TS. Phạm Huy Hoàngphhoang/NLM/NLM_Chpt6+7.pdfTS. Phạm Huy Hoàng TS. Phạm Huy Hoàng 1...

TS. Phạm Huy Hoàng

TS. Phạm Huy Hoàng 1

Chương 6 + 7: Chuyển động thật của máy + Hiệu suất

A. Chuyển động thật của máy

I. Mục tiêu

- Khâu dẫn chuyển động không đều vì sự dư thừa hay thiếu hụt cuả công suất lực phát động so với công suấtlực cản.

- Tuy tỉ số vXi / ω1 hay ωi / ω1 luôn phụ thuộc vào vị tríkhâu dẫn, không phụ thuộc vào vận tốc góc cuả khâudẫn.

- Máy và khâu dẫn chuyển động càng “gần đều” càng tốt. Muốn vậy phải thoả 2 điều kiện:

• Vận tốc góc khâu dẫn thay đổi có chu kỳ - bình ổn.• Vận tốc góc khâu dẫn thay đổi càng ít càng tốt - chuyểnđộng đều.

1w

jhayt

1w

jhayt

Bình ổn

Không bình ổn



1w

jhayt

maxw

minw

tbw

Làm đều chuyển động

[ ]dw

wwd £

-=

tb

minmax2

minmax www

+=tb

II. Phương trình chuyển động thật của máy

cAdAdE +=D

E m v Jd i Si i ii

n

= +æèç

öø÷-

å 12

12

2 2

1

w

( )A F v M dtF v M

dd id

id

id

ii

n

t

tid

id

id

i

i

n

= + = +æ

èç

ö

ø÷

- -åò åò

r rr r

. . .. .

.ww

ww

jj

j

1 1 111

2

1

2

( )A F v M dtF v M

dc ic

ic

ic

ii

n

t

tic

ic

ic

i

i

n

= + = +æ

èç

ö

ø÷

- -åò åò

r rr r

. . .. .

.ww

ww

jj

j

1 1 111

2

1

2

n: số khâu: khối lượng, moment quán tính đối với trọng tâm của

khâu thứ i: vận tốc trọng tâm Si, vận tốc góc của khâu thứ i: lực, moment phát động tác dụng lên khâu thứ i: lực, moment cản tác dụng lên khâu thứ i: vận tốc cuả điểm đặt lực tại khâu thứ i

m Ji i,

rvSi i,wrF Mi

did,r

F Mic

ic,

r rv vi

dic,

r rF Fi

dic,



III. Khái niệm khâu thay thế

Jm v J

tdi S i i i

i

n

= +æèç

öø÷

-å

2

12

2

12

1 www

MF v M

did

id

id

i

i

n

= +æ

èç

ö

ø÷

-å

r r. .

ww

w1 11

MF v M

cic

ic

ic

i

i

n

= +æ

èç

ö

ø÷

-å

r r. .

ww

w1 11

Máy/cơ cấu tương đương về năng lượng với một cơ cấu chỉgồm một khâu nối giá bằng khớp bản lề:

- Cùng vận tốc góc khâu dẫn của máy/cơ cấu đang xét.

- Trọng tâm trùng vào tâm quay khớp bản lề.

- Moment quán tính:

- Chịu moment ngoại lực phát động và cản:

- Moment quán tính thay thế Jtd thay đổi tuần hoàn với chukỳ động hoc T1.

- Moment ngoại lực thay thế Md, Mc thay đổi tuần hoàn vớichu kỳ lực học T2.

- Cơ cấu một khâu như trên được gọi là khâu thay thế vàcó vận tốc góc thay đổi có chu ky Tdlh

Tdlh = BSCNN {T1, T2}

MF v M

did

id

id

i

i

n

= +æ

èç

ö

ø÷

-å

r r. .

ww

w1 11

MF v M

cic

ic

ic

i

i

n

= +æ

èç

ö

ø÷

-å

r r. .

ww

w1 11

Jm v J

tdi S i i i

i

n

= +æèç

öø÷

-å

2

12

2

12

1 www



1w 2w1Sv

r

2Svr

3Svr

1w2M

3Fr

Evr

Fvr

1M

2Fr

2w

1w

ttM

A

1

Jtt

Ví dụ: cơ cấu tay quay con trượt có khối lượng các khâu làmi và moment quán tính đối với trọng tâm của hai khâu 1 và 2 là J1, J2

