весом втулки и спиц пренебрегают, считая, что момент инерции маховика определяется только его ободом. Диаметр маховика будет вычисляться по формуле:

=(м). (3.75)

В формулах (3.74) и (3.75) принято: J_мах - момент инерции маховика вкгм²,γ= 93000Н/м³- удельная плотность,g= 9,8м/с² - ускорение свободного падения,β=b/D_мах = 0,07…0,1 - отношение ширины обода к диаметру маховика,ξ = h/D_мах = 0,1…0,15 - отношение толщины обода к диаметру маховика.

Вопросы для самоконтороля

1. Что понимают под механическим КПД механизма?

2. Чему равен КПД при последовательном (параллельном) соединении механизмов?

3. Расскажите о причинах, вызывающих колебания скорости входного звена механизма.

4. Объясните назначение маховика в машине.

5. Выведите формулу для расчета момента инерции маховика при постоянном приведенном моменте инерции звеньев механизма.

6. Чем следует руководствоваться при выборе места установки маховика в машине?

3.2.4 Регулирование механизмов

3.2.4.1 Типы регуляторов. Задачи регулирования.

Основные схемы регулирования

Как было указано в п. 3.2.3 данной главы, колебания скоростей во время установившегося движения могут достигнуть такой величины, которая не допустима с точки зрения работы механизма. Тогда возникает задача об их регулировании.

Регулирование периодических колебанийпри установившемся движении осуществляется подбором масс звеньев механизма. Этот вопрос мы будем рассматривать в п. 3.2.5. В случаенепериодических колебанийскоростей при установившемся движении задача о регулировании скоростей решается установкой специальных механизмов – регуляторов.

Регулятор– механизм, регулирующий законы изменения движущих сил или сил сопротивления. Регулятор устанавливает равновесие между движущими силами и силами сопротивления.

Типы регуляторов:

1. Скоростные– реагируют на изменение скорости. Они подразделяются:

а) центробежные – регулируют центробежные силы инерции;

б) инерционные – регулируют тангенциальные силы;

в) модераторы – регулируют силы сопротивления.

2

Конструкции регуляторов и схемы регулирования разнообразны, но в большинстве случаев автоматическое регулирование выполняется по схеме замкнутого контура. Принципиальная схема автоматического регулирования представлена на рисунке 3.21.

Регулируемый объект 1находится под внешним воздействием источника возмущения2.

.Динамические– реагируют на изменение сил.

2

1

3

4

Рисунок 3.21 - Схема прямого

регулирования

В результате этого происходит отклонение регулируемого параметра от заданного. Эти изменения воспринимаются чувствительным элементом 3, который передает необходимую информацию регулирующему органу4, восстанавливающему заданный параметр у регулируемого объекта1.

Схема 1-3-4-1- носит название обратной связи. Регулируемый объект 1 посредством обратной связи воздействует на чувствительный элемент 3, который в свою очередь действует на регулируемый объект 1.

В машинном агрегате регулируемым объектом является двигатель, источником возмущения - рабочая машина.

Системы регулирования бывают:

1. Система прямого регулирования – регулятор непосредственно соединён с механизмом.

2. Система непрямого регулирования – между регулятором и механизмом подключают вспомогательный источник энергии – сервомотор.

Задачи регулирования– поддерживать в стационарном режиме изменение скорости, угловую скорость, температуру, давление и т. п.

Система прямого регулирования

На рисунке 3.22 показан машинный агрегат, состоящий из рабочей машины 2и теплового двигателя1. Чувствительным элементом является центробежный регулятор3.

Регулятор 3состоит из двух тяжёлых шаровК, сидящих на звеньяхАСиВD, которые входят во вращательные пары со звеньямиСЕиDF. А они входят во вращательные пары с муфтойN, которая свободно скользит вдоль направляющейz-z. ЗвеньяАСиВDсвязаны пружинойL, которая стремится сблизить шары. Регулятор3приводится в движение от ведущего звена посредством конической зубчатой передачиH-G. Регулятор вращается с угловой скоростью:

ω_p= ω₁U_1p,

где U_1P– передаточное отношение от ведущего звена к регулятору.

При различных угловых скоростях ω₁муфтаNзанимает различные положения. С муфтойNсоединен рычажный механизм, увеличивающий или уменьшающий подачу движущей энергииР_дв двигатель. Рычажный механизм состоит из звеньевОRиRT, и заслонки4. В результате уменьшения сил полезных сопротивлений угловая скоростьω_рувеличилась. ШарыКбудут удаляться от оси вращенияz-zи муфтаNбудет перемещаться вверх. ЗвеноRTдействует на заслонку4, которая, опускаясь, уменьшает подачуР_д. Когда движущие силы уменьшаются, тоω_ртоже станет меньше, муфтаNпереместится вниз, а заслонка вверх и т.д.

Рисунок 3.22 - Система прямого регулирования машинного агрегата

Следует отметить, что данный способ регулирования имеет некоторые недостатки. После уменьшения нагрузки угловая скорость оказывается выше той, которая была вначале, хотя движение машинного агрегата получается установившимся. Чтобы этого избежать, в технике применяются более сложные схемы регулирования.

Система непрямого регулирования

В предыдущем случае перемещение заслонки 4 осуществляется за счет центробежных сил шаров регулятора. В некоторых случаях этих сил бывает недостаточно для перемещения заслонки. Поэтому в систему регулирования включается дополнительный источник энергии – сервомотор.

На рисунке 3.23 показана система непрямого регулирования. Эта система имеет те же основные элементы, что и при прямом регулировании, но перемещение заслонки происходит посредством гидравлических сервомоторов 6 и 12.

Рисунок 3.23 - Система непрямого регулирования

Теперь рассмотрим зависимость угловой скорости регулятора ω_pот высоты подъемаzмуфтыN.