Основные законы вращательного движения. Центробежные механизмы, страница 4

Вращательное движение используется в центробежном литье, которое применяют для изготовления труб и других отливок, имеющих ось симметрии: маховиков, шестерен, дисков и т. д. Чтобы изготовить трубу, через лоток 1 (рис.5) в быстровращающуюся со скоростью 600—1600 об/мин цилиндрическую форму 2 заливают расплавленный металл. Частицы жидкого металла, стремясь двигаться по инерции прямолинейно, удаляются от оси вращения формы, благодаря чему металл прижимается к стенкам формы и хорошо уплотняется. Застывая, он образует отливку в виде трубы. При этом способе литья форму можно использовать много раз. При обычном способе, когда извлекают отливку, форма разрушается.

Центробежным литьем получают очень точные и чистые отливки из черных и цветных металлов. Оно гораздо производительнее старых способов отливки и позволяет избежать сложной работы по изготовлению формы из формовочной земли.

                Рис.6 Центробежный регулятор Уатта.

Центробежное литье используется и в строительном деле для изготовления полых железобетонных колонн. В круглой форме (опалубке), ближе к ее краям, предварительно собирают и натягивают арматуру из стальных стержней. Затем форму начинают вращать и внутрь ее заливают разжиженную бетонную массу. Полученные этим способом колонны обладают высокой прочностью и гораздо легче сплошных.

Для регулировки числа оборотов различных машин применяют центробежный регулятор (регулятор Уатта, рис.6). Он представляет собой систему стержней, соединенных по концам шарнирами я образующих фигуру в виде параллелограмма. Стержни 1 имеют на концах массивные шары и соединены стержнями 2 с муфтой 3, которая может скользить по вертикальному стержню 4. Последнему сообщается вращение от вала машины. Муфта 3 соединена рычагом 5 с заслонкой 6, регулирующей поступление пара в машину через паропровод 7. Получив боковой толчок от стержней 2, шары приобретают скорость v, направленную перпендикулярно плоскости чертежа (рис.6,а). На каждый шар массой т действует сила тяжести Р =т×g и тяга F со стороны стержня 2.

Равнодействующая этих сил Q сообщает шару центростремительное ускорение а=4p² rn², где n  — число оборотов прибора в 1 с. Поэтому

Q = 4×p² r×n²×m.

Но сила Q может быть определена также из заштрихованного треугольника (рис.6,б):

Q = m×g×tga.

Приравнивая правые части двух последних выражений и заменяя r и tga по формулам

r=l×sina, tga=sina/cosa

имеем:

cosa = g/4×p² l×n²

Следовательно, при увеличении числа оборотов v машины cosa уменьшается, отчего a растет. Поэтому шары поднимаются, тянут муфту 3 вверх и она с помощью рычага 5 поворачивает заслонку 6 в паропроводе. Поступление пара в машину уменьшается, и число оборотов падает до прежнего значения. Регулятор используется также в двигателях внутреннего сгорания и в ряде других машин и механизмов.

Министерство образования РФ

Новосибирский государственный технический университет

Кафедра теоретической механике.

Машины и вращательное движение.

Выполнил студент:                                                                 Преподаватель:

гр.ТМ-82                                                                                 Г.С.

С.В.

Новосибирск 2000

План:

1.  Основные законы вращательного движения.

2.  Центробежные механизмы.