›
›

Giáo trình Nguyên Lí Máy - Chương 6: Các chi tiêu chất lượng của máy - Trương Quang Trường

pdf 32 trang huongle 6630
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Nguyên Lí Máy - Chương 6: Các chi tiêu chất lượng của máy - Trương Quang Trường", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_nguyen_li_may_chuong_6_cac_chi_tieu_chat_luong_cu.pdf

Nội dung text: Giáo trình Nguyên Lí Máy - Chương 6: Các chi tiêu chất lượng của máy - Trương Quang Trường

  1. NGUYÊN LÝ MÁY 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. Nguyên Lý Máy Chơng 6 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LỢNG CỦA MÁY Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 2 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  3. ĐẠI CƯƠNG Các chỉ tiêu chất lợng cơ bản: 1. Đều 2. n định 3. Cân bằng 4. Hiệu suất Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  4. I. LÀM ĐU CHUYN ĐNG CỦA MÁY 1. Hệ số không đều - Từ phương trình chuyển động máy 1 dJ MM 2 1 dJ dddc2 1 d MMJ 2 11 dc2 11d dt dt J 1 dJ - Để máy chuyển động đều  00 MM 2 11dc2 d - Điều kiện trên không thể thực hiện được trên thực tế trong giai đọan chuyển động bình ổn, vận tốc máy dao động trong khoảng 1m ax 1min - Để đánh giá độ chuyển động không đều của máy dùng hệ số chuyển động không đều  1mm ax  1min  1 ax  1min  , tb tb 2 - Hệ số chuyển động không đều  được quy định tiêu chuẩn cho từng lọai máy ví dụ, máy nông nghiệp    1/ 5 1/150 máy bơm, máy công cụ   1/ 20 1/150 1mm ax    1min    1 ax    1min     - Khi đó   , tb , 1 m ax/minKhoa Cơ  Khí  – tbCông 1 Nghệ  22 Ths. Trương Quang Trường tb - 4 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  5. I. LÀM ĐU CHUYN ĐNG CỦA MÁY 2. Biện pháp làm đều chuyển động của máy - JJJ J phụ thuộc vị trí cơ cấu {0 { phan__ co dinh phan___ thay doi theo 1 dJ MM  2 dJ d dJ dc2 1 d - Do đó JJ01  d d d J0 J - Giảm 1 bằng cách tăng phần cố định của moment quán tính - Tăng J0 bằng cách lắp một khối lượng phụ gọi là bánh đà, J d lên + khâu dẫn, hoặc + khâu có tỉ số truyền với khâu dẫn không đổi - Bánh có tác tích khi và phóng khi đà dụng trữ năng lượng AAdc giải năng lượng AAdc , nhờ đó điều hòa việc phân phối năng lượng trong các giai đọan chuyển động khác nhau của một chu kỳ động lực học máy càng càng có tác không quá J d lớn dụng tốt nhưng thể lớnKhoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 5 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  6. I. LÀM ĐU CHUYN ĐNG CỦA MÁY 2. Biện pháp làm đều chuyển động của máy Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 6 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  7. I. LÀM ĐU CHUYN ĐNG CỦA MÁY 2. Biện pháp làm đều chuyển động của máy Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 7 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  8. I. LÀM ĐU CHUYN ĐNG CỦA MÁY 2. Biện pháp làm đều chuyển động của máy Ví dụ: Xác định mômen quán tính của bánh đà (thu về trục chính) của máy tiện. Cho mômen động cơ Mđ là hằng số, máy tiện vật có bán kính r (tính bằng m) trong một góc o o o o từ 0 đến 270 và từ 300 đến 330 với lực cắt F (tính bằng N) là hằng số. Cho tb, [], 2 mômen quán tính (thay thế về trục chính) của máy là Jo (tính bằng kgm ). M Mc B C r A D Md  F 0 270 30 30 360 a) b) Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 8 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  9. I. LÀM ĐU CHUYN ĐNG CỦA MÁY 2. Biện pháp làm đều chuyển động của máy Theo sơ đồ lực cắt như trên hình ta có: o o o o F.r khi dao tiếp xúc với vật gia công trong góc từ 0 đến 270 và từ 300 đến 330 Mcản = 0 khi dao tiếp xúc với vật gia công ngoài góc trên đây Ta có: Fr(270 30 2) 5 - Tổng công cản: Ac Fr 2. (J) 360 6 - Tổng công động: Ađ = Mđ.2 (J) 5 Để máy làm việc bình ổn: Ađ = Ac Mđ = Fr 6 Trên hình vẽ ta thấy Emax được biểu diễn bằng diện tích hình ABCD nên ta có: 5 3 1 Emax Fr Fr 2 Fr 6 4 4 E Fr 2 Mômen quán tính thay thế của bánh đà: J * max J J (kgm ) M 2 o 2 o [ ].tb [4  ].tb Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 9 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Tất nhiên sau đó ta phải tính JM (mômen quán tính của bánh đà).
