Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование под ред. Г.А.Тимофеева, Н.В.Умнова 2012г (932776), страница 16
Текст из файла (страница 16)
14у. Выполнить переход от графика Т! (<р~ ) к приближенному графику гв(<р1) угловой скорости начального звена. Результаты расчета параметров необходимо свести в таблицу (и включить в расчетно-пояснительную записку). На каждом графике выполняемого листа должна быть построена шкала. Графики должны быть оформлены в соответствии с ГОСТ 3.319 — 81, ГОСТ 3.317 — 80. Примеры выполнения листов курсового проекта для различных машин приведены в приложении 7.
На них изображены результаты динамических исследований как установившегося, так и переходного режимов работы для транспортной машины с двигателем внутреннего сгорания, упаковочного автомата, брикетировочного пресса с электрическим приводом и др. 3.4.2. Пример проектирования и выполнения первого листа курсового проекта Для машинного агрегата (рис.
3.11, г), состоящего из одноцилиндрового вертикального поршневого компрессора, кривошипно-ползунного механизма и электрического двигателя, определяют при установившемся режиме работы необходимый момент инерции 3 "г маховых масс и закон движения 1 механизма (см.
рис. 3.1, ж). Исходные данные приведены в табл. 3.1. Ниже приведена последовательность выполнения первого листа с использованием графических методов. Таблица 3.1 Значение Исходные данные 20 м/с Средняя скорость г, поршня Отношение длины 1г шатуна 2 к длине 1, «ривошипд 1, Х~ = !з/1, Относительное положение центра масс Хм шатуна 2 (Хм = !дг,/1з) Диаметр 4 цилиндра Частота вращения и, коленчатого вала Максимальное давление р в цилиндре Масса тг шатуна 2 Масса тз поршня 3 Момент ннерцин./зг шатуна 2 относитель- но осн, проходящей через центр масс Момент инерции,/,л коленчатого вала (без маховика) Момент инерции,/, ротора электриче- ского двигателя 4,0 0,33 0,20 м 12с' 0,5 МПа 8 кг 1О кг 0,22 кг мз 0,25 кгмз 0,023 г мз 0,55 кг ыз Момент инерции./Д муфты редуктора зубчатой передачи, приведенный к звену ! Коэффициент 8 неравномерности вращения 1!40 !.
Синтез механизма. Согласно формулам (1.1), (1.2) длина кривошипа 1! — — г, /(4п!) = 3,20/(4 10) = = 0,080 м, по заданному соотношению 1!/1з — — 4,0 находят длину шатуна 1г — — 41! —— 0,080 4 = 0,320 м. 2. Построение схемы механизма (см.
рис. 3.11, а), масштаб цз, мм!м. Отрезок АВ = 1!цз — — 64 мм, тогда (гз — — 64/0,080 = 800 мм!м; отрезок ВС = 1гцз —— = 0,320 800 = 256 мм. Угол поворота начального звена разбивают на 24 равных интервала по 15' (на схеме номера позиций проставлены через 30'). Отсчет угла поворота <р! проводят от вертикальной оси, когда поршень (звено 3) находится в верхней мертвой точке (ВМТ). 3.
Вычисление передаточных функций с использованием программы АВ2ц для определения кинематических характеристик кривошипно-ползунного центрального механизма. В расчетно-пояснительной записке необходимо привести таблицы входных и выходных данных. Графики гвс(<р!) и из!(!р!) строят в соответствующих масштабах (рис. 3.11, в). 4. Построение индикаторной диаграммы (рис. 3.11, б) по заданной таблице значений давления в цилиндре компрессора (табл.
3.2). Максимальный ход поршня /!з(гз на листе делят на 1О интервалов. В каждой точке деления строят ординату диаграммы, задавшись максимальной ординатой, которая для рассматриваемого примера равна 100 мм. Тогда в относительном положении поршня Яс//!3 — — 0,6 (где Вс — текущее положение поршня 3), 42 и„= 0,8 мм/м )!в= 800 мм/м )аг = 0,2 мм/кПа 0 200 400 Р, кПа кдс м 0,2 0,08 0,03 0,12 5с и -0,2 !!» = 19,1 мм/рад в )!и = 100 мм/(кН м) СЗ Ыса, «Н.м )аа = 38,2 мм/рад 0,25 0 — 0,25 -0,50 -0,75 — 1,00 !8 д и, = 38,2 мм/рад рм — — 100 мм/кН м Ме~, Н.м 12 0,25 0 — 0,25 -0,50 — 0,75 — 1,00 из=1,5.10 мм/кг м з аа г ./и, кг м рг=07б мм/Дж Гл, Дж Пр 0,12 200 0,08 40 'а !аа 100 О, Рис.
