Bài giảng Cơ kỹ thuật - Chương 2: Cân bằng máy - Trương Quang Trường

Nội dung text: Bài giảng Cơ kỹ thuật - Chương 2: Cân bằng máy - Trương Quang Trường

1. CƠ KỸ THUẬT GV: ThS. TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
2. Cơ Kỹ Thuật Chương 2 CÂN BẰNG MÁY Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 2 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
3. I. MỤC ĐÍCH và NỘI DUNG CÂN BẰNG MÁY Mục đích cân bằng máy - Khi cơ cấu và máy làm việc, luôn xuất hiện lực quán tính - Lực quán tính thay đổi theo chu kỳ làm việc của máy và phụ thuộc vị trí của cơ cấu → áp lực trên các khớp phụ thuộc vào lực quán tính và thay đổi có chu kỳ - Vì biến thiên có chu kỳ nên lực quán tính là nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng rung động trên máy và móng máy → làm giảm độ chính xác của máy và ảnh hưởng đến các máy xung quanh, nếu cộng hưởng có thể phá hủy máy → Phải khử lực quán tính, loại trừ nguồn gốc gây nên rung động Đây là mục đích của việc cân bằng máy Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 3 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
4. I. MỤC ĐÍCH và NỘI DUNG CÂN BẰNG MÁY Mục đích cân bằng máy Ví dụ: vật có khối lượng m = 10 kg, quay với tốc độ n = 6000 vg/ph, chỉ cần khối tâm của vật lệch khỏi tâm quay 1mm, thì lực quán tính ly tâm cũng đã là 4000N, lớn gấp gần 40 lần trọng lượng bản thân! 2 23− .6000 Plt = m.e.  =10 . 10 . 4000 N 30 Plt Những tác dụng xấu sẽ rất nghiêm trọng khi xảy ra hiện 1mm tượng cộng hưởng. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường P Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
5. I. MỤC ĐÍCH và NỘI DUNG CÂN BẰNG MÁY Nội dung cân bằng máy - Cân bằng khâu quay – phân phối lại khối lượng khâu quay để khử lực quán tính ly tâm và moment quán tính của các khâu quay - Cân bằng cơ cấu – phân phối lại khối lượng các khâu trong cơ cấu để khi cơ cấu làm việc, tổng các lực quán tính trên toàn bộ cơ cấu triệt tiêu và không tạo nên áp lực động trên nền Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 5 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
6. II. CÂN BẰNG KHÂU QUAY 1. Cân bằng khâu quay mỏng Pl1 Pl2 m1 m2 r1 r2 0 D rd r3 m3 md Pl3 2 Pl1= m 1 .r 1 . 2 Pl 2= m 2 .r 2 . 2 Mất cân bằng tĩnh Pl3= m 3 .r 3 . PPP#l1++ l 2 l 3 0 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 6 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
7. II. CÂN BẰNG KHÂU QUAY 1. Cân bằng khâu quay mỏng m22 .r m33 .r Pl1 Pl2 m1 m2 r1 r2 0 m11 .r mdd .r D rd r3 m3 md PPPPl1+ l 2 + l 3 + d = 0 Pl3 m1 .r 1 + m 2 .r 2 + m 3 .r 3 + mdd .r = 0 Xác định từ họa đồ. Cho r , sẽ tính được m cần thêm vào! d d Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 7 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
8. II. CÂN BẰNG KHÂU QUAY 2. Cân bằng khâu quay dày - Khi vật quay mất cân bằng động thuần túy, tồn tại moment lực quán tính: PMqt= 0, qt 0 - Thực tế, vật quay tồn tại cả lực quán tính và moment lực quán tính PMqt 0, qt 0 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường → ta gọi chung là- 8 -mất cân bằng độngTrường ĐH Nông Lâm TPHCM