  10. II. ĐIU CHNH T ĐNG CHUYN ĐNG MÁY - Máy chuyển động bình ổn Ađ = Ac - Ac thay đổi bất thường chuyển động của máy mất bình ổn Điều chỉnh tự động Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 10 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  11. II. ĐIU CHNH T ĐNG CHUYN ĐNG MÁY 1. B điỘ chnh ly tâm trc tip I R 2   Plt = m. .x A A ' x D E F 0 t V 0 Khi tải trọng giảm, công cản Ac giảm, máy sẽ quay nhanh hơn,  tăng, làm cho lực ly tâm tăng, lực nâng của quả cầu sẽ lớn hơn lực hạ. Quả cầu nâng lên làm cho con trượt D đi lên. Van V, qua hệ thống tay đòn, sẽ khép nhỏ lại, đóng bớt cửa nạp nhiên liệu vào máy, làm cho Ađ giảm, để bảo đảm Ac= Ađ và cơ cấu điều chỉnh sẽ chuyển động bình ổn với giá trị ’. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ngược lại nếu Ac tăng, hệ thống điều chỉnh- 11tự - động này sẽ làm cho Ađ tăng theo
  12. II. ĐIU CHNH T ĐNG CHUYN ĐNG MÁY 2. B điỘ chnh ly tâm gián tip I o=0 R   A A o o x D E C F 0 a 0 t d * u điểm: e - Độ nhạy cao b c A B - Sai số tĩnh của vận tốc góc = 0 J G K * Nhợc điểm: H - Chuyển vị của bộ phận chấp hành V chậm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 12 - - Mất ổn định Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  13. III. CÂN BNG 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 - 13 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  14. III. CÂN BNG 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 1mm tượng cộng hưởng. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường P Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  15. III. CÂN BNG 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 - 15 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  16. III. CÂN BNG MÁY 1. Cân bằng khâu quay a) Cân bằng khâu quay mỏng Pl1 Pl2 m1 m2 r1 r2 0 D rd r3 m3 uur ur md P  m .r . 2 uurl1 1 1ur 2 Pl3 Pl 2  m 2 .r 2 . uur ur Mt cân bng tĩnh P  m .r . 2 uurl3 uur 3 3 uur Khoa Cơ Khí – Công Nghệ PPP#l1 l 2 l 3 0 Ths. Trương Quang Trường - 16 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  17. III. CÂN BNG MÁY 1. Cân bằng khâu quay a) Cân bằng khâu quay mỏng Pl1 ur ur Pl2 m22 .r m33 .r m1 m2 r1 r2 0 D rd r3 ur ur m3 m11 .r m .r md dd uur uur uur uur Pl3 PPPP 0 l1 lur 2 l 3 ur d ur ur m .r m .r m .r m .r 0 ur 1 1 2 2 3 3 dd Xác định m dd .r từ họa đồ. Cho r , sẽ tính được m cần thêm vào! d d Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 17 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  18. III. CÂN BNG MÁY 1. Cân bằng khâu quay b) Cân bằng khâu quay dày - Khi vật quay mất cân bằng động thuần túy, tồn tại moment lực quán tính ur uur PMqt 0, qt 0 - Thực tế, vật quay tồn tại cả lực quán tính và moment lực quán tính ur uur PMqt 0, qt 0 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường ta gọi chung là mất- 18 - cân bằng động Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  19. III. CÂN BNG MÁY 1. Cân bằng khâu quay b) 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 đợc cân bằng khi phân phối lại khối lợng 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 - 19 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  20. III. CÂN BNG MÁY 1. Cân bằng khâu quay c) 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 - 20 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  21. III. CÂN BNG MÁY 1. Cân bằng khâu quay c) Giới thiệu máy cân bằng động Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 21 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  22. III. CÂN BNG MÁY 2. Cân bằng cơ cấu a. 