Силовое (кинетостатическое) исследование

Рычажного механизма

Силовое исследование диады (звенья 4, 5)

Задачей силового расчета механизма является определение реакций во всех кинематических парах и величины уравновешивающего момента (или уравновешивающей силы) на входном звене. Силовой расчет начинается с определения всех внешних сил (рабочих усилий, сил инерции, веса и т.п.), действующих на звенья механизма. Силовой расчет начинается с последней присоединенной группы Ассура и заканчивается расчетом входного звена механизма. Силовой расчет производится с учетом ускоренного движения методом кинетостатики. Метод основан на применении принципа Даламбера, при котором после добавления к внешним силам сил инерции механизм условно считается неподвижным и для определения неизвестных сил применяют уравнения статики. Силами трения при расчете ввиду их незначительности пренебрегаем.

Механизм глубинного насоса включает две группы Ассура и начальное звено (кривошип ОА). Силовой расчет механизма выполняем для заданного положения механизма (для этого положения построен и план ускорений).

На рисунке 7 представлена схема сил действующих на диаду (звенья 4, 5).

На ползун (звено 5) действуют силы тяжести поднимаемой жидкости  и штанги , которые направлены из центра масс звена 5 вертикально вниз (). Сила инерции звена 5 направлена противоположно ускорению центра масс звена () и определяется по зависимости:

, Н,                                                             (4.1)

где  - ускорение свободного падения, м/с².

 Н.

Реакция со стороны отброшенного звена 6 на звено 5 направлена перпендикулярно направляющей .

Реакция со стороны отброшенного звена 3 на звено 4 направлена вдоль звена 4, поскольку массой четвертого звена по заданию пренебрегаем ().

Согласно принципу Даламбера можно записать следующее векторное уравнение равновесия для диады звеньев 4 и 5:

.                                                            (4.2)

Усилия известные только по направлению подчеркиваем одной чертой, а известные по направлению и величине – двумя. Анализ векторного уравнения (4.2) показал, что неизвестны только два усилия по величине, и такое уравнение решается графически. Неизвестные реакции в кинематических парах диады (звенья 4 и 5) находим графически, путем построения плана сил.

Определим масштаб плана сил диады из следующего выражения:

,                                                                                        (4.3)

где =100 мм - отрезок на плане сил, изображающий .

Рисунок 7- Схема сил действующих на диаду №1 (звенья 4, 5)

.

План сил диады (звенья 4 и 5) в выбранном масштабе приведен на листе 2 графической части курсового проекта. В результате получены длины отрезков изображающих неизвестные реакции в кинематических парах диады. Измерив получившиеся отрезки и умножив их на масштаб построения, получаем величины реакций в кинематических парах:

Н;

 Н.

Реакции в кинематической паре Е равны между собой по абсолютной величине и равны реакции модулю реакции .

.                                                                                   (4.4)