Расчет механизмов литьевой машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Описание работы машины и исходные данные для проектирования

1.1 Исходные данные

2. Расчет схемы редуктора

2.1 Определение передаточного отношения редуктора

2.2 Разделение передаточного отношения редуктора на степени

2.3 Подбор чисел зубьев второй ступени

2.4 Подбор чисел зубьев для планетарной ступени

2.5 Проверка условия соседства

2.6 Расчет делительных диаметров и построение схемы редуктора

3. Определение размера звеньев КПМ

4. Определение аналога скорости ползуна

5. Динамическое исследование машины в установившемся режиме

5.1 Постановка задач

5.2 Приведение масс и моментов инерции звеньев к кривошипу

5.3 Приведение силы полезного сопротивления к кривошипу

5.4 Определение работы приведенного момента силы полезного сопротивления

5.5 Определение работ сил движущих

5.6 Определение суммарной работы

5.7 Определение приведённого момента обеспечивающего заданное значение коэффициента дельта [д]

1. Описание работы машины и исходные данные для проектирования

Литьевая машина

Машина используется для литья под давлением тонкостенных алюминиевых деталей. Вращение от электродвигателя М (рис. 1, а, б) передаётся через редуктор Р на кривошип 1, затем шатун 2 и ползун 3 кривошипно-ползунного механизма (КПМ), предназначенного для нагнетания расплавленного металла в пресс-форму. График изменения сил сопротивления, действующих на ползун на рабочем ходе, показан на рис. 2, а, б. На холостом ходе сила сопротивления равна нулю. Кулачковый механизм, состоящий из кулачка 4 и коромысла 5, служит для поворота клапана 6 выпуска металла.

1.1 Исходные данные

Параметр	Значение
щ1	17
цп = цо	108
цвв	25
СР	е
к	3
хср	0,95
л	0,33
m1	33
Fmax	2
[д]	0,05
МХ	б
ц1	60

Кроме того:

1) l_bs2 = 0,45 l_bc

- положение центра масс шатуна;

2) m₂ = ql_bc,

где q = 20 кг/м; m₃ = 1,5m_{2 -} массы звеньев 2 и 3;

3) моменты инерции звеньев

I_lA = 0,3m₁l²_AB, I_S2 = 0,17 m₂l²_bc ;

момент инерции ротора двигателя I_д = 0,025 кгм ²;

4) модуль зубчатых колёс m = 3мм;

5) частота вращения двигателя n_д = 950 мин^-1;

6) момент инерции вращающихся масс, приведённый к входному валу редуктора I = 0,060 кгм ²;

7) Кривошип уравновешен.

2. Расчёт схемы редуктора

2.1 Определение передаточного отношения редуктора

n_Д = 950 мин^-1, щ₁ = 17, n_{1 =} 30/П х щ_1,

получаем

n₁ = 30/3,14 х 17= 162,4мин^-1

U_Р = n_д /n₁ = 950/162,4 = 5,8

2.2 Разделение передаточного отношения редуктора на степени

Разобьём передаточные отношения на ступени. Задана схема двухступенчатого редуктора

Uр = U_АБ х U_1Н,

где U_АБ - передаточное отношение первой ступени, U_1H-- передаточное отношение планетарной системы.

Для однорядной планетарной передачи рекомендуется принять U_1H = 3 - 6, а 1<Uаб?3. Примем U_1H = 3, тогда

Uаб = Uр/ U_1H = 5,8/3 = 1,9

2.3 Подбор чисел зубьев первой ступени

Расчёт первой ступени:

| U_АБ | = Z_Б/Z_А

Используем условие неподрезания зуба Z_А >= 17

Примем Z_А равное 20, тогда

Z_Б = | U_АБ | х Z_А = 1,9 х 20 = 38

2.4 Подбор чисел зубьев для планетарной ступени

редуктор кривошип давление инерция

1) Передаточное отношение U_1H принято равным 3, тогда исходя из формулы количественного соотношения зубьев планетарной передачи

U_1H = 1+ Z₃/Z₁ => Z₃/Z₁ = 2

2) Условие неподрезания зуба: Z₁ > 17, Z₃ > 85

Z₁ = Z₃/2

Пусть Z₃ = 90, тогда Z₁ = 45

Определим из условия соосности Z₂

Z₃ = 2Z₂ + Z₁,

получим

90=2Z₂ + 45 => 90-45/2=Z₂ => Z₂=22,5

Полученное число зубьев не целое, в данном случае удобней будет принять Z₃ равным 92, тогда Z₁=46, а Z₂=23