9. II. CÂN BẰNG KHÂU QUAY 2. Cân bằng khâu quay dày I II 1 2 3 P'l3 P''l3 Pl3 P'l2 Pl2 P''l2 Pl1 P'l1 P''l1 - Nguyên tắc cân bằng: vật quay hoàn toàn được cân bằng khi phân phối lại khối lượng trên hai mặt phẳng tùy ý vuông góc với trục quay → Bài toán xử lý lượng mất cân bằng trên từng mặt phẳng (I) và (II) Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 9 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
10. II. CÂN BẰNG KHÂU QUAY 2. Cân bằng khâu quay dày Giới thiệu máy cân bằng động I II 5 2 O O 4 3 A 1 7 6 8 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 10 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
11. II. CÂN BẰNG KHÂU QUAY 2. Cân bằng khâu quay dày Giới thiệu máy cân bằng động Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 11 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
12. III. CÂN BẰNG CƠ CẤU Nguyên tắc cân bằng - Chỉ xét cơ cấu phẳng - Cơ cấu là một hệ chất điểm có khối tâm luôn di động trong quá trình chuyển động của cơ cấu. Nếu thu gọn các lực quán tính của toàn bộ cơ cấu về khối tâm của nó, ta được một vector chính P và một moment chính M - Cơ cấu hoàn toàn cân bằng khi P = 0 và M = 0 - Cân bằng M rất phức tạp → chỉ xét cân bằng lực quán tính chính P P=− mas m : khối lượng cơ cấu aS : gia tốc khối tâm của cơ cấu Pa=00 s = → Cân bằng cơ cấu bằng cách bố trí khối lượngKhoa Cơcác Khí –khâuCông Nghệ sao Ths. Trương Quang Trường cho khối tâm luôn luôn cố định- 12 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
13. III. CÂN BẰNG CƠ CẤU Ví dụ: Cân bằng cơ cấu tay quay – con trượt s2 - Khối lượng các khâu m1, m2, m3 s 2 l2 - Trọng tâm S , S , S đặt tại r1,, r 2 r 3 l1 1 2 3 rs1 = 1 1 2 s r 1 r rS S s1 r2 =+ l12 sr r3 r3 = l1 + l 2 + s 3 - Khối tâm cơ cấu mrmrmr11+ 2 2 + 3 3 m1 s11++( m 2 m 3 ) l msmlms 22 + 3 2 3 3 r s = = + + m m m m m01s 1+( m 2 + m 3 ) l1 = → Để khối tâm cố định, rcs = onst Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 13 m- 2sl 2+= m 3 2 0 Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
14. III. CÂN BẰNG CƠ CẤU Ví dụ: Cân bằng cơ cấu tay quay – con trượt s2 s 2 l2 l1 1 2 s r 1 r rS S s1 r r3 mm23+ sl11=− m1 s11+( m 2 + m 3 ) l = 0 m1 m s22+= m l 0 m3 s 3 sl22=− m2 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 14 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
15. BÀI TẬP Tính khối lượng mc của đối trọng đặt vào đĩa mỏng tại bán kính rc = 10mm để cân bằng với những khối lượng mất cân bằng m1 = 0,5kg, m2 = 0,75kg, m3 = 1,0kg và m4 = 1kg đặt tại các bán kính r1 = 10mm, r2 = 20mm, r3 = 10mm và r4 = 10mm; ứng với các vị trí o 12 = 23 = 34 = 90 . Nếu không cân bằng thì trục m4 quay phải chịu một áp lực là bao nhiêu nếu trục quay với tốc độ n r 4 = 2000 vòng/phút ? 34 m 3 0 m1 r 1 r3 23 12 n m r2 2 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 15 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
16. BÀI TẬP ◼ Tự đọc tất cả những bài tập (có lời giải sẳn), 177, 178 và 179. Sẽ giải đáp tất cả những thắc mắc tại lớp. ◼ Tự giải các bài 182, 183 và 184. Sách Bài tập Nguyên Lý Máy – Tạ Ngọc Hải Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 16 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
17. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 17 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM