Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование под ред. Г.А.Тимофеева, Н.В.Умнова 2012г (1004943), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

а. Четырехтактный ДВС. Кинематическая схема одноцнлиндрового четырехтакгного ДВС изображена на рис. 2.2, а, а на рис. 2.4 — его индикаторная диаграмма, р = р(Яс), где р — давление рабочего тела в цилиндре двигателя, Вс — перемещение поршня. Цикл такого ДВС равен двум оборотам кривошипа (<р„= 4к, рад) или четырем ходам поршня.

Рабочий процесс в цилиндре двигателя происходит следующим образом: при движении поршня 3 (см. рис. 2.2, а) вправо (скорость поршня хс > 0) в цилиндре происходит всасывание (участок са); прн движении влево (хс < 0) — сжатие (участок аа); затем при повторном движении вправо хс > 0)— расширение (рабочий ход — участок аЬ); и, наконец, снова влево (хс < 0) — выпуск (участок Ьс). На этом цикл заканчивается.

Р Р»»»» Рнс. 2.4 Для перехода к механической характеристике ДВС, т. е. для определения зависимости силы давления гд на поршень от перемещения Вс поршня, необходимо давление, найденное из индикаторной диаграммы, умножить на площадь поршня. Выбор участка характеристики для определения давления (аЬ, Ьс, са или Ыа) зависит от того, какой процесс в это время происходит в цилиндре.

На участке расширения направление вектора силы давления совпадает с направлением вектора скорости перемещения поршня, т. е. работа движущей силы положительна; на остальных трех участках — всасывания, сжатия и выпуска — векторы силы давления и скорости перемещения поршня направлены противо- положно, т. е.

работа силы трения отрицательна. Иными словами, только на участке аЬ сила Р;— движущая сила, на остальных трех участках она является силой сопротивления. Функциональная зависимость силы г", от координаты поршня имеет вид Р =Р (хс, з(йпхс), (2.!3) где хс — координата поршня (функция положения точки С от обобщенной координаты — угла поворота кривошипа). При хс > 0 давление выбирают на участках аЬ и са характеристики, прн хс < 0— на участках Ьс и аа. Важно отметить, что при выполнении динамических расчетов необходимо знать зависимость силы Р;, от положения начального звена, тогда как статическая характеристика позволяет получить зависимость этой силы от положения поршня. Задаваясь значениями угла поворота крнвошипа <р„, графическими или аналитическими методами находят положение хс поршня, а затем по функциональной зависимости Ра(хс) — модуль силы Рд.

При аналитическом решении используют найденную на этапе кинематического анализа функцию положения точки С. Механическую характеристику г„(<р„) изображают в виде графика; она отличается от характеристики Гд(хс), поскольку хс(<р„) — нелинейная функция. б. Двухтактный ДВС. Кинематнческие схемы двухтактного н четырехтактного двигателей, естественно, не различаются (см. рис. 2.2, а), однако цикл двухтактного ДВС равен одному обороту кривошипа (<р„= 2к, рад) или двум ходам поршня. Рабочий процесс в цилиндре определяется индикаторной диаграммой (рис.

2.5) и происходит следующим образом: при движении поршня 3 (см. рис. 2.2, а) вправо (скорость поршня хс > 0) в цилиндре происходит два последовательных процесса: расширение (прямой ход) — участок аЬ и продувка — участок Ьс; при движении влево (х~ < 0)— сжатие (обратный ход) — участок са.

На этом цикл заканчивается. Р Рт»» Рнс. 2.5 22 Мпв Мпус ~пои ~ пом Рис. 2.7 шони Ыпв '"Гпв М„ Мпус Мном сипр сипом сивин снов Рнс. 2.6 ~пуп м 'Рпв Рнс. 2.8 23 Для получения зависимости силы давления на поршень от перемещения поршня необходимо, как и в случае четырехтактного двигателя, давление, найденное из индикаторной диаграммы, умножить на площадь поршня. На участке аЬ сила Гд — движущая сила, на участке са она является силой сопротивления. Для двухтактного двигателя, как и для четырехтактного двигателя, необходимо зависимость Гд(хс) пересчитать в рн(пх,) по известной харакгеристике ХС (ври). 2.

Электрические двигатели. В первом приближении можно считать, что движущий момент электрического двигателя — постоянная величина. При более подробном анализе следует учитывать зависимость движущего момента от угловой скорости вращения двигателя, которая различается для разных типов двигателей. а. Асинхронный электрический двигатель переменного тока. На статической характеристике (рис. 2.6) такого двигателя: Мп„, — пусковой момент; М„,„— номинальный крутящий момент; М или М„р — максимальный или критический момент, иногда называемый моментом опрокидывания; пэном — номинальная круговая частота вращения вала двигателя; ю,ни — частота вращения вала двигателя без нагрузки, или синхронная частота; аЬ— неустойчивый участок характеристики; Ы вЂ” устойчивый участок характеристики. Часть статической характеристики асинхронного электрического двигателя, т.

