Значения давлений во всех кинематических парах рассматриваемого механизма сводим в таблицу.



Таблица 4 - Значения давлений в кинематических парах механизма

кинематические пары 0 А В С Д Е45 Е05
Обозначение R01 R12 R32 R03 R34 R45 R05
Значение , Н   282150 285348 86688 122808 164640 238140 106893.6

Для определения уравновешивающей силы по методу Н.Е.Жуковского вычерчиваем план скоростей, повернутый на 90° в уменьшенном масштабе. На данном чертеже этот план скоростей совпадает с планом скоростей механизма. Используя теорему подобия, определяем на плане скоростей положения точек S2, S3, S4.

 

АS2/АВ = аk2/ab Þ as2 = ab×AS2/AB = 84×40/120 = 28 мм

CS3/CВ = Ps3/Pb Þ Ps3 = Pb×CS3/CB = 64×20/100 = 12.8 мм

DS4/DE = dk4/de Þ ds4 = de×DS4/DE = 14×60/140 = 6 мм

 

Считаем преобразованные моменты:

 

Mj2/ = Mj2×ab/lAB = 63700 H×мм

Mj3/ = Mj3×Pb/lBC = 59136 H×мм

Mj4/ = Mj4×de/lDE = 4560 H×мм

 

В соответствующие точки плана скоростей прикладываем все действующие на механизм силы, в том числе и уравновешивающую.

Составляем уравнение равновесия для жесткого рычага Жуковского и решаем его.

Py×Pa + Mj2/ - Mj3/ - Mj4/ - Pj2×hj2 - Pj3×hj3 + R5×Pe  - Pj4×h4 = 0 ,

Py = (Pj2×hj2 + Pj3×hj3 - R5×Pe  + Pj4×h4 - Mj2/ + Mj3/ + Mj4/)/ Pa = 48163.8 H

 

Вычисляем относительную ошибку определения уравновешивающей силы двумя методами

 

у = [(Ру1 - Ру11)/ Ру1]×100% = |49935.9 – 48163.8/49935.9|×100% = 3.5 %

Ошибка не превышает 5% .

4 Расчет маховика

 

Исходные данные: схема механизма

 

 

А

                                                                      В

     
 


              О

                   
     

 


r = 0.3 м, l = 0.64 м, lAS2 = 0.22 м, w1 = 50 с-1, d = 0.12 м,

m2 = 2.4 кг,    m3 = 1.9 кг,              J01 = 0.012 кгм2, JS2 = 0.020 кгм2,

d = 0.23, Pimax = 300000 Па.

 

Требуется определить момент инерции маховика по методу избыточных работ рассчитать геометрические параметры маховика, его массу и вычертить эскиз.

Определяем приведенный момент движущих сил

 

Мпр = Рпр×lAO,

 

где Рпр = Рдв×(VВ/VА) – приведенная к точке А движущая сила

 

Рдв = Pi×p×d2/4,

 

VB = Pb×mV,              VA = w1×lAO - линейные скорости точек В и А, м/с;

Рb - длина отрезка (мм) на плане скоростей, построенном в масштабе

mv = ml×w1;

Pi - индикаторное давление ( Па ), значения которого определяются для соответствующих положений поршня по индикаторной диаграмме;

d - диаметр поршня, м.

Определяем масштаб для построения плана механизма

 

ml = lOA/OA = 0.3/60 = 0,005 мм .

 

Для двенадцати положений (через 30° угла поворота кривошипа) строим повернутые на 90° планы скоростей в масштабе

 

mV = ml×w1 = 0.25 (м/с)/мм .

Строим индикаторную диаграмму и определяем её масштаб

 

mPi = pimax/ypimax = 300000/200 = 1500 Па/мм ,

 

где yмах - максимальная ордината индикаторной диаграммы, мм.

Проецируем диаграмму на ось абсцисс и получаем точки 1 – 7' . Из точки 1 под произвольным углом проводим прямую и откладываем на ней отрезок 1-7, равный ходу поршня (на плане механизма). Соединив точки 7 и 7, получаем масштабный треугольник, используя который, определяем значения индикаторного давления для различных положений угла поворота кривошипа.

