125271 (Проектирование и исследование механизма качающегося конвейера)

БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Инженерный факультет

Кафедра общетехнических дисциплин

Расчетно-пояснительная записка

К курсовому проекту по ТММ

на тему: «Проектирование и исследование механизма качающегося конвейера»

Задание 16 Вариант

Выполнил студент: инженерного

факультета 2-го курса 21 (1 ) гр.

Проверил: доцент Слободюк А.П.

БЕЛГОРОД 2004

ВВЕДЕНИЕ

Механизм привода конвейера предназначен для осуществления возвратно-поступательного движения ползуна для перемещения лотка или ленты с транспортируемым материалом. Для осуществления сепарирования и перемещения материала характер движения ползуна конвейера должен быть различным в обе стороны.

Кривошип 1 механизма приводится от электродвигателя через редуктор и совершает вращательное движение. Далее, через шатун 2 движение передается на коромысло 3, которое при работе механизма совершает качающееся движение относительно оси D.

Затем, через шарнир С, движение передается на шатун 4, совершающий сложное движение. Шатун 4 соединен с ползуном 5 – лотком конвейера. Ползун, совершая возвратно-поступательное движение, позволяет выполнять рабочий процесс.

В целом механизм привода конвейера можно отнести к исполнительным механизмам технологической машины.

2. СТРУКТУРНОЕ И КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА

1.1. Структурный анализ рычажного механизма

Степень подвижности механизма определим по формуле Чебышева

W = 3n - 2p₁ - p₂ ,

где n - число подвижных звеньев, p1 - число одноподвижных кинематических пар, p2 - число двухподвижных кинематических пар.

В рассматриваемом механизме 5 подвижных звеньев (т.е. n = 5), и все кинематические пары одноподвижные (т.е. p₁=7, p₂=0). Тогда

W = 3·5 - 2·7 = 1.

Так как подвижность механизма получена отличной от нуля, то механизм работоспособен.

Разбиваем механизм на группы Ассура: группа II класса 1-го порядка (шатун 2 - коромысло 3) и группа II класса 2-го порядка (шатун 4 - ползун 5) [2].

Структурная формула механизма I(0-1) – II₁(2-3) – II₂(4-5)

В целом механизм является механизмом II класса.

1.2. Построение кинематической схемы

Построение кинематической схемы начинаем с разметки неподвижных опор рычажного механизма. Принимаем на чертеже масштабный коэффициент схемы _l = 0.004 м/мм. В принятом масштабе

L_ОА = ОА/_l = 0.11/0.004 = 27.5 мм

За нулевое принимаем такое положение механизма, при котором ползун 5 занимает крайнее левое положение (в соответствии с условием). При этом шатун АВ находится на одной прямой с кривошипом ОА (см. лист 1 графической части). В этом положении достраиваем кинематическую схему в выбранном масштабе.

Разбиваем траекторию движения точки А кривошипа на 12 равных дуг, начиная от нулевого положения и в каждом из этих положений выстраиваем кинематическую схему механизма. Строим кинематическую схему во втором крайнем положении. Положение конца рабочего хода определяет точка А_крх. Рабочий ход составляет φ_рх= 210º = 3.67 рад.

1.3. Построение планов скоростей

Построение плана скоростей начинаем от входного звена - кривошипа ОА. Угловая скорость кривошипа ω₁ =16 1/с. Скорость точки А

V_A = ω₁·ОА = 160,14 = 2,24 м/с

Из точки р, принятой за полюс плана скоростей (см. лист 1), откладываем в направлении вращения кривошипа 1 вектор ра = 56 мм скорости точки А, принадлежащей кривошипу.

Масштабный коэффициент плана скоростей

μ_v = V_A/ра = 2,24/56 = 0,04 ^м/с/_мм

План скоростей для группы Ассура (2-3) строим, графически решая систему векторных уравнений

V_А3 = V_A + V_ВA

V_В = V_С + V_ВС

В этой системе V_В обозначен вектор скорости точки В, принадлежащей шатуну 2; V_ВA - вектор относительной скорости точки В относительно точки А. V_ВС - вектор относительной скорости точки В относительно точки С. Также имеем V_С = 0 (так как в точке С находится опора), V_ВA┴AВ , V_ВС║ВС.

