滑閥機構運動分析及動平衡計算

2013-09-14 吳林安 臺州市星光真空設備制造有限公司

  由于解析法進行機構運動分析時,需要對位移關系式二次求導,求解過程復雜而又抽象,為此,本文著重介紹了一種新的方法避開復雜的二次求導,即根據速度多邊形、加速度多邊形直接列出速度、加速度的函數關系式,這種方法形象直觀,簡單方便,不易出錯。現以滑閥泵為例,進行運動分析,然后介紹一種動平衡方法,即計算出平面運動的構件在轉軸運動一周內沿轉軸的平鍵方向、以及垂直于平鍵方向的兩個平均慣性力,配重塊產生的離心力等于這兩個平均慣性力的合力時振動最小。

  滑閥泵運轉時的振動和噪音較大,泵的振動影響真空系統的穩定,縮短泵的壽命,并對環境造成污染。所以研制出振動噪音小的滑閥泵,對于提高泵的質量、擴大泵的應用有十分重要的意義。運動系統所產生的不平衡慣性力是引起滑閥泵的主要振動之一,而滑閥構件運動參數的分析是慣性力分析的基礎。

1、運動分析

  滑閥真空泵的運動件有偏心輪軸、滑閥和導軌。偏心輪軸作旋轉運動;導軌作擺動;滑閥作復雜的平面運動,一端隨偏心輪作轉動,另一端隨導軌作擺動。

  1.1、滑閥泵結構簡圖與滑閥機構簡圖

  如圖1 所示,偏心輪的偏心距為e ,軸(缸)中心A 與導軌的中心C 的距離為a,滑閥的質心S 至滑閥環的旋轉中心B 為Ls, 近似認為偏心輪軸作均勻的旋轉運動,其角速度為ω1。為了便于分析,用圖2 的機構簡圖來代替真實的滑閥運動機構。圖中有三個運動構件,構件1 為偏心輪,構件2 為滑閥,構件3 為導軌體。設滑閥環中心B 至導軌中心C 的距離為ρ,由余弦定理得,軸的任意轉角θ 時,

滑閥機構運動分析及動平衡計算

滑閥泵結構簡圖與滑閥機構簡圖

圖1 滑閥泵結構簡圖

圖2 滑閥機構簡圖

結束語

  用本文介紹的方法建立速度、加速度的函數關系式,與傳統的解析法相比,形象直觀,簡單方便,不易出錯,最重要的是避開了復雜函數的求導。其他機構的計算也可用類似的方法。用平均法平衡與諧波平衡法相比,可以避免計算多階諧波慣性力,使算法大為簡化。與綜合優化平衡法相比,由于優化算法,要用到計算機編程,這是一般機械設計人員的弱項。而且,滑閥泵僅僅在軸上零件加配重塊,無法在其他構件上加配重塊,也不能用其他機構來平衡慣性力,故滑閥泵最適合用平均法平衡。

參考文獻

  [1] 哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學[M].高等教育出版社,2002 年第6 版.

  [2] 清華大學機械設計教研組、中央廣播電視大學機械組合編. 機械原理[M]. 中央廣播電視大學出版社,1983 年第一版.

  [3] 機組動力學基礎,вяч.А.洛諾維也夫著. [M].科學出版社1976 年.