Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование под ред. Г.А.Тимофеева, Н.В.Умнова 2012г (Тимофеев Г.А., Умнов Н.В. - Курсовое проектирование), страница 15

Определение момента инерции дополнительной маховой массы (маховика) По формуле (3.36) рассчитывают необходимый момент инерции 31"Р, который обеспечит изменение угловой скорости а! главного вала в интервале значений, заданных допустимым коэффициентом неравномерности [8].

В первую группу звеньев кроме начального звена механизма часто входят еще и другие звенья — машины: роторы электрических двигателей, зубчатые колеса, подвижные звенья редукторов и т. д. Все эти вращающиеся звенья, связанные с начальным звеном постоянным передаточным отношением, обладают маховыми массами, которые влияют на закон движения начального звена. Если сумма приведенных моментов инерции вращающихся звеньев.У"Р оказываетвр ся меньше необходимого момента инерции.У "Р, то в состав первой группы звеньев следует ввести дополнительную маховую массу (маховик), момент инерции которой (3.42) В качестве примера на рис 3.9 показана та часть механизмов машинного агрегата, которая представляет собой первую группу звеньев. Начальное звено (ю!) — коленчатый вал Ь основного механизмав тихоходное.

Поэтому между ним и электрическим двигателем (ЭД) находится понижающая передача, состоящая из планетарного редуктора (ПР) и пары зубчатых колес гз и г! Для рассматриваемого прн- ЭД, вг /тг Рис. 3.9 мера момент инерции начального звена 1 равен 3А =Зь ~ /т1. Необходимый момент инерции 3 "Р можно по- 1 лучить исходя из динамического расчета (см. разд. 3.3.5). Приведенные моменты инерции остальных звеньев первой группы находят следующим об- разом: г 2 Атг '~тг '~вг и21 '/т2 1 гг 2 р ~юдв г '/рот 3рот /рот идв1 идв1 ицр и2! О!! где и „, ипр и иг ! — передаточные отношения. Далее определяют момент инерции дополнительной маховой массы, которая размещается на валу начального звена: 3.3.7. Габариты и масса маховика Конструктивно маховик, момент инерции которого обозначают Уд „, выполняют в форме обода со ступицей (рис.

3.10, а) или в форме сплошного диска с отверстием (рис. 3.10, б). В осевом сечении обод маховика имеет форму прямоугольника, стороны юторого ограничиваются наружным Рг, внутренним Р! диаметрами и толщиной Ь. Соотноше- Рис. 3.10 ния между размерами записывают в виде безраз- мерных коэффициентов Ь Р, Ч!ь = — " Ч1ь = —. Р2 Р2 Из конструктивных соображений обычно при- нимают Ч!ь = 0,2; Чгь = 0,6...0,8.

Плотность материа- ла маховика р = 7800 кг/мз. При значениях Ч!ь = = 0„2 и Ч1ь = 0,8 расчетные формулы имеют вид: 1) маховик — обод со спицами и ступицей (см. рис. 3.10, а): наружный диаметр Рг —— 0,437 ~э/Зд „, м, внутренний диаметр Р! — — 0,8Р2, м, толщина обода Ь = 0,2Р2, м, масса обода и = 6123(Р22 —.Р!2)Ь, кг; 2) маховик — диск (см. рис.

3.10, б): диаметр Р = 0 Збб~з~Удов м ширина Ь = 0,2 Р, м, масса и = 1230Рз, кг. Если расчетные размеры маховика получаются неконструктивными (слишком большими) исходя из требований по габаритам, то устанавливают одну или несколько маховых масс на более быстроход- ных валах. В этом случае момент инерции махови- ка./„,„уменьшается пропорционально квадрату пе- редаточного отношения частоты вращения соответ- ствующих валов. 3.3.8. Определение закона движения механизма при различных режимах движения Чтобы найти угловую скорость начального звена по уравнению (3.36), необходимо знать начальные условия, которые в режиме установившегося движения заранее не известны.

Воспользуемся тем, что при малых значениях коэффициента неравномерности 8 верхняя часть графика Т1(1р1) (см. рис. 3.8), изображающая изменение кинетической энергии Т1, приближенно изображает также изменение угловой скорости оз1(Ч!!). В точках Д и Ь/ угловая скорость ю! имеет соответственно значения ю,,„и ю! „,;„. Разность ординат точек Д и /!/, измеренная непосредственно по графику, равна 10и.

Тогда масштаб графика угловой сюрости 12 1и бо!1, где 11„— в мм/(рад с '). Чтобы определить полное значение угловой ско- рости, необходимо найти положение оси абсцисс Ч!! графика о!!(<р1). Для этого через середину от- резка, изображающего разность (оэ! — аз!„„„) и равного разности ординат точек Д и М (см. рис. 3.8), проводят горизонтальную штриховую линию, ко- торая является линией средней угловой скоро- 40 сти а1, .