Построение. Из точки а плана проводим линию, перпендикулярную шатуну AВ - направление V_ВA. Из полюса р (поскольку V_С = 0) проводим линию, перпендикулярную кривошипу 3 - направление V_ВD. Точка b пересечения этих линий дает конец вектора искомой скорости V_B.

Чтобы построить план скоростей для группы Ассура (звенья 4-5), необходимо найти скорость точки D коромысла из условия подобия

V_D/V_B = СD/BС,

или, учитывая, что масштабный коэффициент μ_v остается постоянным,

pd/рb = СD/ВС .

Например, для положения 2 (φ₁ = 60º)

pd = pb·СD/BС = 55.54·0.35/0.25 = 77.76 мм .

Вектор V_D выходит из полюса p, параллелен вектору рb и направлен в ту же сторону (т.к. точка В – шарнир, в котором прикрепляется шатун 2 – лежит между точкой D и неподвижной опорой С коромысла).

Для группы Ассура (4-5) составляем систему векторных уравнений

V_E = V_D + V_ED

V_E = горизонталь ,

где V_ED ЕD – относительная скорость точки Е вокруг D.

Через точку d плана проводим линию, перпендикулярную звену ЕD. Через полюс p проводим линию, направленную горизонтально. Точка е пересечения этих линий дает точку конца вектора скорости V_E. Вектор pе представляет вектор скорости любой точки ползуна 5 (т.к. ползун 5 совершает поступательное движение).

Чтобы определить скорость любой точки звена механизма, необходимо, исходя из подобия, найти соответствующую точку на одноименном отрезке плана скоростей и из полюса в эту точку провести вектор, который и будет вектором скорости данной точки.

Например, для положения 2 (φ₁=60º) определим скорости точек S_i (точки центров масс звеньев, расположенные по условию на звеньях):

V_S4 = ps₄·μ_v = 70.4·0.0088 = 0.62 м/с.

V_S5 = V_D = pd·μ_v = 65.3·0.0088 = 0.57 м/с.

Сводим определенные из планов величины скоростей точек S₂, S₃ , S₄ и точки S₅, принадлежащей ползуну, в таблицу 1.1.

Чтобы определить угловые скорости звеньев 2, 3, 4 необходимо величины относительных скоростей точек в относительном движении разделить на длины соответствующих звеньев.

Например, для положения 2 (φ₁=60º):

ω₃ = V_ВС/ВС = pc·μ_v /ВС = 0.04/0.14= 17.1 ¹/с.

ω₄ = V_CD/CD = cd·μ_v /CD = ·0.04 /0.57 = 2.98 ¹/с.

Для остальных положений вычисления аналогичны. Результаты сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Линейные скорости центров масс и угловые скорости звеньев

1.4. Построение планов ускорений

Рассмотрим построение плана ускорений для положения 1(φ₁=45º).

Ускорение точки А определится как

a_A = a_Aⁿ + a_A^τ= ω₁²·ОА + ε₁·ОА .

Так как ω₁ = const, то ε₁ = 0. Тогда

a_A = a_Aⁿ = ω₁²·ОА = 16²·0,14= 35,84 м/с².

Из полюса плана ускорений π проводим вектор нормального ускорения точки А – вектор πa длиной 160 мм в направлении от точки A к точке O параллельно звену OA. Тогда масштабный коэффициент плана

μ_а = a_A/ πa = 35,84/160 = 0,224 ^м/^с2/мм .

План ускорений для группы Ассура (2-3) строим, графически решая систему векторных уравнений

а_А3 = а_А2 + а^к_A3А2 + а^r _А3A2

а_А3 = а_В + аⁿ_А3В + а^τ_А3В ,

где а_В = 0.

Величину кариолисового ускорения определим [2] как

а^к_A3А2 = 2ω₃·V _A3А2 = 212,43·0.74544= 18.532 м/с² ,

Направлен этот вектор от точки А3 к точке А паралв направлении от точки В к точке А, а его длина в масштабе плана k_А3А2=а^к_A3А2/μ_а=18.532/0.224=82.73 мм.

Величину нормального ускорения аⁿ_ВС рассчитаем как

аⁿ_А3В = ω₃²·А3В = 12,43²·0,1698 = 26,24 м/с²