Bài giảng Nguyên lý máy - Lê Cung (Phần 5)

Nội dung text: Bài giảng Nguyên lý máy - Lê Cung (Phần 5)

1. • Dễ dàng chứng minh đ−ợc rằng: Khi giữ nguyên ωtb và tăng momen quán tính thay thế JT , thêm một l−ợng Jd với Jd = hằng số (momen quán tính thay thế lúc này bằng JJJTTd=+) thì hệ số không đều δ sẽ giảm xuống. t E’ E 2 ∆E(J ) hay E’(J’ ) T T t 1 Hình 6.6 Ψ’max Ψ’min JT Hình 6.7 O Ψmin Ψmax a E E’ ∆E(JT) hayE’(J’T) O’ J đ b [Ψmax] JT [Ψmin] O’ H • Trong tr−ờng hợp MTĐ và MTC chỉ phụ thuộc vào góc quay ϕ : MMTD= TD ()ϕ ; MMTC= TC ()ϕ có thể dùng đồ thị ∆EJ()T để chứng minh nh− sau : 9 Khi tăng JT thêm một l−ợng Jđ với Jđ = hằng số (tức là momen quán tính thay thế lúc này bằng J’T = JT + Jđ), vận tốc góc ω1 của khâu dẫn có thể bị thay đổi, nh−ng do JT chỉ phụ thuộc ϕ , nên đồ thị JT ()ϕ không đổi dạng, chỉ có trục ϕ dời về phía trái một l−ợng Jđ (hình 6.5). ,, , Đồ thị E()JT trở thành EJ()T . Vận tốc ω1 của khâu dẫn trở thành ω 1 . 9 Do momen thay thế MT = MTĐ + MTC chỉ phụ thuộc vào góc quayϕ , nên đồ thị ∆E()ϕ không thay đổi. 9 Từ đó suy ra rằng đồ thị ∆EJ()T và EJ()T không đổi dạng. Chỉ có trục E’ của đồ thị ,, ,, EJ()T dời về phía trái một l−ợng Jđ. Gốc O’ của đồ thị EJ()T nằm tại một vị trí xác định trên trục E’ (hình 6.6). Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 72
2. 9 Từ O kẻ hai tiếp tuyến d−ới t1 và trên t2 với đồ thị EJ()T , suy đ−ợc hai góc ΨΨmin, max ứng với các cực trị ωmin,ω max của ω1 (hình 6.6). 9 Gọi at=∩1 trục E’, bt=∩2 trục E’. Ta xét ba tr−ờng hợp sau : ƒ Tr−ờng hợp O’ thuộc nửa đ−ờng thẳng ay+ : ,, ,, Từ O’ kẻ hai tiếp tuyến d−ới và trên với đồ thị EJ()T , ta suy ra đ−ợc hai góc ΨΨmin, max ứng ,, , với các cực trị ωmin,ω max của ω1 . ,, , , , ωω11max++ min ω 1 max ω 1 min Ta thấy : Ψ Ψmin min ⇒ ωmax ω min , do vậy có thể giữ nguyên giá trịωtb . ,, , ωω11max−− min ωω 1 max 1 min Khi ωtb đ−ợc giữ nguyên thì : δ = <=δ ωωtb tb Tức là hệ số không đều δ đã giảm xuống. • Biện pháp làm đều chuyển động máy Từ chứng minh trên, ta thấy rằng : Để hệ số không đều giảm xuống, cần tăng momen quán tính thay thế JT thêm một l−ợng Jđ với Jđ = hằng số. Muốn vậy phải lắp trên khâu dẫn (hay trên khâu có tỷ số truyền cố định đối với khâu dẫn) một khối l−ợng phụ gọi là bánh đà. Giá trị momen quán tính Jđ của bánh đà phải đ−ợc chọn sao cho: δ ≤ [δ ] . Ta sẽ xét tr−ờng hợp giới hạn : δ = [δ ] . 2) Xỏc định momen quỏn tớnh của bỏnh đà • Tr−ờng hợp MTĐ và MTC chỉ phụ thuộc vào góc quay ϕ : MMTD= TD ()ϕ , MMTC= TC ()ϕ , có thể dùng đồ thị ∆EJ()T để xác định momen quán tính của bánh đà (ph−ơng pháp này đ−ợc gọi là ph−ơng pháp Vit-ten-bauơ). • Số liệu cho tr−ớc Đồ thị MMTD= TD ()ϕ , MMTC= TC ()ϕ , JJTT= ()ϕ . Cho thêmωtb và [δ ] . • Giả sử bánh đà có momen quán tính Jđ đ−ợc lắp vào khâu dẫn. Khi lắp bánh đà vào khâu dẫn, momen quán tính thay thế JT sẽ tăng thêm một l−ợng Jđ với Jđ = hằng số : J’T = Jđ + JT. Vận tốc góc ω1 có thể bị thay đổi, nh−ng do JT chỉ phụ thuộc vào góc quayϕ , do đó đồ thị JT ()ϕ không đổi dạng, chỉ có trục hoành dời về bên trái một l−ợng Jđ. Do MT chỉ phụ thuộc góc quayϕ nên đồ thị ∆E()ϕ và E()ϕ cũng không đổi dạng (hình 6.5). • Từ đó suy ra rằng đồ thị ∆E()JT và E()JT cũng không đổi dạng : đồ thị ∆E()JT và ,, ,, EJ()T tr−ớc và sau khi lắp bánh đà có dạng nh− nhau. Trục E’ của EJ()T dời về bên trái so ,, với trục ∆E một l−ợng là Jđ. Gốc O’ của đồ thị EJ()T nằm tại một vị trí nào đó trên trục E’. • Do vậy, momen quán tính của bánh đà đ−ợc xác định bằng cách : Từ gốc O’ của đồ thị ,, EJ()T hạ đoạn thẳng O’H vuông góc với trục E’. Momen quán tính của bánh đà : , JOHdJ= .à Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 73
3. , ,, • Cách xác định gốc O của đồ thị EJ()T ,, Nếu biết tr−ớc đồ thị EJ()T và gốc O’ của đồ thị này, có thể suy ra các góc [ΨΨmax],[ min ] t−ơng ứng với các cực trị cho phép [ωωmax],[ min ] của vận tốc góc ω1()ϕ của khâu dẫn : Từ ,, gốc O’, kẻ hai tiếp tuyến trên và d−ới với đồ thị EJ()T , [ΨΨmax],[ min ]chính là góc hợp bởi hai tiếp tuyến nói trên với trục hoành. ,, Ng−ợc lại, nhờ biết tr−ớc đồ thị EJ()T , nh−ng ch−a biết gốc O’, có thể xác định gốc O’ nh− ,, sau : Kẻ hai tiếp tuyến trên t2 và d−ới t1 với đồ thị EJ()T , lần l−ợt hợp với trục hoành góc ,, [ΨΨmax],[ min ]. Giao điểm của hai tiếp tuyến trên chính là gốc O’ của đồ thị EJ()T (hình 6.7). • Cách xác định [ΨΨmax],[ min ] Giá trị [ΨΨmax],[ min ] t−ơng ứng với các cực trị cho phép của ω1()ϕ và với hệ số không đều cho phép [δ ] . ⎡⎤àJ 2 Thế mà : tg ⎢⎥Ψ=max[]ω 1max ⎣⎦min2àE min 2 ⎡⎤àJ 2 ⎡⎤[]δ ⇒ tg ⎢⎥Ψ=max ωtb ⎢⎥1 ± với [δ ] <<1 ⎣⎦min 22àE ⎣⎦ ⎡⎤àJ 2 ⇒ tg ⎢⎥Ψ=max ωtb ()1 ±[]δ ⎣⎦min 2àE • Trình tự xác định momen quán tính của bánh đà bằng đồ thị ∆EJ()T : Tóm lại, có thể xác định momen quán tính của bánh đà theo trình tự sau : + Cộng hai đồ thị MMTD= TD ()ϕ ; MMTC= TC ()ϕ , ta đ−ợc đồ thị MT ()ϕ . + Tích phân đồ thị MT ()ϕ suy đ−ợc đồ thị A()ϕ . Đây cũng chính là đồ thị ∆E()ϕ . + Khử ϕ từ hai đồ thị JT ()ϕ và ∆E()ϕ suy đ−ợc đồ thị ∆E()JT . ⎡⎤àJ 2 + Tính [ΨΨmax],[ min ] theo biểu thức tg ⎢⎥Ψ=max ωtb ()1 ±[]δ . ⎣⎦min 2àE ,, + Kẻ hai tiếp tuyến trên t2 và d−ới t1 với đồ thị EJ()T (hay cũng chính là đồ thị ∆EJ()T ), lần l−ợt hợp với trục hoành góc [ΨΨmax],[ min ] , + Gọi Ott=∩12. Hạ O’H vuông góc với trục tung của đồ thị ∆EJ()T , Ta có : JOHdJ= .à • Ghi chú 9 Ph−ơng pháp Vittenbauơ chỉ đ−ợc dùng để xác định momen quán tính của bánh đà trong tr−ờng hợp MTĐ và MTC chỉ phụ thuộc vào góc quay ϕ . 9 Tr−ờng hợp MTĐ và MTC có phụ thuộc vào vận tốc góc ω1 của khâu dẫn, không thể dùng ph−ơng pháp này để tính bánh đà. Bởi vì, trong tr−ờng hợp này, khi lắp bánh đà vào khâu dẫn, vận tốc góc ω1 đã bị thay đổi, các đồ thị MTĐ và MTC cũng bị thay đổi theo, dạng của đồ thị ,, EJ()T không còn giống dạng đồ thị ∆E()JT nữa, nghĩa là ta không thể xác định đ−ợc dạng ,, của đồ thị EJ()T , không thể kẻ hai tiếp tuyến nh− trên hình 6.7 để tìm gốc O’ và xác định momen quán tính của bánh đà. Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 74
4. 9 Tr−ờng hợp bánh đà đ−ợc lắp trên khâu thứ i có tỷ số truyền cố định đối với khâu dẫn, thì momen quán tính Jd tìm đ−ợc trên đây chính là momen quán tính thay thế của bánh đà về khâu i dẫn. Momen quán tính thực Jd của bánh đà đ−ợc tính nh− sau : 2 i ⎛⎞ω1 JJdd= ⎜⎟ ⎝⎠ωi Trong đó : ωi là vận tốc góc của khâu thứ i có lắp bánh đà. Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 75
5. Chương VII HIỆU SUẤT Đ1. Khỏi niệm về hiệu suất • Ta đã biết rằng khi máy chuyển động bình ổn, sau từng khoảng thời gian bằng chu kỳ động lực học Φω của máy, công động cung cấp cho máy và công cản mà máy tiêu hao phải cân bằng nhau: AĐC=−A Thế mà : AACMS=+ ACI Với : ACI và AMS lần l−ợt là công dùng để khắc phục các lực cản có ích và công tiêu hao bởi các lực ma sát trong các khớp động trong một chu kỳ động lực học của máy. Do đó : AAAĐMS=−() + CI Nh− vậy, công động cung cấp cho máy một phần đ−ợc dùng để khắc phục các lực cản có ích, phần còn lại tiêu hao do ma sát trong các khớp động. • Để đánh giá hiệu quả sử dụng công động của máy, ng−ời ta sử dụng hiệu suất η: A η = CI (7.1) AĐ AĐ − AMS • Do AAAĐMS=−() + CI ⇒ AACI =−AĐ MS ⇒ η = AĐ A ⇒ η =−1 MS (7.2) AĐ A • Gọi ϕ = MS là hệ số tổn thất, ta có : η =1−ϕ (7.3) AĐ • Trong cơ cấu, công của lực ma sát luôn luôn khác không, do đó từ (7.2) suy ra: η AMS , do đó từ (7.2) suy ra: η > 0 . Tóm lại: 01≤<η Khi tính toán nếu hiệu suất η < 0 thì điều này chứng tỏ rằng cơ cấu đang rơi vào trạng thái tự hãm. Đ2. Hiệu suất của một chuỗi khớp động (hay chuỗi cơ cấu) Hiệu suất của từng khớp động có thể xác định bằng thực nghiệm hay tính toán. Trong các tài liệu kỹ thuật, th−ờng cho tr−ớc hiệu suất của các khớp động thông dụng, ví dụ hiệu suất của một cặp bánh răng, của ổ bi Làm thế nào để xác định hiệu suất của một chuỗi khớp động hay của một chuỗi cơ cấu ? 1) Trường hợp chuỗi khớp động nối tiếp Xét một chuỗi gồm n khớp động nối tiếp (hình 7.1). Gọi ηi là hiệu suất của khớp động thứ i. 9 Xét khớp động thứ 1 : Gọi AĐ là công động cung cấp. Công có ích nhận đ−ợc là A1 . Hiệu A1 suất của khớp : η1 = . AĐ Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 76
6. 9 Với khớp động thứ 2, công cung cấp là A1 , công có ích nhận đ−ợc là A2 . Hiệu suất của A2 khớp động : η2 = . A1 9 Với khớp động thứ n, công cung cấp là An−1 , công có ích nhận đ−ợc là ACI . Hiệu suất của ACI khớp : ηn = . An−1 9 Với chuỗi khớp động, cung cung cấp là AĐ , công có ích nhận đ−ợc là ACI . Do đó, hiệu suất của chuỗi khớp động nối tiếp : n AAAAAci ci n-1 2 1 ηn == . . ⇒ η =ηη12. ηn ⇒ η = ∏ηi AAAĐn-21Đn−1 AA i=1 AD An−1 ACI η1 η2 ηn Hỡnh 7.1 2) Trường hợp chuỗi khớp động song song Xét một chuỗi gồm n khớp động song song , (hình 7.2). A1 A1 η1 Gọi ηi là hiệu suất của khớp động thứ i. , , A2 9 Với khớp động thứ i: Công cung cấp Ai , η2 A2 công có ích nhận đ−ợc Ai . Hiệu suất của khớp: A A A η = i D CI i A, A, i n−1 η A 9 Với toàn bộ chuỗi khớp động : Công suất n−1 n−1 A, n n A n , i ηn An−2 cung cấp AAđ = ∑ i ⇒ Ađ = ∑ . Công i=1 i=1 ηi n Hỡnh 7.2 suất có ích nhận đ−ợc AAci = ∑ i . i=1 n n A A A ∑ i ∑ i Do đó, kiệu suất của chuỗi khớp động song song: η ==CI i=1 =i=1 A nnAA Đ ∑ ii∑ ii==11ηiiη 3) Trường hợp chuỗi khớp động hỗn hợp Xét tr−ờng hợp tổng quát : Hệ thống gồm m chuỗi khớp động nối tiếp bố trí song song với nhau (hình 7.3). Mỗi chuỗi khớp động nối tiếp gồm n khớp động. m m , 9 Với toàn bộ hệ thống: Công cung cấp : AAđ = ∑ j , công có ích nhận đ−ợc : AACI = ∑ j j=1 j=1 m m A ∑ j ∑ Aj ACI j=1 j=1 Hiệu suất của hệ thống : η ==mm = (7.4) AD ,, ∑ AAjj∑ jj==11 Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 77
7. , 9 Với chuỗi khớp động nối tiếp thứ j : Công cung cấp : Aj , công có ích nhận đ−ợc : Aj . A A j , j Hiệu suất của chuỗi khớp động nối tiếp thứ j : η j = , . Suy ra : Aj = . Aj η j Gọi ηij là hiệu suất của mỗi khớp động trong chuỗi nối tiếp thứ j (i = 1, , n), ta có: n η jij= ∏η . i=1 AA , jj Do đó : Aj ==n (7.5) η j ∏ηij i=1 m A A ∑ j Thay (7.5) vào (7.4), suy ra : η ==CI j=1 m AD Aj ∑ n j=1 ∏ηij i=1 , A1 A1 η11 ηi1 ηn1 , Aj AD η η A η1 j ij nj A CI j A, m η η η A 1m im nm m Hỡnh 7.3 Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 78
8. Chương VIII ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY Đ1. Đặt vấn đề • Để máy chuyển động bình ổn, sau một khoảng thời gian nhất định, công động và công cản phải cân bằng nhau : AAD = C . Khi đó vận tốc góc ω1 của khâu dẫn biến thiên có chu kỳ xung quanh một giá trị trung bình ωtb xác định. Nếu biên độ dao động của ω1 v−ợt quá giá trị cho phép, thì phải dùng bánh đà để làm đều chuyển động máy. Đây là nội dung của bài toán làm đều chuyển động thực của máy. • Tuy nhiên, trong quá trình làm việc, tải trọng của máy có thể biến thiên bất th−ờng. Khi đó công động và công cản không cân bằng nhau nữa, chuyển động của máy sẽ mất bình ổn. Để bảo đảm chuyển động của máy luôn luôn bình ổn, mặc dù có sự thay đổi bất th−ờng của tải trọng, phải dùng biện pháp điều chỉnh tự động để điều chỉnh công động cung cấp cho máy sao cho công động và công cản trở lại cân bằng nhau. • Điều chỉnh tự động chuyển động của máy là một lĩnh vực hẹp của lý thuyết điều chỉnh tự động. • Có thể dùng các bộ điều chỉnh khác nhau dùng đến các thiết bị điện, điện tử hay cơ khí, ở đây, chỉ giới thiệu bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm là loại chỉ dùng các thiết bị cơ khí. Bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm đ−ợc sử dụng rộng rãi trong các động cơ nổ. Đ2. Bộ điều chỉnh vận tốc ly tõm trực tiếp 1) Cấu tạo x O Bộ điều chỉnh vận tốc ly C tâm trực tiếp bao gồm các phần tử sau đây (hình 8.1) : (6) Trục quay OO (2) (1) B Cơ cấu tay quay con tr−ợt Hình 8.1 kép ABCD mang quả nặng ω0 A. A F Hệ thống cánh tay đòn D (3) G EFGH. Van V. E ống dẫn chất sinh công. z Lò xo. H O (4) V (5) 2) Nguyờn lý làm việc • Trục quay OO đ−ợc nối với khâu dẫn của máy bằng một cơ cấu có tỷ số truyền không đổi, do đó vận tốc góc trung bình của trục quay OO tỷ lệ với vận tốc góc trung bình ω1 của khâu dẫn. • Khi máy chuyển động bình ổn, trục OO có vận tốc góc trung bình là ω0 . 2 Lúc này, lực ly tâm do các quả nặng A : PmxAA= 2 ω0 Với : mA : khối l−ợng của quả nặng A x : khoảng cách từ tâm quả nặng A đến trục OO. • Lực ly tâm PA có xu h−ớng kéo quả nặng A đi lên và đ−ợc gọi là lực nâng. Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 79
9. Trọng l−ợng quả nặng, trọng l−ợng các khâu, lực phục hồi của lò xo có xu h−ớng kéo quả nặng đi xuống. Các lực này đ−ợc gọi là lực hạ. D−ới tác động của lực nâng và lực hạ, quả nặng A hay cơ cấu sẽ có một vị trí cân bằng nhất định, ứng với một giá trị của lực nâng PA hay ứng với một vị trí nhất định của con tr−ợt D (xác định bằng tọa độ z). Vị trí cân bằng này ứng với một giá trị nhất định của ω0 . • Khi có sự thay đổi bất th−ờng của tải trọng bên ngoài, ví dụ khi tải trọng tăng. Khi đó công cản AC mà máy tiêu thụ tăng lên, vận tốc ω0 giảm xuống, khiến lực nâng PA giảm xuống, làm cho quả nặng A và con tr−ợt D đi xuống, thông qua hệ thống cánh tay đòn EFGH mở rộng van V, tăng thêm chất sinh công đi vào động cơ. Nhờ đó công động AĐ cung cấp cho máy tăng lên, sự cân bằng giữa công động và công cản đ−ợc phục hồi, vận tốc gócω0 trở lại ổn định (hình 8.2). 3) Một số khỏi niệm cơ bản Hãy làm quen với một vài khái niệm cơ bản dùng trong lý thuyết điều khiển tự động : + Động cơ nổ đ−ợc gọi đối t−ợng cần điều chỉnh + Vận tốc góc ω0 của trục quay OO đ−ợc gọi là thông số cần điều chỉnh + Sự thay đổi bất th−ờng của tải trọng bên ngoài đ−ợc gọi là kích động + Sự sai lệch của thông số điều chỉnhω0 so với giá trị ban đầu đ−ợc gọi là tín hiệu điều chỉnh + Con tr−ợt D và cơ cấu tay quay con tr−ợt kép ABCD có nhiệm vụ phát hiện sự sai lệch của thông số điều chỉnh so với yêu cầu đ−ợc gọi là phần tử nhạy + Hệ thống cánh tay đòn EFGH chịu tác động của phần tử nhạy và có nhiệm vụ đóng mở van V, điều chỉnh chất sinh công đi vào động cơ, để đ−a thông số điều chỉnh trở về giá trị yêu cầu, đ−ợc gọi là phần tử chấp hành. + Hệ thống gồm bộ điều chỉnh tự động và đối t−ợng cần điều chỉnh (động cơ) đ−ợc gọi là hệ điều chỉnh tự động. 4) Ưu nhược điểm của bộ điều chỉnh vận tốc ly tõm trực tiếp Bộ điều chỉnh vừa nêu trên đây đ−ợc gọi là bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm trực tiếp. Sở dĩ có tên gọi nh− vậy, bởi vì phần tử nhạy của bộ điều chỉnh này đ−ợc nối trực tiếp với phần tử chấp hành. • −u điểm Bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm trực tiếp có kết cấu đơn giản. • Nh−ợc điểm - Bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm trực tiếp không nhạy với các tín hiệu nhỏ : Công phát sinh do sự biến thiên của lực quán tính PA khi ω0 thay đổi, vừa dùng để nâng hạ các quả nặng (tức là cung cấp năng l−ợng cho phần tử nhạy), vừa đ−ợc dùng để đóng mở ω0 van V (tức là dẫn động phần tử chấp hành). cũ Do đó, khi kích động không đủ lớn, năng ω0 l−ợng nói trên không đủ để dẫn động phần ∆ω ≠0 tử chấp hành, hệ thống sẽ không hoạt 0 động. ω’0 mới - Bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm trực tiếp để lại một sai số tĩnh khác không sau quá t trình điều chỉnh: Khi chuyển động bình ổn mới đ−ợc xác lập, công cản AC và do vậy công động AĐ chuyển tiếp đã khác tr−ớc, do đó vị trí van V và con Hình 8.2 tr−ợt D cũng phải khác tr−ớc. Vì mỗi vị trí của con tr−ợt D ứng với một vận tốc ω0 Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 80
10. nhất định, nên trong chế độ chuyển động bình ổn mới đ−ợc tái lập, vận tốcω0 đã có một trị số , , , ω0 khác tr−ớc : ω00≠ ω . Sai số ∆=ω ωω00 − đ−ợc gọi là sai số tĩnh : ∆≠ω 0 (hình 8.2). Đ3. Cỏc bộ điều chỉnh vận tốc ly tõm giỏn tiếp 9 Để khắc phục nh−ợc điểm không nhạy với các tín hiệu nhỏ của bộ điều chỉnh trực tiếp, ng−ời ta dùng bộ điều chỉnh gián tiếp, trong đó năng l−ợng dẫn động phần tử chấp hành không lấy trực tiếp từ phần tử nhạy mà thông qua một phần tử khuyếch đại. 9 Trong các bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm gián tiếp, phần tử khuyếch đại là một hệ thống thủy lực còn đ−ợc gọi là động cơ trợ động. 1) Bộ điều chỉnh vận tốc ly tõm giỏn tiếp phi tĩnh a) Cấu tạo Khác với bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm trực tiếp ở chỗ có thêm một hệ thống thuỷ lực gồm píttông 1 và 2 chuyển động trong các xi lanh 1 và 2 chứa dầu và các ống dẫn a, b, c, d , e (hình 8.3). b) Nguyờn lý làm việc O • Khi máy chuyển động bình C ổn, cơ cấu có một vị trí cân bằng nhất định ứng với một vị trí nhất Hình 8.3 định của con tr−ợt D, ứng với B ω một vận tốc góc trung bình ω0 A nhất định của trục quay OO. Khi O D đó píttông nằm ở vị trí đóng kín 1 a các cửa d, e. Các khoang của E xilanh 2 đ−ợc tức dầu, sẽ đ−ợc b giữ ở một vị trí xác định, ứng với O một vị trí xác định của van V. • Khi có sự thay đổi bất th−ờng của tải trọng bên ngoài, ví dụ khi d tải trọng tăng. Khi đó công cản c AC mà máy tiêu thụ tăng lên, vận tốc ω giảm xuống, khiến 0 e lực nâng PA giảm xuống, làm píttông 2 píttông 1 cho quả nặng A và con tr−ợt D F xi lanh 2 G xi lanh 1 đi xuống, thông qua hệ thống cánh tay đòn EFGH kéo píttông 1 đi xuống, cửa a thông với d, H cửa e thông với c, dầu cao áp từ ống a đi qua ống d vào khoang trên của xilanh 2, dầu ở mặt d−ới V của píttông 2 theo ống e và c thoát ra ngoài. Nhờ đó píttông 2 đi xuống, thông qua hệ thống cánh tay đòn EFGH mở rộng van V, tăng thêm chất sinh công đi vào động cơ, khiến công động AĐ cung cấp cho máy tăng lên, một mặt phục hồi sự cân bằng giữa công động và công cản, vận tốc gócω0 tăng trở lại. Mặt khác, khi vận tốc góc ω0 bắt đầu tăng trở lại, lực nâng PA tăng lên, con tr−ợt D và píttông 1 đi lên trở lại, đóng dần hai cửa d, e. Chỉ khi nào píttông 1 trở về vị đóng kín hoàn toàn hai cửa d, e (vị trí ban đầu) thì píttông 2 mới thôi đi xuống và van V mới ngừng hẳn, không mở rộng nữa. c) Ưu nhược điểm • −u điểm Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 81
11. - Bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm gián tiếp phi tĩnh nhạy với những tín hiệu ω0 nhỏ, bởi vì năng l−ợng để dẫn động ∆ω0 = 0 phần tử chấp hành không lấy trực cũ mới tiếp từ phần tử nhạy mà thông qua phần tử khuyếch đại. ω ω’ - Bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm gián 0 0 tiếp phi tĩnh không để lại sai số tĩnh : , t ∆=ωω00 − ω =0. Thật vậy, khi chế độ chuyển động bình ổn mới đ−ợc xác lập, công cản AC và do vậy công chuyển tiếp động AĐ đã khác tr−ớc, do đó vị trí van V cũng khác tr−ớc. Tuy nhiên vị Hình 8.4 trí píttông 1 vẫn nằm tại vị trí đóng kín các cửa d và e, nghĩa là vẫn nh− trong chế độ bình ổn ban đầu, do đó vị trí của con tr−ợt D , , cũng nh− vận tốc góc ω0 vẫn không khác tr−ớc : ω00= ω tức là sai số tĩnh ∆=ωω00 − ω =0 (hình 8.4). • Nh−ợc điểm Trong bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm gián tiếp phi tĩnh có thể xảy ra hiện t−ợng mất ổn định động lực học : Thật vậy, khi công động AĐ tăng lên để phục hồi chế độ chuyển động bình ổn thì ω0 hiện đang giảm tăng trở lại, làm cho píttông 1 đi lên trở lại, trở về vị trí đóng kín hai cửa d và e. Chỉ khi nào píttông 1 đóng kín hoàn toàn hai cửa d và e thì van V mới ngừng hẳn, không mở rộng nữa. Tuy nhiên, do có quán tính, van V có thể đã mở quá mức cần thiết, làm cho AĐ lớn AC, quá trình điều chỉnh ng−ợc lại có thể xảy ra, khiến cho van V có thể dao động liên tục (hiện t−ợng này đ−ợc gọi là hiện t−ợng mất ổn định động lực học). 2) Bộ điều chỉnh vận tốc ly tõm giỏn tiếp cú liờn hệ ngược cứng Để khắc phục hiện t−ợng O mất ổn định động lực học của bộ điều chỉnh C vận tốc ly tâm gián tiếp phi tĩnh thì cần phải Hình 8.5 đóng dần hai cửa d và e B của xi lanh 1 ngay trong ω A quá trình đóng mở van M N V, tức là ngay trong quá D trình điều chỉnh. a Muốn vậy, phải có thêm E P Q b một liên hệ ng−ợc sao O cho ngay khi hệ thống cánh tay đòn EFGH hoạt động đóng mở van V thì d đồng thời, thông qua liên hệ ng−ợc, cũng đ−a c píttông 1 về vị trí đóng píttông 2 e dần hai cửa d, e. xi lanh 2 píttông 1 a) Cấu tạo F G xi lanh 1 T−ơng tự nh− bộ điều E chỉnh vận tốc ly tâm gián tiếp phi tĩnh, nh−ng ở H đây có thêm liên hệ ng−ợc. là hệ thống cánh V Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 82
12. tay đòn PMDNQ nối từ phần tử chấp hành EFGH đến píttông 1. Liên hệ ng−ợc này đ−ợc gọi là liên hệ ng−ợc cứng vì hệ thống cánh tay đòn PMDNQ là hệ thống cứng, giữa tín hiệu hai đầu liên hệ ng−ợc có quan hệ tỷ lệ (hình 8.5). b) Nguyờn lý làm việc • Khi máy chuyển động bình ổn, cơ cấu có một vị trí cân bằng nhất định ứng với một vị trí nhất định của con tr−ợt D, hay ứng với một vận tốc góc trung bình ω0 nhất định của trục quay OO. Khi đó píttông nằm ở vị trí đóng kín các cửa d, e. Các khoang của xilanh 2 đ−ợc tức dầu, sẽ đ−ợc giữ ở một vị trí xác định, ứng với một vị trí xác định của van V. • Khi có sự thay đổi bất th−ờng của tải trọng bên ngoài, ví dụ khi tải trọng tăng. Khi đó công cản AC mà máy tiêu thụ tăng lên, vận tốc ω0 giảm xuống, khiến lực nâng PA giảm xuống, làm cho quả nặng A và con tr−ợt D đi xuống. Do lúc bắt đầu quá trình điều chỉnh, hai khoang của píttông 2 đ−ợc tức dầu, nên khi con tr−ợt D đi xuống, điểm N và vì vậy píttông 1 cũng đi xuống, mở ống a thống với d, ống e thông với c. Dầu cao áp từ a qua d vào khoang trên của píttông 2, dầu từ khoang d−ới của píttông 2 qua e và c chảy ra ngoài, khiến cho píttông 2 đi xuống: - Một mặt, thông qua hệ thống cánh tay đòn EFGH, mở rộng van V, tăng thêm chất sinh công đi vào động cơ, nhờ đó công động AĐ tăng lên, phục hồi sự cân bằng giữa công động và công cản. - Mặt khác, thông qua liên hệ ng−ợc PMDNQ, kéo píttông 1 đi lên, đóng dần dần hai cửa d và e. Khi sự cân bằng giữa công động và công cản đ−ợc phục hồi hoàn toàn thì píttông 1 cũng vừa đóng kín hai cửa d và e, van V không mở rộng thêm nữa. Nhờ vậy khắc phục đ−ợc hiện t−ợng mất ổn định động lực học. c) Ưu nhược điểm • −u điểm Khắc phục đ−ợc hiện t−ợng mất ổn định động lực học. • Nh−ợc điểm Bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm gián tiếp có liên hệ ng−ợc cứng để lại sai số tĩnh khác 0. Thật vậy, khi chế độ chuyển động bình ổn mới đ−ợc phục hồi, công động AĐ và vì vậy vị trí van V khác tr−ớc. Do hệ thống cánh tay đòn HGFEPM là một hệ thống cứng nên vị trí điểm M cũng phải khác tr−ớc. Trong khi đó khi chuyển động bình ổn mới đ−ợc tái lập, vị trí píttông 1 và do vậy vị trí điểm N vẫn nh− cũ, nên con tr−ợt D phải có một vị trí mới khác tr−ớc ứng với một , , vận tốc góc ω0 khác tr−ớc : sai số tĩnh ∆ωω=−≠00 ω 0 . 3) Bộ điều chỉnh vận tốc ly tõm giỏn tiếp cú liờn hệ ngược mềm Để khắc phục nh−ợc điểm là để lại sai số tĩnh khác 0 của bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm gián tiếp có liên hệ ng−ợc cứng, đồng thời vẫn bảo đảm vẫn đảm bảo đ−ợc tính ổn định động lực học của hệ thống, ng−ời ta phải dùng liên hệ ng−ợc mềm. Liên hệ ng−ợc mềm cũng nối từ điểm E đến điểm M nh− liên hệ ng−ợc cứng, nh−ng có bố trí thêm một lò xo và một bộ giảm chấn, nhờ đó quan hệ chuyển vị của hai điểm E và M không còn là tuyến tính. Với liên hệ ng−ợc mềm, hai nh−ợc điểm là mất ổn định động lực học và sai số tĩnh khác không của các bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm đ−ợc khắc phục. Đ3. Nhận xột về cấu trỳc của một hệ điều chỉnh tự động Một hệ điều chỉnh tự động nói chung bao gồm (hình 8.6) Đối t−ợng cần điều chỉnh với thông số cần điều chỉnh 2. Bộ điều chỉnh tự động gồm có các phần tử : + Phần tử nhạy : có nhiệm vụ phát hiện độ lệch của thông số điều chỉnh so với yêu cầu và đ−a ra tín hiệu điều khiển. + Phần tử khuyếch đại : nhằm tăng thêm công suất của tín hiệu điều khiển. Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 83
13. + Phần tử chấp hành: có nhiệm vụ thực hiện động tác điều chỉnh để đ−a thông số điều chỉnh trở về giá trị yêu cầu + Ngoài ra, còn có liên hệ ng−ợc (hay còn gọi là phản hồi phụ) để cải thiện điều kiện làm việc của hệ thống. ω0 Đối tượng điều chỉnh Phần tử khuyếch đại Bộ điều chỉnh tự động Phần tử Phần tử Phần tử chấp hành khuyếch đại nhạy Liên hệ ng−ợc Hình 8.6 Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 84
14. Chương IX CƠ CẤU CAM Đ1. Đại cương 1) Khỏi niệm về cơ cấu cam • Cơ cấu cam là cơ cấu có khớp cao, đ−ợc dùng để tạo nên chuyển động qua lại (có thể có lúc dừng) theo một quy luật cho tr−ớc của khâu bị dẫn. Khâu dẫn của cơ cấu đ−ợc gọi là cam, còn khâu bị dẫn đ−ợc gọi là cần (hình 9.1). • Cơ cấu cam phẳng là cơ cấu cam, trong đó cam và cần chuyển động trong cùng một mặt phẳng hay trong các mặt phẳng song song với nhau. Trong ch−ơng này, chúng ta chỉ nghiên cứu cơ cấu cam phẳng. • Trong cơ cấu cam, cam và cần đ−ợc nối với giá bằng khớp thấp (khớp tr−ợt, khớp quay) và đ−ợc nối với nhau bằng khớp cao. Thông th−ờng, cam đ−ợc nối với giá bằng khớp quay. Khi cần nối với giá bằng khớp tr−ợt, tức là cần chuyển động tịnh tiến qua lại, ta có cơ cấu cam cần đẩy (hình 9.1a). Khi cần nối với giá bằng khớp quay, tức là cần chuyển động lắc qua lại, ta có cơ cấu cam cần lắc (hình 9.1b). con lăn cần b cần B c B Rmax biên a dạng cam O O1 O2 1 cam Rmin d cần a) b) Hình 9.1 b c ϕX B a ϕđ ω 1 ϕV O 1 ω1 d ϕg Hỡnh 9.2 Hỡnh 9.3 : Cỏc gúc cụng nghệ Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 85
15. Thành phần khớp cao trên cam trong khớp cao nối cam với cần là một đ−ờng cong kín gọi là biên dạng cam. Bán kính vectơ lớn nhất của biên dạng cam là Rmax, bán kính vectơ nhỏ nhất là Rmin (hình 9.1a). Thành phần khớp cao trên cần trong khớp cao nối cần với cam có thể là một điểm hay một đ−ờng thẳng. Khi thành phần khớp cao này là một điểm, ta có cần đáy nhọn (hình 9.1a), còn khi nó là một đ−ờng thẳng, ta có cần đáy bằng (hình 9.2). Để giảm ma sát và mòn, ta lắp trên cần đáy nhọn một con lăn, khi đó cần đ−ợc gọi là cần đáy lăn (hình 9.1b). • Xét cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn nh− trên hình 9.1a. Cam và cần tiếp xúc nhau tại điểm B. Biên dạng cam có bốn phần khác nhau: Hai cung tròn bc và da có tâm O1 và có bán kính lần l−ợt bằng Rmax và Rmin. Khi cho JJJJcamG quay (1) quay liên tục, cần (2) sẽ chuyển động đ−ợc nhờ sự thay đổi của bán kính vectơ OB1 của điểm tiếp xúc B giữa cam và cần. Với chiều quayJJJJG của cam (1) nh− hình 9.1a, ta thấy khi điểm tiếp xúc B nằm trong cung ab, bán kính vectơ OB tăng dần từ R đến R : cần đi xa dần tâm cam (từ vị trí gần đến vị trí xa 1 min max JJJJG tâm cam nhất); ứng với cung cd, bán kính vectơ OB1 giảm dần: cần đi về gần tâm cam (từ vị tríJJJJ xaG đến vị trí gần tâm cam nhất); ứng với cung tròn bc (hay cung tròn ad), bán kính vectơ OB1 không đổi: cần sẽ đứng yên ở vị trí xa tâm cam nhất (hay gần tâm cam nhất). 2) Cỏc thụng số cơ bản của cơ cấu cam a) Thụng số hỡnh học của cam • Bán kính vectơ lớn nhất Rmax và bán kính vectơ nhỏ nhất Rmin của biên dạng cam. • Các góc công nghệ là góc đ−ợc xác định trên biên dạng cam ứng với các cung làm việc khác nhau của biên dạng này. Để cần chuyển động qua lại và có lúc dừng thì trên biên dạng cam phải có bốn góc công nghệ : Góc công nghệ đi xa γ d : ứng với giai đoạn cần đi xa tâm cam Góc công nghệ đứng xa γ x : ứng với giai đoạn cần đứng yên ở vị trí xa tâm cam nhất Góc công nghệ về gầnγ v : ứng với giai đoạn cần về gần tâm cam Góc công nghệ đứng gần γ g : ứng với giai đoạn cần đứng yên ở vị trí gần tâm cam nhất Để cần chuyển động qua lại, tối thiểu trên biên dạng cam phải có hai góc γ d và γ v . b) Thụng số động học của cơ cấu cam • Đối với cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn (hình 9.4a) : Độ lệch tâm e = O1H0, trong đó H0 là chân của đ−ờng vuông góc hạ từ tâm cam O1 đến giá tr−ợt xx của cần. Khi e = 0 tức là khi giá tr−ợt xx đi qua O1, ta có cơ cấu cam cần đẩy chính tâm. Đối với cơ cấu cam cần lắc đáy nhọn (hình 9.4b) : - Khoảng cách tâm cam - tâm cần lO1O2 - Chiều dài cần lO2B0 (chiều dài đoạn thẳng nối tâm cần và đáy nhọn của cần) • Các góc định kỳ là góc quay của cam ứng với các giai đoạn chuyển động khác nhau của cần. Có bốn góc định kỳ t−ơng ứng với bốn góc công nghệ nói trên : Góc định kỳ đi xa ϕd ứng với giai đoạn cần đi xa dần tâm cam Góc định kỳ đứng xa ϕx ứng với giai đoạn cần đứng yên ở vị trí xa tâm cam nhất Góc định kỳ về gần ϕv ứng với giai đoạn cần đi về gần tâm cam Góc định kỳ đứng gần ϕg ứng với giai đoạn cần đứng yên ở vị trí gần tâm cam nhất • Cách xác định góc định kỳ đi xa trong cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn (hình 9.4a) n 9 Gọi B0 và Bm là điểm đầu và điểm cuối của cung đi xa trên biên dạng cam : BOB01md= γ . Giả sử ban đầu cam và cần đang tiếp xúc nhau tại điểm B0, lúc này đáy cần đang ở vị trí gần tâm cam O1 nhất. Gọi B’m là giao điểm của vòng tròn tâm O1 bán kính Rmax = O1Bm với giá Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 86
16. tr−ợt xx. Cho cam quay từ vị trí ban đầu đến khi điểm Bm đến trùng với điểm B’m, khi đó đáy n, cần sẽ đến vị trí B’m xa tâm cam O1 nhất. Nh− vậy, góc định kỳ đi xa bằng ϕdmm= B OB1 . 9 T−ơng tự đối với cơ cấu cam cần lắc đáy nhọn (hình 9.4b), nếu gọi B’m là giao điểm của vòng tròn tâm O1 bán kính Rmax = O1Bm với vòng tròn tâm O2 bán kính lcần = O2B0 thì góc định n, kỳ đi xa bằng ϕdmm= B OB1 . x Bm ϕđ B’ m B’ B m m ϕd B B0 γ 0 đ γ d O1 H0 O1 O2 ω1 x a) b) Hình 9.4 : Góc định kỳ ϕđ n 2 G G n N VB2 G α α G VB2 ϕ P B B G n n F O1 O2 O1 ω1 1 a) b) Hình 9.5 : Góc áp lực đáy cần • Nói chung các góc công nghệ và các góc định kỳ t−ơng ứng không bằng nhau : γ dd≠≠ϕγϕ; vv Đối với cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn, để góc công nghệ và góc định kỳ t−ơng ứng bằng nhau, thì giá tr−ợt xx phải đi qua tâm cam O1, tức là ứng với cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn chính tâm (hình 9.4a), còn đối với cơ cấu cam cần lắc đáy nhọn, phải có điều kiện : ba điểm O1, B0 và B’m thẳng hàng (hình 9.4b). Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 87
17. c) Thụng số lực học của cơ cấu cam • Góc áp lực đáy cần là góc hợp bởi pháp tuyến Bn của biên dạng cam tại điểm tiếp xúc B G G giữa cam và cần và vận tốc VB2 của đáy cần B tại vị trí này : α = (,BnVB2 ) (hình 9.5). Góc áp lực đáy cần α nói chung biến thiên theo vị trí tiếp xúc B giữa cam và cần. • Góc áp lực đáy cần đặc tr−ng cho khả năng truyền lực của cơ cấu cam. Thật vậy, xét cơ cấu G G cam cần đẩy đáy nhọn trên hình 9.5a. Gọi N và F lần l−ợt là áp lực và lực ma sát từ cam tác GGG dụng lên cần, và PNF=+ thì công suất đ−ợc truyền từ cam sang cần: WPV=+ cos()α ϕ với ϕ là góc ma sát giữa cam và cần. Khi góc áp lực α càng bé, công B2 G suất truyền động càng lớn, hay nói khác đi hiệu quả của lực đẩy P càng lớn. Đ2. Phõn tớch động học cơ cấu cam Nội dung của bài toán phân tích động học cơ cấu cam : + Số liệu cho tr−ớc : L−ợc đồ động của cơ cấu cam, quy luật chuyển động của cam. + Yêu cầu : Xác định quy luật chuyển động của cần, cụ thể là xác định quy luật chuyển vị, quy luật vận tốc và quy luật gia tốc của cần. Trong ch−ơng này chủ yếu giới thiệu ph−ơng pháp đồ thị (ph−ơng pháp vẽ - dựng hình). 1) Bài toỏn chuyển vị + Số liệu cho tr−ớc : L−ợc đồ động của cơ cấu cam. + Yêu cầu : Xác định quy luật chuyển vị của cần theo góc quay φ của cam, cụ thể là quy luật biến thiên góc lắc ψ =ψϕ() của cần theo góc quay φ của cam đối với cơ cấu cam cần lắc, quy luật chuyển vị ss= ()ϕ của cần theo góc quay φ của cam đối với cơ cấu cam cần đẩy. a) Xỏc định quy luật chuyển vị của cần trong cơ cấu cam cần đẩy đỏy nhọn • ứng với cung đứng xa và cung đứng gần trên biên dạng cam, chuyển vị s của cần là không đổi, do đó ta chỉ cần xác định chuyển vị của cần ứng với cung đi xa và cung về gần. • Giả sử ban đầu cần và cam đang tiếp xúc nhau tại điểm gần tâm cam nhất B0 (điểm đầu của cung đi xa). Gọi H0 là chân đ−ờng vuông góc hạ từ O1 xuống giá tr−ợt xx của cần. Tại vị trí ban đầu này, giá tr−ợt xx của cần tiếp xúc với vòng tròn tâm là O1, bán kính e = O1H0 (gọi là vòng tròn tâm sai) tại điểm H0 (hình 9.6). • Chuyển vị của cần so với giá không phụ thuộc vào việc chọn khâu nào làm hệ quy chiếu, do đó ta có thể xét chuyển vị của cần so với giá trong hệ quy chiếu gắn liền với cam, tức là xét trong chuyển động t−ơng đối của cơ cấu đối với cam. • Trong chuyển động t−ơng đối này, cam coi nh− đứng yên, còn cần và giá coi nh− quay xung quanh tâm cam O1 với vận tốc góc bằng −ω1 , tuy nhiên giá tr−ợt xx của cần vẫn luôn tiếp xúc với vòng tròn tâm sai (O1, e). Khi cho giá quay từ vị trí ban đầu ứng với điểm H0 đến vị trí mà điểm tiếp xúc giữa giá tr−ợt xx và vòng tròn (O1, e) là điểm Hi thì góc quay của giá trong chuyển động t−ơng đối bằng n n ϕii= HOH01 . Góc quay ϕii= HOH01 cũng chính bằng góc quay của cam trong chuyển động tuyệt đối (hình 9.6). Tại vị trí mới này của giá, giao điểm Bi của biên dạng cam và đ−ờng thẳng qua Hi tiếp xúc với vòng tròn (O1, e) chính là điểm tiếp xúc t−ơng ứng của cam và cần. Lấy điểm Hi làm gốc để xác định chuyển vị si của cần so với giá thì sHBiii= chính là chuyển vị t−ơng ứng của cần so với giá. Nh− vậy, trong chuyển động tuyệt đối của cơ cấu, sHBiii= cũng chính là chuyển vị của cần n so với giá t−ơng ứng với góc quay ϕii= HOH01 của cam. • Từ đó có thể xây dựng đồ thị chuyển vị ss= ()ϕ của cần theo trình tự sau đây : Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 88
18. - Xác định góc định kỳ đi xa φd : Vẽ vòng tròn tâm sai (O1, e). Qua Bm , kẻ đ−ờng thẳng tiếp n xúc với vòng (O1, e) tại điểm Hm. Suy ra : ϕdm= HOH01 . q - Chia cung HH0 m của vòng tròn (O1, e) thành n phần đều nhau bằng các điểm H0 , H1 , H2 , Hi, , Hm. T−ơng ứng trên trục φ của đồ thị s(φ), chia đoạn 0m biểu thị góc φd thành n phần đều nhau bằng các điểm 0, 1, 2, , i , m, ta có đ−ợc các giá trị φ0, φ1, φ2, , φi, , φm = φd. - Từ Hi, kẻ tiếp tuyến với vòng tròn (O1,e ) cắt biên dạng cam tại điểm Bi n Suy ra: sHBiii= chính là chuyển vị của cần ứng với góc quay ϕii= HOH01 của cam (gốc để xác định chuyển vị của cần là điểm H0). Nếu kẻ vòng tròn có tâm là O1, bán kính là O1Bi, cắt ’ giá tr−ợt xx tại điểm B i thì ta cũng có: , sHBHBiiii==0 . Nếu lấy điểm gần tâm cam nhất của cần (điểm B0) làm gốc để xác định chuyển vị si, thì : , sHBHBBBiii=−00 = 0 i. - Với các cặp (,)ϕiis khác nhau, ta xây dựng từng điểm của đồ thị s(φ). Nối các điểm này lại sẽ đ−ợc phần đồ thị chuyển vị ss= ()ϕ của cần ứng với góc định kỳ đi xa ϕd . - Tiến hành t−ơng tự nh− trên để xây dựng phần đồ thị chuyển vị ss= ()ϕ của cần ứng với góc định kỳ về gần ϕv . - ứng với các góc định kỳ đi xa ϕ x và về gần ϕ g , đồ thị chuyển vị ss= ()ϕ của cần là các đoạn thẳng nằm ngang. x s B ’ m Bm s m B1 B1’ B s ϕ 0 1 0 ϕ1 1 m Hm ϕd ϕx ϕv ϕg 2π H1 O1 H ϕ 0 d ω1 Hỡnh 9.6 x b) Xỏc định quy luật chuyển vị của cần trong cơ cấu cam cần lắc đỏy nhọn • T−ơng tự nh− trong cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn, ta cũng xét chuyển động t−ơng đối của cơ cấu đối với cam. Trong chuyển động t−ơng đối này, cần và giá quay xung quanh tâm cam O1 với vận tốc góc bằng −ω1 , tâm cần O2 vạch nên vòng tròn tâm cần (có tâm O2, bán kính bằng lcần = O2B0). Khi cho giá quay theo chiều −ω1 , từ vị trí ban đầu ứng với O1O2 đến vị trí Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S− phạm Kỹ thuật 89