Устойчивость движения машин и агрегатов

Характеристики сил и моментов механизмов и машин

Изучение закона движения машины под действием заданных сил является одной из основных задач динамики машин.

При решении задач кинематики и кинетостатики в первом приближении предполагают, что закон движения ведущего звена известен, и обычно принимают скорость его постоянной. В действительности кинематические параметры являются функцией действующих внешних сил и масс подвижных звеньев. Определение истинного закона движения необходимо для учета динамических нагрузок.

Для решения этой задачи составляются уравнения движения машин, основанные на теореме об изменении кинетической энергии. Решение этих уравнений может быть осуществлено графоаналитическим или аналитическим методами для одного из режимов движения машины.

Силы и моменты, которые создают электродвигатели и рабочие машины, зависят от их устройства и в общем случае являются функциями: времени t, положения ф (или S) и скорости со (или v) ведущего или ведомого звена механизма, таким образом:

Часто в выражение для М или F время t не входит явно. Тогда зависимости вида М = М (ф, со) или F = F (S, v) называют механическими характеристиками машин.

Примеры характеристик машин в зависимости от каких-либо кинематических параметров показаны на рис. 7.1.

Характеристика машины зависит от времени (рис. 7.1, а). Это имеет место, например, в механизме перемешивающего аппарата. Сила изменяется, так как с течением времени меняются вязкостные свойства перемешиваемой среды.

Характеристика машины зависит от перемещения (рис. 7.1, б, г—е). Это наиболее распространенный случай. Так, сила упругости пружины растяжения-сжатия зависит от величины ее деформации S, момент пружинного двигателя часов уменьшается по мере раскручивания пружины.

Характеристика машины зависит от скорости (рис. 7.1, в, ж—и). Случай характерен для демпфирующих колебания устройств; вентилятора и др. Момент уменьшается при увеличении скорости ротора электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения (рис. 7.1, ж); механическая характеристика асинхронного электродвигателя (рис. 7.1, з); характеристика вентилятора (рис. 7.1, и) и т. п.

Примером сил сопротивления, зависящих как от скорости, так и от пути, может служить движение автомобиля: воздушное сопротивление зависит от скорости, а наличие уклона или подъема участка дороги зависит от положения автомобиля на трассе, т. е. реализуется зависимость F = F (y, S).

Рис. 7.1. Зависимость момента и силы от различных параметров.