21

233

21

222

21

222

121

211

ww

w

wwSvmJSvm

JSvmtdJ ++++=

1w 2w1Sv

r

2Svr

3Svr

Moment quán tính thay thế



13.3

12.2

12.2

1 www

wFvFMEvF

MttM

rrrr

+++=

Moment ngọai lực thay thế

1w2M

3Fr

Evr

Fvr

1M

2Fr

2w

IV. Vận tốc thật của khâu dẫn

( ) ( ) [ ]w j jj

w jj

j j jj

j

10

12 2

0

= + +òJJ J

M M dtd

td tdd c

( )( )

.( )

. ( ) ( ) .

cAdAdE +=D

E m v Jd i Si i ii

n

= +æèç

öø÷-

å 12

12

2 2

1

w

jj

jddMdA .

2

1ò=

jj

jdcMcA .

2

1ò=



V. Chế độ chuyển động của máy

( ) ( ) [ ]ò ++=j

jjjj

jjw

jjjw

0

.)()(.)(

20

21.

)()0(

1 dcMdMtdJtdJ

tdJ

[ ]ò +=+j

jjjj

0

.)()( dcMdMcAdA

Vận tốc thực của máy được đánh giá qua vận tốc khâu dẫn:

Chế độ chuyển động của máy chính là sự thay đổi vận tốckhâu dẫn và phụ thuộc theo theo lượng công nhận vào Ad + Accủa máy trong một chu kỳ.

)(jtdJ thay đổi có chu kỳ động học

Có 3 chế độ chuyển động của máy:

1. Tăng tốc: Ad + Ac – tăng lên sau mỗi chu kỳ

2. Giảm tốc:Ad + Ac – giảm xuống sau mỗi chu kỳ

3. Bình ổn: Ad + Ac – lập lại bằng 0 sau mỗi chu kỳ

Khi này vận tốc máy thay đổi có chu kỳ T:

[ ] 00

.)()( >ò +=+T

dcMdMcAdA jjj

[ ] 00

.)()( <ò +=+T

dcMdMcAdA jjj

[ ] 00

.)()( =ò +=+T

dcMdMcAdA jjj

π2p)2T,1BSCNN(TT ==



Các chế độ chuyển động của máy:1w

j

Tăng tốc Giảm tốcBình ổn

[ ] 00

.)()( =ò +=+T

dcMdMcAdA jjj

Làm máy chuyển động bình ổn: Bố trí tải Md và Mc sao cho

VI. Phương pháp đồ thị xác định vận tốc thật

- Lập các đồ thị Md(j), Mc(j), Ad(j), Ac(j), ΔE(j), Jtt(j)

- Lập đường cong khép kín Wittenbauer ΔE(Jtt)

w jjj

mm

y1 2 2( )( )( )k

k

td k

E

Jk

EJ

tg= =DD

jky k

k

kk x

ytg =y

J

kk

E

kk

Jx

Ey

mj

mj )(

,)(

==

- Tại vị trí k ứng với góc ta dựng điểm k (xk, yk) trênđường cong Wittenbauer, xác định góc

với: mE, mJ là tỉ lệ của trục E và Jtt.Vận tốc tương ứng vị trí k:



(ph

i)

50454035302520151050

50454035302520151050

ΔE

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13j

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13j45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

0 10 20 30 40 50

J

J0maxy

0minyky kx

ky k

EEE D+= 0

ktgJE

k ymmjw 2)(1 =

k

kk x

ytg =y

jky k

- Tại vị trí k ứng với góc ta dựng điểm k (xk, yk) trênđường cong Wittenbauer, xác định góc

Vận tốc tươngứng vị trí k:



VII. Phương pháp số xác định vận tốc thật

ittJicMidMicMidM

iittJ

ittJi

)()11(21

1 ++-+-D+--= jww

kj 1-ij ij0j 1j 1+ij nj

0dM 1+idMidM1-idM1dM ndMkdM

0cM1+icMicM1-icM1cM ncMkcM

0ttJ 1+ittJittJ1-ittJ1ttJ nttJkttJ

0w 1+iwiw1-iw1w nwkw

00; ==D jjnT

VIII. Làm đều chuyển động của máy

1w

jhayt

maxw

minw

tbw

( ) ( ) [ ]ò ++=j

jjjj

jjw

jjjw

0

.)()(.)(

20

21.