2.5 Проверка условия соседства

Проверим условие соседства;

Sin(180/k) > (Z₂+2)/(Z₁+Z₂)

Sin60^o > 23+2/46+23

0,866 > 0,362, условие соседства соблюдено

2.6 Расчет делительных диаметров и построение схемы редуктора

d_i = m х z_i,

где m - заданный модуль зацепления m = 3 мм.

d₁ = 46х 3 = 138 мм

d₂ = 23х 3 = 69 мм

d₃ = 92х 3 = 276 мм

d_а = 20х 3 = 60 мм

d_б = 48 х 3 = 136

3. Определение размера звеньев КПМ

Задана средняя скорость V_ср, м х с^-1 ползуна и частота вращения n₁, мин^-1 кривошипа. Один оборот кивошипа совершается за

t = 60/n₁, с.

За это время ползун пройдёт путь, равный 2h, где h - ход ползуна. Следовательно,

V_ср = 2h/t = 2h х n₁/60 = h x n₁/30

Поскольку

h = 2l_ab, то l_ab = 15v_ср/n₁,

получаем l_ab = 15 х 0,9/133,7 = 0,101м

Зная

л = l_ab/l_bc,

определяем l_bc.

l_bc = l_ab/ л = 0,337м

h = 2 l_ab = 0,202м

В дальнейшем обозначим l_ab через l₁.

4. Определение аналога скорости ползуна

л < 1,3 поэтом используем приближённую формулу.

x^`_c = dx_c/dц₁ = - l₁ (sinц₁ - л/2 х sin2ц₁)

l₁- найденное значение кривошипа

Расчёты ведём только для рабочего хода

Для расчётов воспользуемся формулой двойного угла

Sin2ц = 2sinц х cosц,

получаем

-l₁ (sinц1-л х sinц₁ х cosц₁)

Расчёт ведём только для рабочего хода

X₁ = -0,101(0-0,3x0x1) = 0

X₂ = -0,101(0,342-0,3x0,342x0,940) = -0,025м

X₃ = -0,101(0,643-0,3x0,643x0,766) = -0,050м

X₄ = -0,101(0,866-0,3x0,866x0,5) = -0,074м

X₅ = -0,101(0,985-0,3x0,985x0,174) = -0,094м

X₆ = -0,101(0,985-0,3x0,985x(-0,174)) = -0,105м

X₇ = -0,101(0,866-0,3x0,866x(-0,5)) = -0,101м

X₈ = -0,101(0,643-0,3x0,643x(-0,766)) = -0,080м

X₉ = -0,101(0,342-0,3x0,342x(-0,940)) = -0,044м

Расчёты сведены в таблицу

ц10	0	20	40	60	80	100	120	140	160	180
хc, м	0	-0,025	-0,050	-0,074	-0,094	-0,105	-0,101	-0,080	-0,044	0
Мспр, кН•м	0	0,05	0,1	0,15	0,19	0,21	0,2	0,16	0,88	0
Ас, кДж	0	0,0,438	0,09	0,13	0,19	0,27	0,34	0,4	0,59	0,74

5. Динамическое исследование машины в установившемся режиме

5.1 Постановка задач

Режимы работы машины; разгон, цикловой, торможение.

В цикловых машинах в установившемся режиме скорость колеблется около среднего значения. Количественно эти колебания оцениваются коэффициентом

д = (щмакс-щмин)/щ_ср.

В проекте эта величина задана.

Причина неравномерности колебаний, неравномерность нагрузки.

Уменьшить эти колебания можно с помощью установки маховика.

Задача решаемая в проекте

Определить необходимость маховика и его момент инерции

5.2 Приведение масс и моментов инерции звеньев к кривошипу

В проекте будем учитывать только постоянную приведённого момента инерции.

