Проектирование уравновешивающих механизмов: Методическое пособие, страница 14

 При вычислении текущего усилия целесообразно определять эффективную силу пневматического аккумулятора с учетом силы трения уплотнительных устройств в конструкции УМ:

,  .

Эффективная сила УМ определяется зависимостью:

.

где с_у – коэффициент силы трения (в первом приближении с_у≈ 0,05…0,12);  l_y – длина рабочей части уплотнения; μ≈0,07 – коэффициент трения в паре шток уплотнитель.

Эффективный момент уравновешивающего механизма

.

Формулу (6.1) элементарной работы можно преобразовать к виду:

ΔМ_i = M^Еy_i – Mк_i ± (To_i + TА_i×ka_i+ TΒ_i×kb_i),

где  ka_i = dθ/dφ;   kb_i = dξ/dφ – коэффициенты приведения моментов трения в шарнирах уравновешивающего механизма

;     ,   .

Вывод коэффициенты приведения моментов трения рассмотрен в Приложении Б.

Моменты трения выражаются формулами:

   

где ρ_t - приведенный радиус трения в опорах, Qо – усилие контакта в шарнире цапф. Приведенные радиусы трения в опорах и цапфе зависят от их конструкции, состояния опор и коэффициентов трения f: ρ=f_pr×r_op. Для шаровой пятки этот вопрос рассмотрен в п. 5.3.

Реакция оси цапф (см. рис.6.2):  ;

;  ; .

Программирование рассмотренной задачи на Excel предлагается читателям выполнить самостоятельно.

7  ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРОЕКТА ПО ДОПУСКАЕМОМУ УСИЛИЮ

Качество проектного решения уравновешивающего механизма принято оценивать по допускаемому усилию на маховике механизма вертикальной наводки:

Р_m= DM^E_max/(u×h×r_m)£ [ Р_m], где  DM^E_max – максимальный эффективный момент неуравновешенности; u, h, r_m – передаточное отношение, кпд, радиус маховика механизма вертикальной наводки, [ Р_m] – эргономически допустимое усилие на маховике.

Согласно эргономическим требованиям:

Ø  радиус маховика ручного механизма наводки при работе одной рукой должен быть r_m£ 0,15…0,25 м;

Ø  наводчик как источник энергии обладает мощностью N_d =75 Вт , совершая при спокойной работе n_d = 90…120 однообразных движений в минуту (об/мин).

Принимая эти условия несложно вычислить:

[ Р_m] £ 30×N_d /( B×n_d ×r_m)@ 24…53 Н.

По ГОСТ 12.2.049-80 ССБТ при конструировании органов управления и их размещении в моторном поле рабочего места должны быть учтены следующие физиологические особенности двигательного аппарата человека: скорость движения рук больше при движении в направлении «к себе», меньше - при движении «от себя»; скорость движения правой руки больше при движении слева - направо, левой руки - справа - налево; линейная скорость вращательных движений рук больше скорости поступательных движений; скорость плавных криволинейных движений рук больше скорости прямолинейных движений рук с резким изменением направления; точность движения рук больше при работе в положении сидя, меньше - при работе в положении стоя….

Усилия, необходимые для осуществления управляющих действий, должны устанавливаться с учетом способа перемещения органа управления (пальцами, кистью с предплечьем, всей рукой, стопой и т.д.), частоты использования с учетом продолжительности непрерывного воздействия на органы управления, скорости выполнения управляющего действия и положения человека в процессе управления.

Пример зависимости допустимых усилий вращения маховика с рукояткой от способа управления, скорости и времени вращения для общемашиностроительного оборудования приведен в приложении к ГОСТ 12.2.049-80 и ниже в таблице.

Таблица допустимых усилий вращения маховика при положении стоя