3.11 43 0 к/2 к Зк/2 е!, рад р„= 38 мм/рад з текущее значение ординаты 100р/р 100 0 18 = = 18 мм. Значение р/р выбирают из табл. 3.2 для Яс///3 — — 0,6 при ходе поршня вверх (при этом в цилиндре компрессора происходит сжатие воздуха). Затем вычисляют масштаб индикаторной диаграммы: р = 0,5 МПа = 5000 кПа. Тогда )гр —— 0,04 0 -0,04 -0,08 -0,10 <Р,, рад 0 рм = 38,2 мм/рад )ам=!00 ммl(кН м) = 100/500 = 0,2 мм/кПа, где 100 мм — выбранная ордината на чертеже, соответствующая р (табл. 3.2). Для определения силы давления Р, на поршень необходимо давление умножить на площадь поршня. При построении графика силы, действующей на поршень, ординаты этого графика принимают гсг =Улг/ь1гр, Таблица 3.2 " Направление отсчета относительного положения поршня — от ВМТ вниз.
Таблица 3.3 44 равными ординатам индикаторной диаграммы. Тог- да масштаб силы можно определить по формуле )тл — — цл/Яп = 0,2/0,0314 = 6,37 мм/кН, где площадь поршня Яп = кс/з/4 = л.0,2з/4 = = 0,0314 мз. Положительные значения силы Гл соответствуют положительному знаку работы этой силы, а отрицательные — отрицательному знаку. Таблицу значений Рд приводят в расчетно-пояснительной записке. 5. Построение графиков приведенных моментов. Для определения закона движения механизма заменяют реальный механизм его одномассовой динамической моделью и находят приложенный к ее звену суммарный приведенный момент Мир — Мир + М пр с л Приведенный момент М,"Р, заменяющий силу сопротивления Р'„определяют в каждом положении механизма по формуле (3.23): МспР = Р'спас соз (Р„по ~).
Силу гс выбирают по таблице или находят по индикаторной диаграмме (после ее интерполяции): ГДЕ УТЧ вЂ” — Угл — ОРДИНата С ИНДИКатОРНОй ДнаГРаМ- мы, мм; ц~ — масштаб сил, мм/кН. Для построения графика Мс"Р(гр~) (рис. 3.11, е) определяют ординаты улг с шагом /ггр~ — — 30' (табл. 3.3). Масштаб по оси ординат графика М,"Р(яр) находят, назначая (улг) „= 104,15 мм. Тогда цлг —— = (улг)шл,/(Мс"Р)шля = 104,15/1,0415 = 100 мм/(кН м). Масштаб по оси абсцисс и = 240/(2п) = = 38,2 мм/рад. Здесь 240 мм — выбранная база графика, а угол поворота гр~ звена / за цикл равен 2к рад. Результирующий график приведен на рис.
3.11, д. Приведенный момент движущих сил Мл"Р(гр~) = = сопз1 определяют из условия, что при установившемся движении )Ал! = ~А,( за цикл; работа )А,„! пропорциональна площади /; = /; — 6 (в квадратных миллиметрах) под кривой Мс"Р(гр~). Тогда МлпР = 1Яцмр 2п = 3190/(100.38,2 6,28) = =0,133 кН м. Приведенным моментом МД сил тяжести бз звена 2 пренебрегают, так как он мал по сравнению с моментом М,пл (табл. 3.3). 6.
Построение графика суммарного приведенного момента М"Р(яр~). С учетом знака суммируют ординаты графиков Млпв(гр~) и М„"~(гр~) (см. рис. 3.11, д). 7. Определение суммарной работы Ат(гр~): Ю А = ) М"Рг/гРН Внач График Ах(гр~) (см. рис. 3.11, лгс) строят методом графического интегрирования графика М"Р(гр~), выбирая отрезок интегрирования К = 40 мм. В конце цикла установившегося движения суммарная ра- бота всех сил равна нулю, Ах — — О. Масштаб графика Ах(лр1) по оси ординат НА = Нл/Н, /К = = 95,5 мм/кДж = 0,0955 мм/Дж. 8. Построение графика переменных (рис. 3.11, з) приведенных моментов инерции ./11р второй группы звеньев выполняют с помощью формул (3.25)— (3.27), используя полученные значения передаточных функций.
В механизме компрессора во вторую группу звеньев входят звено 3 — поршень и звено 2 — шатун. Приведенные моменты инерции этих звеньев определяют по следующим формулам: пр 2 пр 2 пр 2 '/3 л1зрлС '/2п 1я2~~ 52~ '/2в '/2зи21. Рекомендуется зависимость ~РР(1р1) строить с более мелким шагом Л<р! — — 15'. Результаты расчетов сводят в таблицу. Отдельно строят зависимости Уз" (1р1),,/2й(1р1) /2в (1р1) и их сумму ./11 (1р1). Масштаб по оси ординат Н/ (мм/(кг. м2)) выбирают из удобства построения.
В рассматриваемом примере при лр1 — — 90' (положение 6) .Уз"Р— — 0,064 кг м2. В положении 6 механизма ордината графика Уз"Р—— 96 мм. Тогда Нз — — УзпР/,/з"Р— — 96/0,064 = = 1,5 1Оз мм/(кг.м2). 9. Построение графика полной кинетической энергии всего механизма Т(<р1) проводят по зависимости Т= Ах+ Т„,„. 1О. Построение графика кинетической энергии Тп(1р1) (приближенного) второй группы звеньев (см.
рис. 3.11, з). По формуле (3.40) пересчитывают масштаб построенного графика./ "Р(<р1): Н г — — 2Н.//о21м — — 2 1,5 102/62,8 = 0,76 мм/Дж; ю1, — — 2пл! — — 6,28 10 = 62,8 рад/с. ! 1. Построение графика кинетической энергии Т1(1р1) первой группы звеньев (приближенного) (см. Рис. 3.11, ж) осуществляют по уравнению (3.37), Т1 —— Т вЂ” Тц. В каждом положении механизма из ординат кривой Т(<р1) вычитают ординаты Уц(НА/Нг), Равные значениЯм ТцНА в соответствУ- ющих положениях механизма. Ординатыуц берут с графика Тц(1р1): НА/Н2 —— 0,0955/0,76 = 0,13. Далее составляют таблицу вычитаемых отрезков (табл. 3.4) и строят график (см.
рис. 3.11, ж). 12. Определение необходимого момента инерции маховых масс /пР по формуле (3.36). Максималь- 1 ное изменение (ЛТ1)„в за период цикла находят из графика Т1 (см. рис. 3.11, ж), т. е. Т1 п,вв — Т1 пап = ( ЬУг1)нб/НЛ = 59/0,0955 = 617,8 Дж. Таблица 3.4 Тогда ./, Р=(ЬТ)„,/(юа, Ь) =617,8 40/(62,8' 1) = =6,28 кг м2.
Момент инерции дополнительной маховой массы .Уд „определяют по формуле (3.42): = 6,26 — (0,25 + 0,53 + 0,55) = 4,93 кг м2, где /"прт — приведенный момент инерции ротора электрического двигателя: .УпР =.У и2, =0,023 4,8 =0,53 кг м2. 13. Построение графика (приближенного) угловой скорости ю1(лр! ) выполняют по графику Т1(<р1) (см. рис.
3.11, ж), для чего определяют масштаб угловой скорости по формуле (3.43): Н. = НА,/!"рю1, — — 0,0955.6,26.62,8 = = 37,54 мм/(рад с 1). Расстояние от линии ю1,р до оси абсцисс находят по формуле (3.44): у вр = ю1ср 11. = 62,8 37,54 = 2357,5 мм. В приложении 7 (лист 7) приведен пример анализа динамики инерционного конвейера, не описанного подробно в настоящем пособии, но с методикой выполнения которого можно ознакомиться в учебной литературе, посвященной инерционным транспортерам (см.: Решение задач динамики для инерционных транспортеров / Под ред.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
