Инерционный движитель для безопорного перемещения
Обоснование способности инерционных движителей как устройств, безопорно передвигающихся за счет ускоренного перемещения по замкнутым траекториям с ускоряемыми грузами, к однонаправленному перемещению. Основные импульсы при движении тележки с дебалансом.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.09.2013 |
| Размер файла | 246,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ИНЕРЦИОННЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ ДЛЯ БЕЗОПОРНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
Самонов Сергей Анатольевич
Инерционным движителем называют устройство, способное безопорно передвигаться за счет ускоренного перемещения его составных частей по тем или иным замкнутым траекториям. Из определения следует, что:
1) устройство представляет собой замкнутую механическую систему;
2) источником его движущей силы являются циклически повторяющиеся нескомпенсированные силы инерции.
На сегодняшний день известно несколько десятков технических решений посвященных устройствам такого рода. Самые известные - это движители Нормана Дина, Р. Кука, Д. Торнсона, В.Н. Толчина.
Несмотря на то, что согласно закону о движении центра массы замкнутой механической системы устойчивое однонаправленное перемещение таких устройств невозможно, известны факты о демонстрации вполне работоспособных образцов. К ним относится прежде всего движитель с ускоряемыми грузами. Такой движитель представляет собой тележку с одним или двумя встречно вращающимися грузами-дебалансами. При этом частота вращения грузов в пределах одного оборота может изменяться.
В простейшем случае, при постоянной частоте вращения, уравнение движения тележки имеет вид:
инерционный движитель безопорное перемещение
(m1+m2) х'' =m2щ02?cos (щ0t-ш), где
Рисунок 1
m1 - масса тележки;
m2 - масса груза дебаланса;
? - длина рычага-дебаланса;
ц =щ0t - текущий угол поворота;
ц' =щ0 - частота вращения;
х - перемещение тележки;
х' - скорость перемещения тележки;
х'' - ускорение тележки.
При ш=-р/2 тележка будет приводиться в движение синусоидальной центробежной силой, при ш=0 - косинусоидальной (смотри рисунок 1).
Рассмотрим движение тележки под действием косинусоидальной силы с учетом сопротивления движению, возникающего под действием сухого трения. Скорость тележки можно определить из формулы
(m1+m2) х'=m2щ0?sinщ0t+ (m1+m2) gftsignх', где ¦1¦
f - коэффициент сопротивления качению тележки,
g - ускорение свободного падения;
t - время движения,
signх' - знак скорости.
Первая остановка тележки в пределах одного оборота дебаланса произойдет при угле поворота: щ0t =m2щ02?sinщ0t/ (m1+m2) gf ¦2¦
По известным значениям параметров макета движителя m1=0,9кг; m1+m2=2,7кг; ?=0,235м щ0 =1,25рад/с; f =0,006ч0,007 можно рассчитать угол первой остановки ц1=1,85рад=106є. Угол второй остановки с учетом начальной фазы ¦ш1¦= 180є-106є =74є, ц2 =3,44рад =197є. Угол третьей остановки с начальной фазой ¦ш2¦ =360є- (106є+197є) =57є, ц3 = 3,14рад=180є.
Расчетные значения угловых положений дебаланса и перемещений тележки движителя в каждой фазе движения показаны на рисунке 2. Смещения тележки в положительном направлении оси х (накат) обозначены х1и х3, смещения в отрицательном направлении (откат) - х2.
Рисунок 2
Рисунок 3
Экспериментальная проверка полученных результатов заключалась в том, что неподвижную тележку отпускали в момент пересечения дебалансом ее продольной оси и фиксировали значения углов остановок, величин наката и отката за полный оборот дебаланса.
В ходе проверки установлено несовпадение опытных и расчетных данных. Так угол первой остановки значительно превышал расчетный и составляет ц1=155єч160є. Вторая остановка происходила при ц2=200єч205є в момент завершения дебалансом полного оборота (смотри рисунок 2).
Такой характер движения более соответствует перемещению тележки в условиях значительно ослабленного трения, когда, в соответствии с ¦1¦, первая остановка происходит при ц1=180є, вторая - при ц2=180є, при этом величина наката и отката равны друг другу (тележка возвращается в исходное положение) и определяются из уравнения
х =m2? (1-cosщ0t) / (m1+m2) ¦3¦
Для макета расчетные значения равны ¦х1¦=¦х2¦=0,156 м. Путь, преодолеваемый тележкой за полный оборот дебаланса, должен быть постоянным и равным
S =¦х1¦+¦х2¦ =2х0,156 =0,312 м
В ходе экспериментов было установлено, что величины наката и отката могли незначительно изменяться, но их сумма в каждом опыте оставалась примерно постоянной и находилась в пределах ¦х1¦+¦х2¦=0,27ч0,30м, при этом ¦х2 ¦/¦х1¦=2,0ч2,9. Если в момент пересечения дебалансом оси х отпускать тележку, придавая ей толчком дополнительную скорость в положительном направлении, можно добиться того, что углы остановок и величины наката и отката придут в соответствие с ранее указанными расчетными значениями. Исходя их вышеизложенного, можно предположить, что при движении тележки с дебалансом она получает некие дополнительные импульсы, которые компенсируют трение и обеспечивают постоянство пути, преодолеваемого тележкой за полный оборот дебаланса. Возможно, величина этих импульсов зависит от текущей угловой скорости и углового положения дебаланса, тогда способность инерционных движителей с ускоряемыми грузами к однонаправленному перемещению находит свое обоснование.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Примеры, доказывающие наличие ограничений в применении закона сохранения момента импульса для замкнутой механической системы. Определение потерь энергии ударной волны при её распространении в жидкой среде эллипсоида. Реализация безопорного движителя.
