Обертальний рух і його параметри - студопедія

Закони функціонування технічних елементів систем сервісу

Класифікація функціональних елементів систем сервісу

АПАРАТІВ І ПРИСТРОЇВ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В

ОСНОВИ ФУНКЦІОНУВАННЯ МАШИН, ПРИЛАДІВ,

Елементи, що входять до складу систем сервісу, виконують в них певні функції. Їх можна називати функціональними елементами. До таких елементів можуть бути віднесені машини різного типу (наприклад, автомобілі для підвозу вантажів від клієнтів до основного пункту відправлення, звідки здійснюється перевезення на большоерасстояніе). Крім того, функціональними елементами можуть бути прилади, апарати, пристрої, що забезпечують необхідні умови перевозиться пасажирам або вантажів. Нарешті, функціональними елементами систем сервісу можуть бути різні машини, пристрої, що використовуються для технічного обслуговування і ремонту транспортних засобів.

Узагальнюючи викладене, можна сформулювати основні ознаки класифікації функціональних елементів систем сервісу (ФЕ): рухливість; фізична природа; закони, відповідно до яких діють ФЕ. Тому ФЕ можна класифікувати так.

За характером рухливості: рухливі (переміщаються в просторі), нерухомі (закріплені стаціонарно);

За фізичну природу: механічні, гідромеханічні, електромеханічні, електричні, електромагнітні, оптичні, електронно-оптичні;

За законами, відповідно до яких функціонують елементи: елементи, які функціонують за законами механіки; елементи, які функціонують за законами термодинаміки; елементи, які функціонують за законами електрики; елементи, які функціонують за законами оптики.

3.2.1. Фундаментальні закони природознавства

Технічні елементи систем сервісу функціонують відповідно до фундаментальних законів природознавства. Фундаментальні закони - це закони, що становлять основу природознавства. Вони справедливі для всіх областей природознавства.

Розглянемо фундаментальні закони природознавства.

Закон збереження маси речовини: при всіх перетвореннях кількість даної речовини залишається незмінним. Відповідно до цього закону його математична форма має вигляд:

де m - маса речовини;

mi - маса i-й частинки речовини;

М - кількість частинок речовини.

Закон періодичності властивостей хімічних елементів. властивості хімічних елементів, а також форми і властивості з'єднань елементів знаходяться в періодичній залежності від заряду ядер їх атомів.

Форма подання закону - періодична таблиця елементів, вперше створена Д.І. Менделєєвим. Вона містить відомості про атомну масі, ядерному заряді, кількості електронів на кожному рівні, відраховується від ядра. Всі хімічні елементи в таблиці розміщуються за періодами (горизонтальні рядки) і по групах (вертикальні стовпці). Властивості елементів відповідають номерам періодів і груп.

Закон першопричиною процесів в природі: для здійснення будь-якого процесу необхідно створити різницю відповідних потенціалів. Потенціалами можуть бути: температура (різниця температур спричинює здійснення теплового процесу); сила (різниця сил призводить до механічного руху тіла); електричний потенціал (різниця електричних потенціалів викликає спрямоване переміщення електронів, тобто електричний струм).

Математичне відображення закону:

де I - кількісна міра процесу (в механіці Iмех = mw. m - маса тіла, w - швидкість руху; в термодинаміки - Iтеп = qТ, qT - кількість теплоти; в електричних процесах Iел = qел. qел - електричний заряд);

Pa - активне (позитивне) значення потенціалу;

Pr - реактивне (протидіє) значення потенціалу;

k - коефіцієнт пропорційності між кількісною мірою процесу і його потенціалами;

Закон збереження і перетворення енергії: енергія не може зникати і прибувати, а може лише за певними законами перетворюватися в її різні форми.

Енергія як загальна міра різних форм матерії: механічної, теплової, електромагнітної, хімічної та ядерної. Тобто енергія як форма існування матерії може проявлятися в різних формах, але її кількість залишається незмінним.

Математичне вираження закону:

де А - механічна енергія (робота), Дж;

Еj - відповідна j-я форма енергії (теплова, електромагнітна, хімічна, ядерна).

Закон взаємодії матерії у фізичному полі: сила взаємодії двох елементів матерії пропорційна добутку величин їх параметрів у фізичному полі і обернено пропорційна квадрату відстані між цими елементами, тобто

де hi, hj - величини однойменних параметрів i -го і j -го елементів матерії у фізичному полі відповідного виду;

rij - відстань між i -м і j -м елементами (багато більше геометричних розмірів цих елементів);

kф - коефіцієнт пропорційності.

Для гравітаційного поля hi = mi. hj = mj - маси тіл, для електричного поля hi = qi. hj = qj - величини зарядів. Цей закон відкрили Галілео Галілей - для гравітаційного поля, Шарль Кулон - для електричного поля.

Система фундаментальних законів є теоретичною основою побудови і пізнання технічних об'єктів різних систем, в тому числі і систем сервісу.

3.2.2. закони механіки

У механічних системах потенціалами системи є вектор сили, а узагальненим параметром - швидкість руху. Відповідно до фундаментальним законом першопричиною процесів в природі для механічного руху отримаємо рівняння

Коефіцієнт опору механічного руху характеризує властивість механічного процесу зберігати стан спокою або рівномірного руху. Прагнення тіла зберігати стан спокою або рівномірного руху називається інерцією. Поняття про інерцію становить сутність первогозакона механіки, сформульованого Ньютоном: всяке тіло має інерцію, тобто властивістю зберігати стан спокою або рівномірного руху до тих пір, поки цей стан не змінить вплив інших тіл.

Мірою інерції є маса тіла m. а коефіцієнт опірності проведення механічного процесу

Тоді рівняння механічного руху набуде вигляду:

Ліва частина рівняння характеризує швидкість зміни швидкості і називається прискоренням, яке позначається, тобто

З урахуванням поняття про прискорення

Цей вислів відповідає второмузакону механіки: добуток маси тіла на його прискорення дорівнює різниці сил.

У механічних системах різниця потенціалів (тобто сил) виникає як результат дії тіл один на одного. Взаємодія між тілами визначається третьімзаконом механіки: сили, з якими тіла діють один на одного, завжди рівні за модулем і діють по одній прямій, що з'єднує точки докладання зусиль до тіл. Рівняння, що відображає цей закон, має вигляд:

У механіці існують різні види руху. Стосовно до технічних засобів сервісу слід виділити два види руху: обертальний і поступальний.

3.3.1. Модель обертального руху і основні співвідношення

Обертальний рух. рух тіла, окремі точки якої

описують кола різних радіусів з центрами, що лежать на нерухомому перпендикуляре до площини тіла (на осі).

Основні параметри обертального руху можна усвідомити зі схеми (рис.3.1).

Рис.3.1. Модель обертального руху

Тут показані наступні геометричні параметри: r - радіус тіла обертання (наприклад, колеса); - елементарний кут повороту; dx - лінійне переміщення точки 01 (на ободі колеса) при повороті колеса на елементарний кут. Параметри руху: лінійна швидкість руху колеса під дією окружного зусилля (окружна сила); кутова швидкість; n - частота обертання колеса (число оборотів в одиницю часу, наприклад, число оборотів в хвилину); сила опору руху колеса. Енергетичний параметр - L. механічна робота, що передається від зовнішнього тіла. При розгляді обертового руху вся маса колеса m вважається зосередженої в одній точці (точка 01 на схемі).

Основні співвідношення для обертального руху:

1) [рад / с]; якщо n вимірюється в об / хв. то

3) кутове прискорення, 1 / с 2;

4) згідно з другим законом механіки або після множення лівої і правої частин на r отримуємо; величина момент інерції щодо осі y; момент окружний сили; момент сили опору; тому;

де L - робота. підводиться до обертається об'єкту;

Lu - корисна робота переміщення матеріальної точки під дією окружної сили;

Lc - робота подолання сил опору;

механічний коефіцієнт корисної дії;

зміна роботи в одиницю часу (потужність);

рівняння енергії:, або

3.3.2. Розрахунок параметрів обертального руху

Частота обертання колеса лопаточного типу вентилятора в салоні транспортного засобу дорівнює 300 об / хв. У момент часу t0 = 0 воно починає рухатися равнозамедленно, з кутовим прискоренням - 0,2 рад / с 2. З якою частотою буде обертатися колесо через 1 хв?

Уявімо умову задачі в формалізованому вигляді: n0 = 300 об / хв; рад / с 2; t = 1 хв = 60 с; визначити n.

Для визначення n скористаємося формулами: Тоді [об / с] - [рад / с];

[Об / с] = [об / хв] = об / хв.

До обіду однорідного суцільного диска, що є деталлю одного з агрегатів станції технічного обслуговування, прикладена дотична сила 100 Н. Радіус диска - 0,5 м. При обертанні диска на нього діє момент сил тертя 2 Н.м. Визначити масу диска, якщо відомо, що його кутове прискорення постійно і дорівнює 12 рад / с 2.

Умова завдання в формалізованому вигляді: r = 0,5 м, Pu = 100 Н, Mтр = 2 Н.м, 12 рад / с 2; визначити m. Для вирішення завдання скористаємося формулою або. Відомо, що для диска; тоді отримаємо; звідси кг.

Швидкість обертання колеса в редукторі навантажувального конвеєра протягом 1 хвилини зменшилася з 300 об / хв до 180 об / хв. Обертання колеса при гальмуванні равнозамедленно. Момент інерції колеса 2 кгм 2. Визначити:

1) кутове прискорення колеса; 2) момент сили гальмування; 3) роботу сили гальмування.

Умова завдання в формалізованому вигляді: 2 кгм 2;

1. Визначення кутового прискорення колеса: рад / с;

2. Визначення моменту сили гальмування:;

3. Визначення роботи сили гальмування. Робота сили гальмування дорівнює зміні кінетичної енергії колеса при зменшенні його кутової швидкості з 300 об / хв до 180 об / хв за час t = 1 хв. Кінетична енергія тіла, що обертається дорівнює сумі кінетичних енергій всіх точок тіла

де mi - маса i- й точки тіла; ri - відстань (радіус) від i -й точки тіла до осі (колеса); wi - лінійна швидкість i -й точки.

де момент інерції тіла відносно осі.