DEFINICJA MASZYNY I PODZIAL MASZYNA wg Reuleaue jest to mechanizm lub zespol mechanizmow przeznaczony do wykonania zadanej pracy użytecznej związanych z procesem wytwarzania lub z przemiana energii Podzial: *maszyny produkcyjne *maszyny energetyczne wg Artobolewskiego jest to sztuczne urzadzenie przeznaczone do częściowego lub całkowitego zastepowania funkcji energetycznych fizjologicznych fizjologicznych intelektualnych człowieka Podzial: *energetyczne *technologiczne *transportowe *kontrolne i sterujące *informatyczne *cybernetyczne

Para kinematyczna to połączenie ruchowe dwóch członów mechanizmu. Para kinematyczna odbiera część stopni swobody członom przez nią związanym. Pary kinematyczne dzieli się na klasy w zależności od ilości więzów (dobranych stopni swobody) oraz w zależności od tego jakie rodzaju ruchu są przez parę dopuszczane lub ograniczane. P1 do p5

Funkcjonalny podział mechanizmów

Jest to podział ze względu na funkcje użyteczne mechanizmów, rodzaj zastosowań i

wykonywanych zadań technicznych. Ta klasyfikacja jest przydatna dla konstruktorów, natomiast

nieużyteczna do celów naukowych.

a) mechanizmy dźwigniowe

- czworobok przegubowy (four-bar linkage) (mechanizmy obrabiarek, strugarka

poprzeczna, mieszalniki – napęd od korby; drezyna, maszyna do szycia – napęd

od wahacza; żurawie wypadowe – dwuwahaczowe)

- korbowo – wodzikowy (crank-slider mechanism) (silniki, sprężarki tłokowe)- jarzmowe - suwak w ruchomej prowadnicy (napęd strugarek – przyspieszony

ruch jałowy, wolny ruch roboczy)b) mechanizmy śrubowe – zamiana ruchu obrotowego na posuwisty w kierunku osi

obrotu (zmiana wysięgu żurawia)

c) mechanizmy krzywkowe (cam mechanism) (napęd rozrządu w maszynach cieplnych,

maszyny włókienicze)

- krzywka-popychacz

d) krzywka talerzyk

Mechanizmy zębate, cierne, cięgnowe – przenoszenie ruchu obrotowego z jednego

wału na drugi – przekładnie (gears)

Wzór strukturalny

Wiąże się to z następującym wzorem strukturalnym:

gdzie: Hw – liczba dodatkowych parametrów więzów kinematycznych

n­_r – liczba ogniw ruchomych, p_i – liczba par kinematycznych i – tej klasy, gdzie i = 1, 2, 3, 4, 5.

Ruchliwość mechanizmu

Liczba stopni swobody względem nieruchomej podstawy, którą posiada dowolny

układ członów (łańcuch kinematyczny) jest miarą jego ruchliwości.

Ruchliwością mechanizmu „w” nazywamy liczbę więzów, które należałoby

narzucić na człony, aby łańcuch kinematyczny mechanizmu był nieruchomy

względem podstawy. Jest to zatem liczba stopni swobody mechanizmu wzglę-

dem podstawy.

Ruchliwość w jest równa liczbie napędów, które należy przyłożyć do łańcucha

kinematycznego, aby wykonywał on ściśle określony ruch czyli był mechanizmem.

w = 3n − 2 p1 − p2

Metody analityczne pozwalają na wyznaczenie analitycznych związków określających położenia, prędkości i przyspieszenia kątowe członów mechanizmów oraz tory, prędkości i przyspieszenia charakterystycznych punktów mechanizmu w funkcji czasu lub w funkcji położenia członów napędzających.

Metody kinematyki mechanizmów Metody wykreślne (graficzne i grafoanalityczne)

1) toru ocechowanego (metoda przybliżona, idea tej metody jest wykorzystywana w niektórych programach komputerowych),

2) chwilowego środka prędkości i chwilowego środka przyspieszeń,

4) rzutów prędkości,

5) prędkości i przyspieszeń obróconych,

6) biegunowych wykresów prędkości i przyspieszeń (metoda superpozycji, metoda planów prędkości i przyspieszeń,

7) różniczkowania wykresów czasowych (analiza i synteza mechanizmów krzywkowych).

Siła i moment równoważący członu napędowego

3n=p4+2p5= w

Równanie można interpretować następująco:

- 3n - liczba równań równowagi mechanizmu płaskiego o n członach ruchomych, ponieważ dla każ-

dego członu możemy napisać 3 warunki równowagi,

- p4 + 2p5 - liczba niewiadomych dotyczących reakcji więzów,

- w - liczba szukanych sił równoważących Pr lub momentów równoważących Mr przyłożonych do

członów napędzających, gdyż liczba członów napędzających jest równa ruchliwości mechanizmu

TARCIE

Na rysunku 3.4 siły R′, N′ i T′ oznaczają oddziaływanie ciała A na ciało B. W stosunku do reakcji R, N i T są one odpowiednio zgodne z prawem akcji i reakcji. Jeżeli stykające się powierzchnie są idealnie gładkie, to siła tarcia T jest równa zeru i wtedy działanie więzów sprowadza się tylko do reakcji normalnej N. Takie więzy nazywamy więzami bez tarcia lub więzami idealnymi.

Graniczna wartość siły tarcia zależy od wielu czynników, nie wszystkie z nich

są rozpoznane w zadowalającym stopniu. Do celów praktycznych wykorzystujemy,

sformułowane przez Coulomba na podstawie doświadczeń, prawa tarcia. Są one następujące:

1. Siła tarcia jest niezależna od wielkości stykających się ze sobą powierzchni

i zależy od ich rodzaju.

2. Wartość siły tarcia ciała znajdującego się w spoczynku może się zmieniać od

zera do wartości granicznej, wprost proporcjonalnej do nacisku normalnego.

3. Gdy ciało ślizga się po pewnej powierzchni, siła tarcia jest skierowana

przeciwnie do kierunku ruchu i jest mniejsza od wartości granicznej.

Z drugiego prawa wynika, że siła tarcia ciała pozostającego w spoczynku,

w zależności od układu sił działających na ciało, może przyjmować dowolną

wartość w zakresie między zerem a wartością graniczną. Zatem siła tarcia spełnia

nierówność:

0 , ≤ T ≤ Tg (b)

gdzie Tg jest graniczną siłą tarcia, taką że

T =mi N

Redukcja masy i masowego momentu bezwładności mechanizmu do członu napędowego

Proces zmniejszania liczby równań, poprzez rugowanie kolejnych niewiadomych przyspieszeń, nazywa się redukcją ukłądu. Redukcję można prowadzić aż do otrzymanania takiej liczby równań ruchu, jaka jest liczba stopni swobody układu. Współczynnik występujące przy przyspieszeniach w równaniach ruchu nazywa się masami zredukowanymi i zredukowanymi momentami bezwłądności. Masa zredukowana (mzred) jest wsółczynnikiem, któ®y jest mnożony przez przyspiesenie (p_i) a zredukowany moment bezwłądności (j_kzred) występuje przy przyspieszeniu kątowym (epsilon_k)

Dynamiczne równanie ruchu (różniczkowe równanie ruchu) – równanie różniczkowe, określające szybkość zmian pewnych wielkości fizycznych (np. prędkości, położenia) jako funkcję aktualnego stanu układu.

M*(d^2x/dt^2) = D*(x, dx/dt , t)

Sprawność mechaniczna maszyn jest określana jako stosunek energii

wykorzystanej w maszynie do energii doprowadzonej do tej maszyny w tym

samym czasie. Zwiększenie sprawności jest równoznaczne ze zmniejszeniem

zużycia energii. Dążenie do jak najwyższej sprawności wymaga redukcji strat.

Jest to realizowane poprzez dobór odpowiednich charakterystyk

(parametrów) konstrukcyjnych maszyny,

Warunki wyważania statycznego i dynamicznego mechanizmów dźwigniowych i mas wirujących

Wyrównoważanie (wyważanie) jest procesem polegającym na

dążeniu do poprawy rozkładu masy ciała w taki sposób, żeby wirowało ono

w swoich łożyskach bez niezrównoważonych sił odśrodkowych.

Niewywazenie statyczne kół jezdnych występuje wówczas , gdy środek koła nie leży na osi jego obrotu (rys.) Wyważenie statyczne polega więc na takim rozmieszczeniu masy koła, aby jego środek ciężkości znajdował się na osi obrotu. Niewyważenie dynamiczne występuje wówczas, gdy główna centralna oś bezwładności nie pokrywa się z osią obrotu (rys.). Wyważenie dynamiczne polega na takim rozmieszczeniu mas koła, aby jego główna oś bezwładności pokrywała się z osią obrotu.

DEFINICJA MASZYNY I PODZIAL MASZYNA wg Reuleaue jest to mechanizm lub zespol mechanizmow przeznaczony do wykonania zadanej pracy użytecznej związanych z procesem wytwarzania lub z przemiana energii

Podzial: *maszyny produkcyjne *maszyny energetyczne wg Artobolewskiego jest to sztuczne urzadzenie przeznaczone do częściowego lub całkowitego zastepowania funkcji energetycznych fizjologicznych fizjologicznych intelektualnych człowieka Podzial: *energetyczne *technologiczne *transportowe *kontrolne i sterujące *informatyczne *cybernetyczne

Para kinematyczna to połączenie ruchowe dwóch członów mechanizmu. Para kinematyczna odbiera część stopni swobody członom przez nią związanym. Pary kinematyczne dzieli się na klasy w zależności od ilości więzów (dobranych stopni swobody) oraz w zależności od tego jakie rodzaju ruchu są przez parę dopuszczane lub ograniczane. P1 do p5

Funkcjonalny podział mechanizmów

Jest to podział ze względu na funkcje użyteczne mechanizmów, rodzaj zastosowań i

wykonywanych zadań technicznych. Ta klasyfikacja jest przydatna dla konstruktorów, natomiast

nieużyteczna do celów naukowych.

a) mechanizmy dźwigniowe

- czworobok przegubowy (four-bar linkage) (mechanizmy obrabiarek, strugarka

poprzeczna, mieszalniki - napęd od korby; drezyna, maszyna do szycia - napęd

od wahacza; żurawie wypadowe - dwuwahaczowe)

- korbowo - wodzikowy (crank-slider mechanism) (silniki, sprężarki tłokowe)

- jarzmowe- suwak w ruchomej prowadnicy (napęd strugarek - przyspieszony

ruch jałowy, wolny ruch roboczy)

b) mechanizmy śrubowe - zamiana ruchu obrotowego na posuwisty w kierunku osi

obrotu (zmiana wysięgu żurawia)

c) mechanizmy krzywkowe (cam mechanism) (napęd rozrządu w maszynach cieplnych,

maszyny włókienicze)

- krzywka-popychacz

d) krzywka talerzyk

Mechanizmy zębate, cierne, cięgnowe - przenoszenie ruchu obrotowego z jednego

wału na drugi - przekładnie (gears)

Wzór strukturalny

Wiąże się to z następującym wzorem strukturalnym:

gdzie: Hw - liczba dodatkowych parametrów więzów kinematycznych

n­_r - liczba ogniw ruchomych, p_i - liczba par kinematycznych i - tej klasy, gdzie i = 1, 2, 3, 4, 5.

Ruchliwość mechanizmu

Liczba stopni swobody względem nieruchomej podstawy, którą posiada dowolny

układ członów (łańcuch kinematyczny) jest miarą jego ruchliwości.

Ruchliwością mechanizmu „w” nazywamy liczbę więzów, które należałoby

narzucić na człony, aby łańcuch kinematyczny mechanizmu był nieruchomy

względem podstawy. Jest to zatem liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy.

Ruchliwość w jest równa liczbie napędów, które należy przyłożyć do łańcucha

kinematycznego, aby wykonywał on ściśle określony ruch czyli był mechanizmem.

w = 3n − 2 p1 − p2

Metody analityczne pozwalają na wyznaczenie analitycznych związków określających położenia, prędkości i przyspieszenia kątowe członów mechanizmów oraz tory, prędkości i przyspieszenia charakterystycznych punktów mechanizmu w funkcji czasu lub w funkcji położenia członów napędzających.

Metody kinematyki mechanizmów

Metody wykreślne (graficzne i grafoanalityczne)

1) toru ocechowanego (metoda przybliżona, idea tej metody jest wykorzystywana w niektórych programach komputerowych),

2) chwilowego środka prędkości i chwilowego środka przyspieszeń,

4) rzutów prędkości,

5) prędkości i przyspieszeń obróconych,

6) biegunowych wykresów prędkości i przyspieszeń (metoda superpozycji, metoda planów prędkości i przyspieszeń,

7) różniczkowania wykresów czasowych (analiza i synteza mechanizmów krzywkowych).

Siła i moment równoważący członu napędowego

3n=p4+2p5= w

Równanie można interpretować następująco:

- 3n - liczba równań równowagi mechanizmu płaskiego o n członach ruchomych, ponieważ dla każ-

dego członu możemy napisać 3 warunki równowagi,

- p4 + 2p5 - liczba niewiadomych dotyczących reakcji więzów,

- w - liczba szukanych sił równoważących Pr lub momentów równoważących Mr przyłożonych do

członów napędzających, gdyż liczba członów napędzających jest równa ruchliwości mechanizmu

TARCIE

Na rysunku 3.4 siły R′, N′ i T′ oznaczają oddziaływanie ciała A na ciało B. W stosunku do reakcji R, N i T są one odpowiednio zgodne z prawem akcji i reakcji. Jeżeli stykające się powierzchnie są idealnie gładkie, to siła tarcia T jest równa zeru i wtedy działanie więzów sprowadza się tylko do reakcji normalnej N. Takie więzy nazywamy więzami bez tarcia lub więzami idealnymi.

Graniczna wartość siły tarcia zależy od wielu czynników, nie wszystkie z nich

są rozpoznane w zadowalającym stopniu. Do celów praktycznych wykorzystujemy,

sformułowane przez Coulomba na podstawie doświadczeń, prawa tarcia. Są one następujące:

1. Siła tarcia jest niezależna od wielkości stykających się ze sobą powierzchni

i zależy od ich rodzaju.

2. Wartość siły tarcia ciała znajdującego się w spoczynku może się zmieniać od

zera do wartości granicznej, wprost proporcjonalnej do nacisku normalnego.

3. Gdy ciało ślizga się po pewnej powierzchni, siła tarcia jest skierowana

przeciwnie do kierunku ruchu i jest mniejsza od wartości granicznej.

Z drugiego prawa wynika, że siła tarcia ciała pozostającego w spoczynku,

w zależności od układu sił działających na ciało, może przyjmować dowolną

wartość w zakresie między zerem a wartością graniczną. Zatem siła tarcia spełnia

nierówność:

0 , ≤ T ≤ Tg (b)

gdzie Tg jest graniczną siłą tarcia, taką że

T =mi N

Redukcja masy i masowego momentu bezwładności mechanizmu do członu napędowego

Proces zmniejszania liczby równań, poprzez rugowanie kolejnych niewiadomych przyspieszeń, nazywa się redukcją ukłądu. Redukcję można prowadzić aż do otrzymanania takiej liczby równań ruchu, jaka jest liczba stopni swobody układu. Współczynnik występujące przy przyspieszeniach w równaniach ruchu nazywa się masami zredukowanymi i zredukowanymi momentami bezwłądności. Masa zredukowana (mzred) jest wsółczynnikiem, któ®y jest mnożony przez przyspiesenie (p_i) a zredukowany moment bezwłądności (j_kzred) występuje przy przyspieszeniu kątowym (epsilon_k)

Dynamiczne równanie ruchu (różniczkowe równanie ruchu) - równanie różniczkowe, określające szybkość zmian pewnych wielkości fizycznych (np. prędkości, położenia) jako funkcję aktualnego stanu układu.

M*(d^2x/dt^2) = D*(x, dx/dt , t)

Sprawność mechaniczna maszyn jest określana jako stosunek energii

wykorzystanej w maszynie do energii doprowadzonej do tej maszyny w tym

samym czasie. Zwiększenie sprawności jest równoznaczne ze zmniejszeniem

zużycia energii. Dążenie do jak najwyższej sprawności wymaga redukcji strat.

Jest to realizowane poprzez dobór odpowiednich charakterystyk

(parametrów) konstrukcyjnych maszyny,

Warunki wyważania statycznego i dynamicznego mechanizmów dźwigniowych i mas wirujących

Wyrównoważanie (wyważanie) jest procesem polegającym na

dążeniu do poprawy rozkładu masy ciała w taki sposób, żeby wirowało ono

w swoich łożyskach bez niezrównoważonych sił odśrodkowych.

Niewywazenie statyczne kół jezdnych występuje wówczas , gdy środek koła nie leży na osi jego obrotu (rys.)

Wyważenie statyczne polega więc na takim rozmieszczeniu masy koła, aby jego środek ciężkości znajdował się na osi obrotu.

Niewyważenie dynamiczne występuje wówczas, gdy główna centralna oś bezwładności nie pokrywa się z osią obrotu (rys.).

Wyważenie dynamiczne polega na takim rozmieszczeniu mas koła, aby jego główna oś bezwładności pokrywała się z osią obrotu.