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 ur r m : khối lượng cơ cấu P mas ur r aS : gia tốc khối tâm của cơ cấu Pa 00 s Cân bằng cơ cấu bằng cách bố trí khối lợng các khâu sao cho khối tâm luôn luôn cố định Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 22 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  23. III. CÂN BNG MÁY 2. Cân bằng cơ cấu b. Ví dụ: Cân bằng cơ cấu tay quay – con trượt - Khối lượng các khâu m1, m2, m3 s r r r 2 l2 - Trọng tâm S1, S2, S3 đặt tại r1,, r 2 r 3 l1 rr rs1 1 1 2 s r 1 r rS r r r r2 l12 s r3 r r r r r3 l1 l 2 s 3 - Khối tâm cơ cấu r r rrr r r r r mrmrmr11 2 2 3 3 m1 s11 m 2 m 3 l msmlms22 3 2 3 3 r s m m m m ur r r m01s 1 m 2 m 3 l1 Để khối tâm cố định, rcs onst uur ur Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 23 m- 2sl 2 m 3 2 0 Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  24. III. CÂN BNG MÁY 2. Cân bằng cơ cấu b. Ví dụ: Cân bằng cơ cấu tay quay – con trượt s2 S s1 r rr mm23 rrsl11 m1 s11 m 2 m 3 l 0 m1 rr rr m s22 m l 0 m3 s 3 sl22 m2 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 24 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  25. VI. HIỆU SUT Định nghĩa - Hiệu suất (, %) là tỉ số giữa công có ích và tổng công mà máy tiêu thụ: AAAA  ci d ms 1 ms AAAd d d Aci: công có ích Ad: công phát động (công mà máy tiêu thụ) Ams: công của lực ma sát - Hiển nhiên 0  < 1 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 25 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  26. IV. HIỆU SUT Tên gọi Hiệu suất  Đợc che kín Để hở Bộ truyền bánh răng trụ 0,96  0,98 0,93  0,95 Bộ truyền động bánh răng côn 0,95  0,97 0,92  0,94 Bộ truyền trục vít Z1 = 1 0,70  0,75 Z1 = 2 0,75  0,82 Z1 = 4 0,87  0,92 Bộ truyền xích 0,95  0,97 0,90  0,93 Bộ truyền bánh ma sát 0,90  0,96 0,70  0,88 Bộ truyền đai 0,95  0,96 Một cặp ổ lăn 0,99  0,995 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. TrươngMột Quang cặp Trường ổ trượt - 26 -0,98  0,99 Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  27. IV. HIỆU SUT 1. Hệ thống khớp động, cơ cấu, máy, lắp nối tiếp Ad A1 A2 A3 An     A 1 2 3 n ci Ad: công đưa vào chuỗi động Aci: công lấy ra sau chuỗi động Ai: công còn lại sau khi qua thành phần có hiệu suất i. - Hiệu suất chuỗi nối tiếp AAAA AA  ci n n 13 21 AAAAAA d n 1 n 2 2 1 d An   nn.  1  2 .  1 Ai Ad i Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. TrươngA Quang Trường i 1 - 27 -  Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  28. IV. HIỆU SUT 1. Hệ thống khớp động, cơ cấu, máy, lắp nối tiếp Ví dụ Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường 3 2 3 2  = Aci / Ađ = đai x  x - 28br - = 0,95.0,99 Trường.0,97 ĐH Nông= Lâm 0,867 TPHCM
  29. IV. HIỆU SUT 2. Hệ thống khớp động, cơ cấu, máy, lắp song song  A 1 ci1 Ad: công đưa vào chuỗi động Acii: công còn lại sau khi qua thành phần có  A hiệu suất i A 2 ci2 d ĐC Hiệu suất chuỗi song song  A i cii n  Acii Aci i 1  A với  n cin A n A d  cii i 1 i n n A A  ci  ci n  i 1 i 1 . A  Đặc biệt: 1 = 2 = = n = c n A 1  ci c ci Khoa Cơ Khí – Côngi 1 Nghệ Ths. Trương Quang Trường  - 29 - i 1 c Trường ĐHc Nông Lâm TPHCM
  30. IV. HIỆU SUT 3. Hệ thống khớp động, cơ cấu, máy, lắp hỗn hợp ' ' A 2 3 ci1  '' '' A ĐC 1 2 3 ci2 ''' ''' A 2 3 ci3 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 30 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  31. IV. HIỆU SUT 3. Hệ thống khớp động, cơ cấu, máy, lắp hỗn hợp VD:  = ? Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 31 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
  32. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 32 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM