У завдання силового розрахунку входить визначення всіх сил і моментів пар сил, які прикладені до кожного окремого ланці механізму. Ці сили або моменти треба знати, наприклад, для розрахунку на міцність окремих ланок механізму або їх частин (деталей).
Для того щоб механізм був у рівновазі під впливом зовнішніх сил, до одного з ланок його повинна бути додана урівноважує сила або урівноважує пара сил, яка характеризується її моментом - зрівняні-вешівающім моментом. Цю силу або момент зазвичай вважають прикладеними до ведучого ланці, яке або отримує енергію, потрібну для руху меха-нізму, ззовні, як це має місце у механізмів робочих машин, або віддає її, як це має місце у механізмів двигунів.
Якщо при силовому розрахунку механізму в число відомих зовнішніх сил не включена інерційна навантаження на ланки, то силовий розрахунок механізму називаються ється статичним. Якщо ж при силовому розрахунку механізму в число відомих зовнішніх сил, прикладених до його ланкам, входить інерційна навантаження на ланки, то силовий розрахунок механізму називається Кінетостатіческій. Для проведення його необхідно знати закон руху провідної ланки, щоб мати можливість попередньо визначити інерційну навантаження на ланки.
Силовий розрахунок включає. а) визначення реакцій в кинема-тичних парах механізму, б) знаходження врівноважують сили або моменту. Він проводиться в такій послідовності.
1.Определяется все зовнішні сили, прикладені до ланок механізму, від дії яких потрібно знайти реакції в кінематичних парах механізму.
2.Определяем точка прикладення і направлення (лінія дії) врівноважує зусилля або.
3.Проводітся силовий розрахунок кожної групи Ассура в порядку зворотному формулою будови механізму.
4. На закінчення проводиться силовий розрахунок провідної ланки.
Завдання зазвичай вирішують графоаналітичним методом, використовуючи рівняння рівноваги всієї групи або окремих її ланок в формі
У число сил і моментів, що входять в ці рівняння. включаються реакції і моменти реакцій в кінематичних парах групи.
На підставі векторних рівнянь першого виду будуються багатокутники сил, які носять назву плану сил групи, причому в першу чергу знаходяться реакції у зовн-них кінематичних парах групи, а потім у внутрішніх парах за умовами рівноваги ланок групи, взятих порізно.
Для реакцій, що виникають між елементами кінематичних пар, прийняті наступні позначення: реакція з боку ланки k на ланка l позначається Rkl реакція ж з боку ланки l на ланка k відповідно позначається Rlk. Очевидно, що
Реакція характеризується величиною (модулем), напрямком і точкою докладання.
Нехтуючи тертям в кінематичних парах, можна відзначити наступне.
Під обертальної парі як це буде визначено величина і напрямок реак-ції, так як її точка докладання збігається з віссю обертання пари. У поступателен-ної парі як це буде визначено величина і точка прикладання реакції, так як відомо тільки те, що напрямок реакції в такій парі завжди перпендикулярно осі її направ-ляющие.
Приклад силового розрахунку механізму.
Провести силовий розрахунок заданого положення кривошипно-ползунного механізму компресора (рис.43, а), якщо довжини ланок рівні 1АВ = 0,05 м, lВС = 0,2 м; положення центрів мас ланок: S1 = A, lBS2 = 0,1 м, маси ланок: т1 = 0, т2 = 0,5 кг, Т3 = 0,40 кг; центральний момент інерції шатуна ВС IS2 = 0,0018 кгм 2. Кутова швидкість кривошипа АВ постійна і дорівнює # 969; 1 = 80 сек -1. Сила корисного опору дорівнює РС = 250 Н, вона протилежна (див. Рис. 42 а, б) і проходить через точку С; сила тяжіння шатуна - G2 = m2 g = 0,5 * 10 = 5 н, сила тяжіння повзуна - G3 = m3 g = 0,4 * 10 = 4 н. Урівноважує сила прикладена перпендикулярно ланці 1 в точці А.