I^ПР = I_IA + (I_Д +I_ВР) х u_р ²

I_IA = 0,3 m₁l_AB²,

I_IA = 0,3 х 33 х 0,101² = 0,101 кг м ²

I_Д = 0,025 кг м ²

I_ВР = 0,060 кг м ²

I^ПР = 0,101 + (0,025+ 0,060) х 50,41 = 4,39 кг м ²

Величины; I_IA, I_Д, I_ВР заданы в проекте

5.3 Приведение силы полезного сопротивления к кривошипу

М^ПР_С - приведённый момент силы полезного сопротивления.

F_{MAX -} максимальная сила полезного сопротивления (значение в таблице)

М^ПР_С = F_MAX х |Х_с^'| кНм

М^ПР ₁ = 2х 0 = 0кНм

М^ПР ₂ = 2 х 0,0250 = 0,05кНм

М^ПР ₃ = 2 x 0,0500 = 0,1кНм

М^ПР ₄ = 2 x 0,0740 = 0,148кНм

М^ПР ₅ = 2 x 0,0940 = 0,188кНм

М^ПР ₆ = 2x 0,1050 = 0,21кНм

М^ПР ₇ = 2 x 0,1010 = 0,202кНм

М^ПР ₈ = 2 x 0,0800 = 0,16кНм

М^ПР ₉ = 2 x 0,0440 = 0,088кНм

Расчёты сведены в таблице, на листе 2 чертежей строим график.

5.4 Определение работы приведенного момента силы полезного сопротивления

A_C = ₀^ц1? M^ПР_С dц₁

M^ПР_{С -} задана в виде графика и в виде таблицы.

Выберем численный метод трапеций, основанный на геометрическом смысле определённого интеграла

А ₁ = (М ₁ + 0)/2 x _Дц,

A₂ = A₁ + (M₂ + M₁)/2 x _Дц и т.д.

_Дц = 20⁰ переведём в радианы _Дц = 20/57 = 0,351

А ₁ = (0+0)/2 x0,351 = 0

А ₂ = 0 + (0,05+0)/2 x 0,351 = 0,0877

А ₃ = 0,0877+ (0,01+ 0,05)/2 x 0,351 =0,0887

А ₄ = 0,0887+ (0,148+ 0,1)/2 x 0,351 = 0,1322

А ₅ = 0,1322 + (0,188 + 0,148)/2 x 0,351 = 0,1911

А ₆ =0,1911+ (0,21 + 0,2350) /2 x 0,351 = 0,2691

А ₇ = 0,2691 + (0,202 + 0,21)/2 x 0,351 = 0,3414

А ₈ = 0,3414 + (0,16 + 0,202)/2 x 0,351 = 0,4049

А ₉ = 0,4049 + (0,88 + 0,16)/2 x 0,351 = 0,5874

А ₁₀ = 0,5874 + (0 + 0,88)/2 x 0,351 = 0,7418

Расчёты сведены в таблицу, а на листе 2 чертежей построен график.

5.5 Определение работ сил движущих

А_Д = ₀^ц1? М^ПР_Дdц₁

В проекте M^ПР_Д = const

А_д = M^ПР_Д х ц₁ - это прямая

Рассматривая установившийся режим, для которого справедливо уравнение энергетического баланса А_Д = А_С, при ц₁ = 0⁰, ц₁ = 360⁰ в соответствии с этим на листе 2 чертежей построим график

5.6 Определение суммарной работы

?А = А_Д-А_С эта работа определена графически и на листе 2 построен график.

5.7 Определение приведённого момента обеспечивающего заданное значение коэффициента дельта [д]

Из графика видно, что А_MAX = 300Дж. Найдём [I^ПР]

[I^ПР] = ? А_MAX/([д] x щ₁²)

[I^ПР] = 300/(0,07 x 14²) = 21,87 кг м ²

Полученное значение [I^ПР] необходимо сравнить со значением I^ПР, расчитанным по формуле

I^ПР = I_IA + (I_Д +I_ВР) х u_р ²

Если [I^ПР] < I^ПР, то нет необходимости в установке маховика.

Если [I^ПР] > I^ПР, то необходим маховик момент инерции I_m равен

I_m = [I^ПР] -I^ПР

Так как [I^ПР] = 21,87 кг м ², а I^ПР = 4,39 кг м ², то соблюдается условие [I^ПР] > I^ПР. Значит установка маховика необходима. Момент инерции маховика будет равен

I_m = 21,87-4,39 = 17,48 Кг м ²

Размещено на Allbest.ru

...