е. зависимость движущего момента М, на валу двигателя от его угловой скорости адп на участке Ис в области номинального момента, можно линеаризоватрк Мян = Ь вЂ” козл,. (2. 14) Здесь к = М„~~!(юсин — юн „) и Ь = /сю,нн. После подстановки к и Ь в (2.14) получим М, = Мн,„(а,ни — оэ)/(а,п„— ан,„). (2.15) Фактически линеаризованная характеристика на рабочем участке является прямой линией, проходя- щей через две точки с координатами ш,ни, 0 и шн,„, Мном Статическая характеристика асинхронного электрического двигателя на всем диапазоне изменения угловой скорости определяется более сложной формулой, в которой момент Мд, выражается через скольжение гк М, = 2 М„р (Из„р + внр Ь), (2.16) где з = 1 (Одп/оз а критическое скольжение з, = оэир ~ оэсни.

б. Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. Для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением на участке Ьс (рис. 2.7) функциональная зависимость аналогична зависимо- сти для линейной части характеристики асинхрон- ного двигателя: Однако в данном случае характеристику можно продолжить до точки а — точки пуска двигателя (оэн, = 0) и определить пусковой момент На рисунке также изображено семейство регулировочных характеристик — семейство статических характеристик при разных значениях управляющего напряжения на статоре двигателя.

3. Пружинный двигатель. Если в качестве двигателя используется пружина (например, спиральная), то в большинстве случаев рабочую часть (участок аЬ) ее механической характеристики (рис. 2.8) Ртах о Р пап Рнс. 2.9 Рс Ртах Ройр х а о Рппп Рпр.х Рис. 2.11 Рнс. 2.10 24 можно представить в виде линейной убывающей функции перемещения (угла поворота вала двигателя), т. е.

М, = Мо — )схрлп, где Мо < М„,; /с — коэффициент пропорциональности. 4. Рабочие мишины: поршневые машины (компрессоры, насосы), металлорежущие станки, прессы, транспортные машины, испытательные стенды и др. а. Поршневой каиирессор. Механическая характеристика компрессора, т. е. зависимость силы, действующей на поршень, от его перемещения, также задается индикаторной диаграммой (рис.

2.9). Рабочий процесс в цилиндре двигателя осуществляется следующим образом: всасывание (участок Ис); сжатие (участок сЬ); нагнетание (участок Ьа); расширение остаточного воздуха (участок аЫ). Участки сЬ и аЫ характеристики определяются параметрами газа (обьемом, давлением и температурой) и в общем виде описываются уравнением политропы, р К" = сопз1, где р — давление; К вЂ” объем газа; и — показатель политропы.

Силу, как и ранее, находят умножением давления, полученного из диаграммы, на площадь поршня. Как и в случае двигателей внутреннего сгорания, для дальнейшей работы следует зависимость Рс(хс) пересчитать в зависимость Рс(<р„) графическими или аналитическими методами с помощью известной функции положения поршня. б. Поршневой насос. Для получения механической характеристики поршневого насоса используют индикаторную диаграмму (рис. 2.10), где учас- ток сИ вЂ” всасывание, а участок аЬ вЂ” нагнетание. Как и ранее, сила равна произведению давления, найденного из диаграммы, и площади поршня. Несмотря на то что вектор силы меняет направление из-за изменения знака давления, одновременно меняется и направление движения поршня, поэтому работа силы всегда остается отрицательной.

в. Металлообрабатывающие станки. К станкам металлообрабатывающей группы кроме металлорежущих относится и большинство прессов. Внешняя сила, связанная с усилием на резце нли ползуне, как правило, не остается постоянной и меняется в зависимости от перемещения точки ее приложения. Для металлорежущих станков изменение силы связано главным образом с тем, что процесс резания происходит только при движении резца в одном направлении (прямой ход). При обратном движении резца (обратный ход) процесс резания не осуществляется и сила сопротивления движению существенно уменьшается (вплоть до практически полного ее исчезновения). Аналогичное соотношение снл имеет место и в станках обработки давлением — усилие прессования возникает только при прямом ходе.

Покажем теперь, как будет выглядеть механическая характеристика для полного цикла работы станка. Для металлорежущего станка механическая характеристика определяется зависимостью силы сопротивления резанию, действующей со стороны обрабатываемой детали на резец, от его перемещения. Форма характеристики в общем случае, как и у поршневого насоса, имеет два участка с двумя разными значениями силы, соответствующие прямому и обратному ходу резца.

Характеристики

Список файлов курсовой работы