Чи підлягає визначенню: реакція в поступальної кінематичної парі С, яка спрямована перпендикулярно лінії ходу повзуна; реакція у обертальної парі С; реакція у обертальної парі В; реакція у обертальної парі А і урівноважує сила, прикладена до ланки 1.
Рішення. 1. Всі зовнішні сили, що діють на ланки механізму, задані, тому цей етап розрахунку виконаний.
2.Уравновешівающая сила РУ прикладена перпендикулярно ланці 1 в його точці В.
3. Механізм містить тільки одну групу Ассура Л.В. що складається
з ланок 2 і3. Ця група відноситься до другого класу другого виду,
Складаємо рівняння рівноваги групи. Розкладемо реакцію на дві складаючи-чих:. спрямовану перпендикулярно лінії ВС, і. спрямовану по лінії ВС. Тоді геометрична сума сил, прикладених до групи (рис.43, б), дорівнює
В якості другого рівняння взято рівняння = 0, яке, будучи розгорнутим, набуде вигляду
де hG2 = 0,09 м - плече сили G2 щодо точки С (знайдено за кресленням).
hРІ2 = 0,07 м - плече сили PІ2 щодо точки С (знайдено за кресленням).
Будуємо план сил групи (рис. 43, в) в масштабі # 956; Р = 2 н / мм.
Порядок побудови векторної суми, взагалі кажучи, байдужий, але при-стосовно до даної групи Ассура можна рекомендувати наступний: проводимо пряму, паралельну ВС. Це буде лінія дії сили .Отложім від довільної точки а, що лежить на цій прямій (рис. 43, в), силу у вигляді
відрізка (аb) = = = 27мм, перпендикулярно прямой.От точки b відкладаємо силу у вигляді відрізка (bс) = = = 2,5 мм, далі від точки з відкладаємо силу у вигляді відрізка (cd) = = = 60 мм. З точки d відкладаємо силу у вигляді відрізка (de) = = = 44 мм. далі від точки e відкладаємо силу у вигляді відрізка (ef) = = = 2 мм. Силу відкладаємо у вигляді відрізка (fg) = = = 125 мм. Сили відкладаємо відповідно до їх напрямками на кресленні групи. І наостанок. з точки g відновлюємо перпендикуляр (лінія дії сили) до перетину з лінією дії сили Отримана точка k- початок вектора. Відрізок (kа) в масштабі # 956; Р дає шукану реакцію. а відрізок (gk) в тому ж масштабі - реакцію, а відрізок (kb) дає шукану реакцію.
Для знаходження реакції напишемо умова рівноваги ланки 2:
З плану сил (рис. 43, в) видно, що відрізок (dk) в масштабі # 956; Р відповідає іско-мій реакції. Реакція повинна проходити через точку С.
5) Силовий розрахунок провідної ланки 1 (рис.43, г). До ланці 1 прикладені: сила = - (її величина визначається з плану сил (рис. 7, в) відрізком (kb), сила = (kb) # 956; Р = 65 * 2 = 130 Н, сила (реакція), прикладена в точці А і урівноважує сила РУ. прикладена перпендикулярно ланці 1 в точці В. З рівності нулю суми моментів щодо точки А сил, прикладених до ланки 1, знаходимо величину врівноважує сили РУ
де h21 (плече cіли) знаходиться за кресленням (рис. 43, г).
Умовою рівності нулю векторної суми сил, прикладених до ланки 1, буде
Звідси знаходимо модуль реакції шляхом побудови векторного трикутника сил (рис. 43, д): R01 = (bc) # 956; Р (Н).
Рис.43. Силовий розрахунок кривошипно-ползунного механізму компресора. а) положення механізму; б) структурна група з доданими силами; в) план сил.
Визначивши величину (Му) моменту врівноважує пари сил, можна знайти потужність двигуна, необхідну для приводу машини. Для цього потрібно знати (# 969; 1) кутову швидкість кривошипа 1.