статья [322,8 K], добавлен 05.07.2016Назначение крана и описание работы механизма перемещения моста крана. Расчет механических нагрузок электродвигателя, показателей его надежности. Определение момента инерции рабочей машины; активной и реактивной мощности, потребляемой из сети двигателем.
курсовая работа [630,5 K], добавлен 11.03.2012Понятие и классификация дефектов в кристаллах: энергетические, электронные и атомные. Основные несовершенства кристаллов, образование точечных дефекто, их концентрация и скорость перемещения по кристаллу. Диффузия частиц за счет движений вакансий.
реферат [571,0 K], добавлен 19.01.2011Функциональное назначение, технология и принципы работы козлового крана, требования к его электрооборудованию. Расчет, выбор мощности двигателя перемещения моста. Выбор управляющего контроллера для привода перемещения. Описание схемы контроллера ККТ 62А.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 12.05.2014Порядок построения кинематической схемы рычажного механизма по структурной схеме, коэффициенту изменения скорости выходного звена и величине его полного перемещения. Число подвижных звеньев механизма, построение диаграммы перемещения и плана скоростей.
курсовая работа [63,4 K], добавлен 11.11.2010Описание основных законов Ньютона. Характеристика первого закона о сохранении телом состояния покоя или равномерного движения при скомпенсированных действиях на него других тел. Принципы закона ускорения тела. Особенности инерционных систем отсчета.
презентация [551,0 K], добавлен 16.12.2014Силы, возникающие между соприкасающимися телами при их относительном движении. Определение величины и направления силы трения скольжения, закон Амонтона—Кулона. Виды трения в механизмах и машинах. Сцепление с поверхностью как обеспечение перемещения.
презентация [820,2 K], добавлен 16.12.2014Определение инерционных свойств средств измерений. Построение временных (переходных) характеристик СИ. Конструкция и динамические свойства термометра сопротивлений. Экспериментальное определение динамических характеристик звена первого и второго порядка.
контрольная работа [106,4 K], добавлен 01.02.2013Основные виды взаимодействия в классической физике. Характеристика элементарных частиц, специфика их перемещения в пространстве и главные свойства. Анализ гравитационного притяжения электрона и протона. Осмысление равнозначности законов Ньютона и Кулона.
статья [40,9 K], добавлен 06.10.2017Методы расчета простых и сложных заземлителей в однородной и неоднородной среде. Обоснование необходимости определения показателей надежности при проектировании заземляющих устройств. Выбор метода контроля основных параметров заземляющих устройств.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 13.06.2012Изучение причин изменения скорости тела, результата взаимодействия и графического изображения сил. Описания нахождения равнодействующей сил, принципа действия динамометра. Определение направления векторов скорости бруска, его ускорения и перемещения.
презентация [1,8 M], добавлен 23.04.2011Рычажное и кнопочное управление грузовых подъёмников. Система электротали (тельфера) для перемещения тяжестей до 3 т: передвижение по монорельсовому пути и два реверсивно включаемых электродвигателя. Охрана труда и техника безопасности на рабочем месте.
контрольная работа [19,0 K], добавлен 22.01.2011Вычисление реакций опор в рамах и балках с буквенными и числовыми обозначениями нагрузки. Подобор номеров двутавровых сечений. Проведение расчета поперечных сил и изгибающих моментов. Построение эпюр внутренних усилий. Определение перемещения точек.
курсовая работа [690,7 K], добавлен 05.01.2015Рассмотрение предназначения и устройства машины Атвуда. Практическое закрепление понятий траектории, перемещения материальной точки, скорости и экспериментальное подтверждение законов Ньютона при проведении исследования свободного падения тел.
контрольная работа [124,2 K], добавлен 01.02.2010Явление перемещения жидкости в пористых телах под действием электрического поля. Электрокинетические явления в дисперсных системах. Уравнение Гельмгольца–Смолуховского для электроосмоса. Движение частиц дисперсной фазы в постоянном электрическом поле.
реферат [206,2 K], добавлен 10.05.2009Определение размеров поперечных сечений стержней, моделирующих конструкцию робота-манипулятора. Вычисление деформации элементов конструкции, линейного и углового перемещения захвата. Построение матрицы податливости системы с помощью интеграла Мора.
курсовая работа [255,7 K], добавлен 05.04.2013Сущность дифференциальных зависимостей при поперечном изгибе, расчет касательного напряжения. Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки. Теорема о взаимности работ и перемещений. Графоаналитический способ определения перемещения при изгибе.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 11.10.2013Задача сопротивления материалов как науки об инженерных методах расчета на прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций. Внешние силы и перемещения. Классификация нагрузки по характеру действия. Понятие расчетной схемы, схематизация нагрузок.
презентация [5,5 M], добавлен 27.10.2013Оценка динамических показателей и качества регулирования скорости перемещения. Анализ и описание системы "электропривод – сеть" и "электропривод – оператор". Расчет статических механических и электромеханических характеристик двигателя и привода.
курсовая работа [36,7 K], добавлен 08.11.2010Характеристика термодинамического состояния идеального газа в переходных точках. Изменение калорических характеристик при переходе рабочего тела из начального состояния в конечное. Расчет количества теплоты, деформационной работы и работы перемещения.
контрольная работа [924,3 K], добавлен 21.11.2010
