3. Силовой анализ рычажного механизма
3.1 Определение активных сил
Силы полезного сопротивления имеют место в механизмах технологических машин.
Силы полезного сопротивления должны быть приложены к выходному звену, а значение этих сил должно быть известно для силового расчета. Чаще всего в значение сил полезного сопротивления задают с помощью графика, который зависит от перемещения выходного звена. Если координаты графика не заданы, то значение сил полезного сопротивления можно определить непосредственно на нем методом «линейной интерполяции». Для этого необходимо знать положение выходного звена относительно его крайних положений.
Максимальная сила сопротивления движения ползуна Pп.с. в данный момент имеет максимальное значение, т.к. механизм находится в верхней мертвой точке
Сила полезного сопротивления направлена параллельно ускорению.
Кроме того в механизмах действуют силы тяжести звеньев, которые прикладываются в центре масс каждого звена (вертикально вниз).
Определим: 1) силу тяжести действующую на ползун В:
= m3
∙
= 23 ∙ 9,8 = 225,4H
2) силу тяжести шатуна АВ:
3) силу тяжести кривошипа О1А:
3.2 Определение инерционной нагрузки на звенья
При движении механизмов на их звенья действуют дополнительные усилия, которые называют инерционной нагрузкой.
Силы инерции должны быть приложены к центрам масс звеньев противоположно ускорениям этих центров масс. Силовой анализ рычажных механизмов начинают со звеньев, входящих в наиболее удаленную от начального механизма структурную группу.
Инерционная нагрузка ползуна представлена силой инерции
Сила инерции
прикладывается противоположно ускорению
шатуна.
Инерционная
нагрузка коромысла
определяется:
Момент силы инерции:
=
- осевой
момент инерции коромысла, относительно
оси проходящий через центр масс;
- угловое ускорение
коромысла.
Т.к.
,
тогда
= 0 H.
Сила инерции
кривошипа
О1А
равна нулю,
т.к. она лежит в точке О1.
К кривошипу прикладывают уравновешивающую силу.
3.3 Определение реакций в кинематических парах
При силовом анализе целью является определение реакций кинематических пар. Для этого необходимо механизм разделить на отдельные звенья, при чем каждое звено необходимо изобразить в масштабе и точно в таком же положении какое они занимают в механизме.
В кинематических парах звеньев необходимо приложить реакции:
во вращательной кинематической паре изображают реакции
К
и
К;в поступательной кинематической паре изображают одну силу Ron, где n – номер звена (ползуна).
Для каждого из звеньев составляют уравнения равновесия согласно принципу Даламбера, в эти уравнения входят силы тяжести, силы полезного сопротивления или движущие силы, силы инерции, реакции в кинематических парах.
Рассмотрим равновесие ползуна в
∑
= 0;
∑
=
0;
Рассмотрим равновесие кривошипа о1а
Заменяем уравновешивающий момент уравновешивающей парой сил, которая приложена к крайним точкам кривошипа.
∑
= 0;
∑
=
0;
∑