Из плана механизма, повернутых планов скоростей и индикаторной диаграммы составляем таблицу значений исходных данных для расчета на персональной ЭВМ по разработанной нами программе.

Таблица 5 – Исходные данные для расчета на ПЭВМ

№ положения X Y S H
1 0 300000 40 60
2 44 300000 49 52
3 65 240000 60 31
4 60 159000 60 0
5 39 121500 51 31
6 17 87000 44 52
7 0 30000 40 60
8 17 34500 44 52
9 39 42000 51 31
10 60 64500 60 0
11 65 100500 60 31
12 44 144000 49 52

 

Где X = Pb, S = PS2, H = ab – отрезки с плана скоростей в миллиметрах;

Y = Pi - индикаторное давление, Па.

АВ = 128 мм - длина шатуна на плане механизма;

ml = 0.005 м/мм - масштаб плана механизма;

w1 = 50 с-1 - угловая скорость кривошипа;

d = 0.12 м - диаметр поршня;

J01 = 0.012 кг×м2 - момент инерции кривошипа;

JS2 = 0.020 кг×м2 - момент инерции шатуна;

d = 0.23 - коэффициент неравномерности;

m2 = 2.4 кг - масса шатуна;

m3 = 1.9 кг масса поршня.

По результатам расчетов строим график изменения приведение момента от движущих сил в функции угла поворота кривошипа. Принимаем условие, что при такте расширения совершается полезная paбота, поэтому график Мпр (j) для первых шести положений располагается выше оси абсцисс, а для остальных шести - ниже.

Определяем масштабы:

 

mМпр = МпрмахМпрмах = 881.71/110.21 = 8 Нм/мм ;

mj = j/xj = 2p/120 = 0.0523 рад/мм .


Интегрируя график Мпр = Мпр (j) получаем график работы движущих сил Адв = Адв (j).

Учитывая, что при решении задачи расчета маховика рассматривается цикл установившегося неравновесного движения, график работы сил полезного сопротивления Апс = Апс(j) получаем в виде отрезка, соединяющего начало и конец графика работы движущих сил.

Масштаб полученных графиков определится:

 

mА = mМпр×mj×h = 8·0.0523·40 = 16.7 Дж/мм ,

 

где h-расстояние от начала координат до полюса интегрирования, 50 мм.

График изменения кинетической энергии - ∆Т = ∆Т(j) получаем как разность ординат графиков Адв(j) и Апс(j), т.е

 

∆Т = Адв – Апс.

 

В этой же системе координат по результатам расчетов на ПЭВМ вычерчиваем график изменения кинетической энергии звеньев механизма –Тзв = Тзв(j) с учетом m∆Т = mТзв = mТ = mА.

Вычитая ординаты графика Тзв = Тзв(j) из ординат графика ∆Т = ∆Т(j) получаем график изменения энергии маховика Тм = ∆Т – Тзв. Проекции точек, соответствующих максимальному и минимальному значениям Тм, на ось ординат дадут отрезок (cd), по которому определяем момент инерции маховика

 

JМ = cd×mT/d×w12 = 61·16.7/0.23·502 = 1.77 кгм2 .


Диаметр обода маховика De определяем из условия, что для стальных маховиков окружная скорость не должна превышать 110 м/с

 

Dе =< 2Vд/w1 =< 2×110/50 = 4.4 м.

 

Из конструктивных соображений принимаем диаметр Dе = 0,45 м. Внутренний и внешний диаметры обода маховика определяем по выражениям

 

Di = 0,85×De = 0,38 м,

Dcp = (De + Di)/2 = 0,415 м.

 

Определяем массу маховика и ширину его обода

 

m = 4JM/Dcp2 = 4×1.77/0.4152 = 41.1 кг ,

b = 16×JM/p×r×(De2–Di2 )∙Dcp2=16×1.77/3.14×7800×(0.452–0.382)∙0.4152 = 0.115 м,

 

где r = 7800 кг/м - плотность материала.

Вычерчиваем эскиз маховика. Для его крепления предусматриваем шпонку и три отверстия под шпильки.


Литература

 

1. Савченко Ю.А. Стандарт предприятия. Киров: РИО ВГСХА, 2000.- 82 с.

2. Овчинников В.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Киров: ВГСХА, 2000. – 173 с.


Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 162; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!