Dynamika mechanizmów

Transkrypt

1 Dynamika mechanizmów napędy zadanie odwrotne dynamiki zadanie proste dynamiki ogniwa maszyny 1

2 Modelowanie dynamiki mechanizmów wymuszenie siłowe od napędów struktura mechanizmu, wymiary ogniw siły przyłożone do mechanizmu, masy ogniw siły od napędów równania kinematyki równania dynamiki ruch ogniw maszyny 2

3 Modelowanie dynamiki mechanizmów wymuszenie kinematyczne od napędów struktura mechanizmu, wymiary ogniw ruch napędów równania kinematyki siły przyłożone do mechanizmu, masy ogniw ruch ogniw maszyny siły od napędów równania dynamiki 3

4 Problemy budowy modelu dynamicznego maszyny błędy wyników symulacji pracochłonność tworzenia modelu czas oczekiwania na wyniki złożoność modelu maszyny rzeczywista maszyna dokładność danych liczba oddziaływań uwzględnionych w modelu maszyny 4

5 Rodzaje obciążeń mechanizmów Wewnętrzne: siły reakcji, siły tarcia, siły tłumienia Zewnętrzne: siły napędowe, siły oporu użytecznego, siły grawitacji 5

6 Składowe siły reakcji w parze obrotowej Składowe siły reakcji w parze przesuwnej

7 Składowe siły reakcji w parze cylindrycznej Składowe siły reakcji w parze gwintowej

8 Składowe siły reakcji w parze płaskiej Składowe siły reakcji w parze kulistej

9 Moc rozwijana przez siłę i moment F M P = Fv P = M P = Fvcos P= Mcos v

10 F P = Fv P = Fvcos v P = Fv F v (2k 1), k C 2 P = v Fv F Siła F rozwija niezerową moc

11 F P =0 M P =0 v Siła F i moment M nie rozwijają mocy

12 Składowe siły reakcji biorące udział w przenoszeniu mocy Siła reakcji w parze obrotowej y R ij R ij n R ij R ij i j x R ij i j t R ij R ji y x R ji R ij R ji 12

13 R M 0,5R R M R 0,5R Wpływ konstrukcji pary kinematycznej na obciążenie ogniw

14 Siła i moment reakcji w parze przesuwnej R ij lo M ij ( R ij R ij ) 2 M ij i l o j R ij i j R ij R ij R R R ij ij ij R ij R ij 14

15 Siła reakcji w parze krzywkowej i R ij j t n 15

16 liczba równań statyki dla n r ogniw 3n r liczba niewiadomych w parach kinematycznych 2 p5 p4 3n 2p p r 5 4 wyznaczalność sił reakcji 3n 2 p p 0 r 5 4 warunek istnienia zespołu kinematycznego 16

17 R R x x 12 R32 0 y y 12 R32 0 l ( R R ) 0 x y A 1 B x R12 2 x R32 y R23 x y R y R l 2 l 3 C 3 R y R03 D x R03 R ij R ji R R x x 23 R03 0 y y 23 R03 0 l ( R R ) 0 x y

18 Siły i momenty napędowe M n F n M niestabilna stabilna n M sztywna miękka n Charakterystyki napędów maszyn 18

19 Silnik elektryczny asynchroniczny Silnik asynchroniczny z falownikiem M kr M M r M N nkr nn Charakterystyka silnika asynchronicznego n

20 M U N 0,8U N 0,7U N Regulacja poprzez zmianę napięcia M n M R R R R 3 R 2 R 1 n Regulacja poprzez zmianę rezystancji wirnika n Regulacja poprzez zmianę częstotliwości

21 Silnik spalinowy Silnik spalinowy tłokowy Charakterystyka mechaniczna silnika spalinowego

22 Charakterystyka regulacyjna składu mieszanki silnika benzynowego 2 a[ m/ s ] 1bieg 2 bieg 3 bieg 4 bieg Przyspieszenie 5 bieg pojazdu w funkcji 22 prędkości i biegu v[ km / godz]

23 Napęd hydrauliczny M moment teoretyczny moment rzeczywisty moment strat stałych moment strat tarcia mechanicznego moment strat tarcia lepkiego moment strat hydraulicznych

24 U a a a Zmiana charakterystyki Ua RaI a R I M e U U U a N b 24 Regulacja napięciowa prędkości silnika obcowzbudnego

25 M m Statyczna i dynamiczna charakterystyka silnika prądu stałego obcowzbudnego M e dia stan ustalony ia Ia const 0 dt Ua Ra Ia 2 Ua M e M I R R e a a a u a i a A 1 dia stan nieustalony ia var 0 dt dia ua Raia La M dt e ia B 2 M e u 2 a R a R a L di R a a a dt 25

26 Odpowiedź z charakterystyką statyczną I a U a R a d i dt M J a m J M e M m dt 26

27 Odpowiedź z charakterystyką dynamiczną i a u a Raia dt L a d i dt M J a m J M e M m dt 27

28 Bezwładność w ruchu płaskim a i i P b ma s x x P b a s y y Pb m as 0 0 P bi M b a s S Mb J J z 0 z z M b P b z ml 12 2 np: J 28

29 Bezwładność w ruchu przestrzennym M J ω ω J ω b s s z s masowe momenty bezwładności x z x s y y s J J J J J J J J J J xx xy xz s xy yy yz xz yz zz momenty dewiacji

30 Siła grawitacji M n1 M n2 M n 3 M n G 1 G 2 G 3 G 1 G 2 G 3 z y g x 2 0, 9.81,0 T m s G i m g i 30

31 Siła sprężystości, siła tłumienia F d x F s x x o Fs kx k N / m Fd bx b Ns / m x lim t 0 x t

32 F [ ] d kg Siła tłumienia w amortyzatorze w zależności od prędkości tłoka x[ m/ s]

33 F s x F s x energia rozproszona liniowa sztywna liniowa miękka degresywna progresywna Charakterystyki sprężyn Pętla histerezy charakterystyki sprężyny

34 Siły oporu użytecznego F Siła od sprężanego gazu 34

35 Siły oporu użytecznego Siła oporów skrawania gruntu F 35

36 Siły oporu użytecznego F Siła oporów frezowania metalu 36

37 Siły tarcia tarcie wewnętrzne zewnętrzne suche graniczne płynne 37

38 T ij N ' ij M T r N ' r Tij ij ij Tarcie w przegubie obrotowym N ij i ij r T ij M Tij ji j M Tji 38

39 T ij N ' ij M T r N ' r Tij ij ij R T N 2 2 ij ij ij R N 1 ' ij ij 2 tg ' N ij R ij M Tij R ij ' r 1 ' 2 i ij r h T ij MTij j 39

40 T ij N ' ij M T r N ' r Tij ij ij tg ' N ij R ij M Tij R ij ' r 1 ' 2 M Tij R h ij i ij r h T ij MTij j h ' r 1 ' 2 ' r 40

41 1) Przykłady zadania prostego i odwrotnego dynamiki. 2) Siły i momenty reakcji w parach kinematycznych. 3) Dowód wyznaczalności sił reakcji w zespole kinematycznym. 4) Własności i przykłady mechanicznych charakterystyk napędów. 5) Sposoby regulacji napędów. 6) Bezwładność i siła ciężkości. 7) Własności i przykłady sił sprężystości i tłumienia. 8) Przykłady sił oporu użytecznego. 9) Model siły tarcia w parze obrotowej.