Учебная установка по динамике механизмов

 

Изобретение относится к учебным установкам по динамике механизмов, в частности к приборам для изучения динамического гашения колебаний в курсе теории механизмов и машин в технических вузах. Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей путем переноса динамических колебаний в разные плоскости. Учебная установка содержит неподвижное основание со стойкой, кривошипно-ползунный механизм с коленчатым валом, установленный в корпусе, противовесы , установленные на коленчатом валу, упругие элементы, связывающие корпус механизма со стойкой, привод механизма, средство для регистрации динамических характеристик механизма, выполненное в виде двух или трех однокомпонентных вибродатчиков, связанных с виброизмерительным прибором. На коленчатом валу со стороны привода установлена чашка с радиальными направляющими с возможностью поворота вокруг него и фиксации ее поворота при помощи стопорного винта. Внутри чашки расположен противовес, закрепленный на радиальной направляющей и поджатый пружиной. 1 з.п ф-лы, 5 ил. (Л С

СОК>З СОИ ГСКИХ

ГОЦИАЛИСТИ 1Г СКИХ

РГ СПУБЛИК (s1is G 09 В 23/08

ГОСУДАРСТБЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ос ф

lQl

О

ОО

| (21) 4633943/12 (22) 09.01.89 (46) 30,04.91. Бюл. N. 16 (71) Пермский политехнический институт (72) Э, А. Келлер, А. А. Светлакоч и В, Л. Андреев (53) 371.66.67(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

l+ 11226622556600, кл. G 09 В 23/08, 20.05,85. (54) УЧЕБНАЯ УСТАНОВКА ПО ДИНАМИКЕ

МЕХАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к учебным установкам по динамике механизмов, в частности к приборам для изучения динамического гашения колебаний в курсе теории механизмов и машин в технических вузах, Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей путем переноса динамических колебаний в разные

Изобретение относится к учебным установкам по динамике механизмов, в частности к приборам для изучения динамического гашения колебаний в курсе теории механизмов и машин в технических вузах.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей путем переноса динамических колебаний в разные плоскости.

На фиг, 1 изображена установка; на фиг, 2 — раарез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел (на фиг. 2; на фиг, 4 и 5 — различные схемы кривошипно-полэунного механизма.

УчРбная установка по динамике механизмов включает неподвижное основание 1.со стойкой 2, кривошипно-ползунный механизм 3 с коленчатым валом 4, шатуном и ползуном, установленный в корпусе 5, противовесы 6, выполняющие фу ции основного противовеса, 50., 1645984 А1 плоскости. Учебная установка содержит неподвижное основание со стойкой, кривошипно-ползунный механизм с коленчатым валом, установленныи в корпусе, противовесы, установленныс на коленчатом валу, упругие элементы, связывающие корпус механизма со стойкой, привод механизма, средство для регистрации динамических характеристик механизма, выполненное в виде двух или трех однокомпонентных вибродатчиков, связанных с виброиэмерительным прибором. На коленчатом валу со стороны привода установлена чашка с радиальными направляющими с возможностью поворота вокруг него и фиксации ее поворота при помощи стопорного винта. Внутри чашки расположен противовес, закрепленный на радиальной направляющей и поджатый пружиной. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. установленные на коленчатом валу, упругие элементы (стержни) 7, 8, 9, 10, связывающие корпус

5 со стойкой 2,привод в виде электродвигателя

11 с упругой муфтой 12, средство для регистрации динамических характеристик, выполненное в виде трех однокомпонентных вибродатчиков

13, 14, 15, связанных с виброиэмерительным прибором (Hp показан) и установленных в плоскости движения звеньев кривошипно-пзлэунного механизма. При этом ось чувствительности первого вибродатчика 13 совпадает с осью Z ползуна, ось второго вибродатчика 14 перпендикулярна первой (ось Y) и пересекает ось Х коленчатого вала 4 в точке О, а ось третьего вибродатчика 15 параллельна оси Z и смещена на расстояние I по отношени1о к ней.

Упругие элементы 7, 8, 9, 10 выполнены в виде четырех горизонтально установлен1645984 ных стержней, попарно симметричных относительно вертикальной XOZ и горизонтальной XOY плоскостей, жестко закрепленных одним концом в стойке 2, а другим — в хомуте 1б корпуса 5.

На коленчатом валу 4 установлена чашка 17 с возможностью поворота вокруг него и фиксации ее поворота при помощи стопорного винта 18. Внутри чашки 17 расположен противовес 19, выполняющий функции дополнительного противовеса, закрепленный в установочных пазах радиальной направляющей 20 и поджатый пружиной 21, Для уравновешивания масс направляющей 20 и пружины 21 с противоположной стороны коленчатого вала 4 размещена аналогичная направляющая 22 с пружиной 23.

Установка работает следующим образом.

Электродвигатель 11 через упругую муфту 12 приводит во вращение коленчатый вал 4. При движении звеньев кривошипноползунногo механизма возникают центробежная сила инерции от полной вращающейся массы механизма ть и неуравновешенная сила инерции от полной поступательно движущейся массы маханизма п „-. Первая сила, приложенная в точке В, и вторая — я точке С определяются по формулам

Роь=- — mb о г r:

Fur. = — mc а., ппь = m<(lAS1/r) + m2 (с$2/lBc), (2) где m1 — масса кривошипа; п12 — масса шатуна; ! д51 — расстояние от центра масс кривошипа до его оси вращения;

1сЯг — расстояние от центра масс шатуна до точки С;

lBc - длина шатуна; (3) mc- п г(!враг/lBc) +л з, где гль — полная вращающаяся масса, сосредоточенная в точке В;

mc — полная поступательно движущаяся масса, сосредоточенная в точке С; в — угловая скорость вращения коленчатого вала;

r — радиус-вектор точки В (r — радиус кривошипа); ас — вектор ускорения точки С.