Расстояние до нее от оси абсцисс чр! ' оп- ределяют по формуле у!а,а = а!ср)гв. (3.44) Получив положение оси абсцисс <р"' на графике а! и зная масштаб )!а„можно определить угловую СКОРОСТЬ В НаЧаЛЬНОМ ПОЛОЖЕНИИ МЕХаНИЗМа а1н,ч и затем по формуле (3.33) — кинетическую энергию механизма в начальном положении: ( Х )нач !нач Тнач 2 Используя зависимость (3.19), находят значение угловой скорости начального звена а!(<р!) в каждом положении <р! на всем интервале изменения обобщенной координаты Лчрц.

Угловое ускорение главного вала я!(чр!) в каждом положении можно рассчитать по формуле (3.21) или (3.34) либо получить графически дифференцированием графика а!(чр!). Таким образом, задача динамики по определению закона движения динамической модели и, следовательно, начального звена механизма решена. Законы движения остальных звеньев могут быть определены методом планов или рассчитаны по формулам: чьу — — ч м -а1, г ам — — а д .а! + чч,г е,, (3.45) ау =а;-а1, г я =в ! а!+а .я1. Необходимо учитывать, что знак функции я!(<р!) зависит от направления вектора угловой скорости, например, при отрицательном значении вектор углового ускорения я! противоположен вектору а1. Это уточнение необходимо иметь в виду в случае вращения главного вала по ходу часовой стрелки— отрицательное значение ускорения соответствует его фактическому направлению против хода часовой стрелки.

В формулах (3.45) значение я!(<р!) подставляют со знаком, согласно формальному правилу: положительными считают величины а! и я1, если они направлены против хода часовой стрелки. 3.4. Последовательность определения закона движения механизма 3.4.1. Указания к выполнению первого лиепаи курсового проекпаа Реальный механизм с начальным вращающимся звеном следует заменить одномассовой динамической моделью. Последовательность дальнейших действий будет зависеть от того, работает ли механизм в переходном или в установившемся режиме.

Этапы выполнения первого листа курсового проекта (первые шесть пункгов относятся к переходному и установившемуся движению механизма). 1. Определить недостающие размеры звеньев механизма по исходным данным. 2. На листе построить в масштабе схему механизма. Угол поворота начального звена за цикл работы механизма разбить на требуемое число равных частей.

Построить схему механизма во всех положениях. 3. Определить передаточные функции исследуемого механизма с помощью соответствующих программ или построив для каждого из положений механизма план возможных скоростей. 4. Построить заданную индикаторную диаграмму р[Я(чр)! для поршневой машины и график сил Г[:а(<р)1, действующих на соответствующее звено (ползун, поршень, коромысло и др.). 5.

Построить графики приведенных моментов движущих сил Мн"Р(чр), сил сопротивления М,"Р(ч!!) и сил тяжести МД'(<р) как функции обобщенной координаты чр. 6. Построить графики,Уай(д) переменных приведенных моментов инерции второй группы звеньев .У!""(чр) и график Х.ЯР(<р) их суммы для многоцилнндровых машин.

Далее пункты пронумерованы для переходных режимов движения — с буквой «п», для установившегося движения — с буквой «у». Переходный режим 7п. Построить график суммарного приведенного момента М"Р(чр) с учетом всех действующих сил. 8п. Путем интегрирования графика суммарного приведенного момента М"Р(<р) построить график суммарной работы А (ар). 9п. Для каждого из положений механизма определить суммарный приведенный момент инерции У"Р(1р) = ~,"Р + ~,"Р (построение графика .Унр см. п. 6;,У "Р = сопя! определяют по исходным данным проекта). 10п. По заданным начальным условиям (!рн ч и анан) найти начальную кинетическую энергию Тн по формуле (3.33). 11п.

Для каждого из положений механизма по формуле (3.30) подсчитать угловую скорость и построить график а!(!р!). 12п. В каждом из положений механизма определить угловое ускорение я по формуле (3.34) и построить график я1(чр1). 13п. Построить график 1(чр!). 41 Установившийся режим 7у. Построить график суммарного приведенного момента М "Р(<р!) (без учета потенциальных сил). 8у.

После интегрирования графика суммарного приведенного момента М "Р(<р1) найти Мд (или М,) для обеспечения установившегося движения. 9у. Найти суммарный приведенный момент М"Р(ср!) с учетом потенциальных сил и найденного Мд (или М,), путем интегрирования графика суммарного приведенного момента Мвй(<р!) построить график суммарной работы А (ср!).

1Оу. Выполнить переход от графика А (!р!) к графику кинетической энергии всего механизма Т(~р! ). 11у. Выполнить переход от графика,УИ(ср!) к приближенному графику Тц(!р!) кинетической энергии второй группы звеньев. 12у. Построить график Т1(<р!') кинетической энергии первой группы звеньев. 13у. Определить по формулам (3.36) необходимый момент инерции маховых масс./ "Р, по форму- 1 лам (3.42) — момент инерции дополнительной маховой массы (маховика),/ „и найти размеры маховика.