Уравнение (4.12) называют уравнением движения машины в форме кинетической энергии.
4.4. Уравнение движения машины в дифференциальной форме
Уравнение (4.11) можно записать в следующем виде:
, (4.13)
где Мпр.=Мпр.дв.+Мпр.сопр. – суммарный приведенный момент сил движущих и сил сопротивлений.
Продифференцируем (4.13) по переменной φ:
;
(4.14)
Преобразуем , разделив числитель и знаменатель на
, и получим:
,
где - угловое ускорение.
Тогда уравнение (4.14) можно записать в следующем виде:
(4.15)
Это есть дифференциальное уравнение движения машины для ведущего вращающегося ведущего звена.
Дифференциальное уравнение движения машины для поступательно движущегося ведущего звена выводится аналогично предыдущим выкладкам и имеет вид:
(4.16)
Решать дифференциальные уравнения движения можно графическим или численным методом (методом последовательных приближений).
4.4 Режимы движения машины
В общем виде движения машины можно разделить на три основных режима (периода): разгон, установившееся движение и останов (рис. 4.5).
Рис. 4.5. Схема режимов движения машины
В режиме разгона угловая скорость в начале режима , в конце
, что следует из уравнения (4.12). При этом всегда
, иначе разгон невозможен.
В режиме установившегося движения , изменение кинетической энергии (в среднем за один оборот ведущего вала)
. В пределах одного оборота происходят периодические колебания угловой скорости вала машины.
В режиме останова (когда двигатель отключен) . При этом выполняется работа, затрачиваемая на преодоление сил трения
.
4.5. Механический КПД механизма
В период установившегося движения машины соблюдается условие равенства работ сил движущих и сил сопротивлений:
Адв.=Асопр.
Работа сил сопротивления складывается из суммы работ сил полезного сопротивления Апол.сопр. и сил вредного сопротивления Авр.сопр.. Тогда
Адв. = Апол.сопр. + Авр.сопр.
Разделим левую и правую части равенства на величину работы сил движущих:
и получим
1 = η + φ , где
- механический (цикловой) коэффициент полезного действия (КПД),
- коэффициент механических потерь.