)()0(

1 dcMdMtdJtdJ

tdJ

)()( jj JconstJtdJ D+=



Tăng phần cố định của Jtd lớn nhiều so với phầnthay đổi sẽ làm thành phần thứ nhất trong dấu cănít thay đổi và thành phần thứ hai trong dấu căn nhỏđi. Điều đó sẽ làm đều chuyển động của máy.

( ) ( ) [ ]ò ++=j

jjjj

jjw

jj

jw0

.)()(.)(

20

21.

)()0(

1 dcMdMtdJtdJ

tdJ

)()( jj JconstJtdJ D+=

( )021.

)()0(

jwjj

tdJtdJ [ ]ò +

j

jjjj

j0

.)()(.)(

2dcMdM

tdJ

w wd

max ([ ]

)= +tb 12

w wd

min ([ ]

)= -tb 12

[ ]dw

wwd £

-=

tb

minmax2

minmax www

+=tb

Bài toán: cho ][, dwtbTìm: bánh đà có moment quán tính daJ gắn ở khâu k

ww

k const1=



Xác định bánh đà dùng đồ thị

)2][

1(maxdww += tb

ym w

mmaxmax.

= arctg J

E

2

2

ym w

mminmin.

= arctg J

E

2

2)

2][

1(mindww -= tb

Þ

Dựng đường cong Wittenbauer khi chưa có bánh đà.

Đường cong Wittenbauer khi lắp bánh đà vào chínhlà đường cong trước đó dời đi:

theo trục hoành và theo trục tung.221

kdJ w21

2

w

wkdJ

DJ O Htd J= ' .m J Jd tdk

= D .ww

12

2

J

mJ

mE

dJD

221

kdJ w maxy

miny

0miny

0maxy

E

HO’

O



Xác định bánh đà phương pháp số

Thực hiện tích phân bảng số để xác định (Ađ + Ac)

[ ]constJ

tb

cAdAtdJ -

+=D

dw .2}max{

J Jd tdk

= D .ww

12

2

( ) [ ] jj

jjjjwjw dcMdM

Jò ++=2

1

)()(2

121)2(1

[ ] jjjjwjwj

jdMM

J cdò +=-2

11

212

21 )()(

2)()(

[ ] jjjwwj

j

dMMJJ cdò +

D+=-

2

1

)()(max22

min,12max,1

Trường hợp moment quán tính thay thế không

đổi



[ ]

[ ]ïïî

ïïí

ì

÷øö

çèæ -=

÷øö

çèæ +=

21

21

min,1

max,1

dww

dww

tb

tb

[ ] [ ] jj

jjjdw dcMdM

dJtdJtb ò +D+

=2

1

)()(max222

[ ]

[ ]tdJ

tb

dcMdM

dJ -

ò +

=Ddw

jj

jjj

2

2

1

)()(max

Vận tốc thật khi moment quán tính thay thế

không đổi

Dùng một trong hai công thức:

( ) [ ] jj

jjjjwjw dcMdM

Jò ++=2

1

)()(2

121)2(1

[ ] jjjjwjwj

jdMM

J cdò +=-2

11

212

21 )()(

2)()(



B. Tiết chế chuyển động của máy

C. Hiệu suất

I. Khái niệm

Tỉ số giữa công cản và công động

II. Hệ thống nối tiếp

Các thành phần tiêu hao năng lượng nối tiếp nhau.

III. Hệ thống song song

Các thành phần tiêu hao năng lượng song songnhau.

dA cAh

cAdAA -=D



1dAdA =

21dAcA =

1h LcA

ncA =

Õ=

=n

ii

1hh

32dAcA = n

dAncA =-1

2h nh



dA

1cA

1h

M

cA2cA

ncA

2h

nh

1dA

2dA

ndA

å

å

å

å

=

=

=

= ==n

i

id

n

i

idi

n

i

id

n

i

ic

A

A

A

A

1

1

1

1

.h

h

TS. Phạm Huy Hoàngphhoang/NLM/NLM_Chpt6+7.pdfTS. Phạm Huy Hoàng TS. Phạm Huy Hoàng 1...

Documents

Transcript of TS. Phạm Huy Hoàngphhoang/NLM/NLM_Chpt6+7.pdfTS. Phạm Huy Hoàng TS. Phạm Huy Hoàng 1...