Приведенные массы механизма, сосредоточенные в точках В и С, определяются соотношениями (2, 3) где IBS2 — расстояние от центра масс шатуна до точки В; тз — масса полэуна.

Для уравновешивания сипы инерции

5 полной вращающейся массы применены противовесы 6, расположенные на продолжении кривошипа АВ. Для этого должно быть выполнено условие

10 mn) Гп1 =m B Г, (4) где mn) — масса основного противовеса; гп — расстояние от оси вращения кривошипа до центра масс основного противовеса.

Сила инерции, создаваемая полной массой m<, ограничиваясь гармоникой разложения в ряд Фурье (1), равна

Рцс — — — m, а, = — m, ге cos p, (5) m Г co cos p = 0 cos ф = г

=т,гШ Г„гCOSP, (б) 40 вертикально действующая сила инерции Рис будет полностью уравновешена, Однако при этом возникает неуравновешенная сила Ог=

= mn2 В r,2 COS р, КОтОрая ВЫЗЫВаЕт КОЛЕг

45 бания корпуса механизма вдоль оси Y с аналогичной предыдущему случаю амплитудой, т.е. установка дополнительного противовеса позволяет перенести действие силы инерции из вертикальной плоскости в горизонтальную. Колебания корпуса вдоль оси Y регистрируются датчиком 14. Масса дополНИтЕЛЬНОГО ПрОтИВОВЕСа rrin2, уСтаНОВЛЕНi.oão на расстоянии Г,г от оси Х, в общем случае выбирается согласно соотношению

55 Г гппг = mc — К, (7)

rn2 где К вЂ” коэффициент переноса. Устанавливая дополнительные противовесы раэличгде rp — угол поворота кривошипа.

С помощью допол нител ь ного и ротивовеса 19 можно управлять степенью неуравновешенности по координатным осям X u v.

Если дополнительный противовес 19 отсутствует (фиг. 4), то сила инерции Р с вызывает только вертикальные колебания

3р корпуса, амплитуды которых регистрируются датчиком 13 или 15. При установке дополнительного противовеса массой афпг на радиальной направляющей 20 при условии, что Рос=01 (фиг. 5) или

1645984

axe ах1 р = arctg

I (8) 10 ной массы, осуществляют различную степень переноса силы инерции, определяемую по показаниям датчиков 13 и 14.

Одновременно возникает неуравновешенный момент М> от сил инерции, обусловленный неравномерностью вращения коленчатого вала, переменный по величине и направленный по оси Х (фиг. 4), Реактивный момент, равный этому моменту, приводит к угловым колебаниям корпуса механизма вокруг оси коленвала на упругих стержнях 7, 8, 9, 10, угловая амплитуда р которых регистрируется при помощи датчиков 13, 15 по формуле где а><1 и ах — амплитуды колебаний, замеренные соответственно датчиками 13 и

15, установленными в вертикальной плоскости (фиг. 2);

1 — расстояние между датчиками 13 и 15

Остаточный неуравновешенный ",омент от сил инерции механизма определяется по формуле

Мы= С р (9) где С вЂ” общая жесткость стержней 7-10.

Формула изобретения

1, Учебчая установка по динамике механизмов, содержащая основание, связанную с ним стойку, механизм в виде шарнирного четырехзвенника с коленчатым валом и установленным на стойке приводом, противовесы, установленные на коленчатом валу, упругие элементы и средства для регистрации динамических характеристик механизма, отличающаяся тем, что, с целью

5 расширения демонстрационных возможностей путем переноса динамических колебаний в разные плоскости, она содержит чашку с радиальными направляющими и пружинами, установленную с возможно10 стью фиксированного поворота на валу, один из противовесов установлен в чашке на радиальной направляющей и поджат одной из пружин, шарнирный четырехзвенник выполнен в виде кривошипно-ползунного

15 механизма с шатуном и корпусом, упругие элементы выполнены в виде четырех стержней, параллельных оси привода и жестко связанных одними концами со стойкой, а другими — с корпусом механизма, а средство

20 для регистрации динамических характеристик механизма выполнено в виде двух однокомпонентных вибродатчиков с возможностью подключения к виброизмерительному прибору, установленных на

25 корпусе таким образом, что ось чувствительности первого совпадает с осью ползуна, а второго — перпендикулярна оси первого и пересекает ось привода.

2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я30 с я тем, что, с целью регистрации остаточного неуравновешенного момента от сил инерции, средство для регистрации динамических характеристик механизма дополнительно содержит установленный на корпусе

35 третий вибродатчик с осью чувствительности, параллельной оси первого вибродатчика и смещенной относительно нее.

1645984 фиг 3

Фиг 5

Составитель В,Пучкин

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор О Кундрик

Редактор Л.Павлова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гз арина, 101

Заказ 1553 Тираж 296 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5