Розрахунок поршневого насосу подвійної дії
Клас і розмір важільного механізму. Розрахунок передаточного механізму. Визначення швидкостей та пришвидшень механізму методом планів і аналітичним методом. Розбіжність результатів кінематичного розрахунку. Момент зовнішніх сил, що зведений до кривошипа.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 09.06.2015 |
| Размер файла | 335,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ЗМІСТ
Завдання
1. Структурне дослідження
1.1 Визначення класу важільного механізму
1.2 Розрахунок розмірів важільного механізму
1.3 Розрахунок необхідної потужності та вибір типорозміру електродвигуна
2. Розрахунок передаточного механізму
2.1 Розрахунок передаточного відношення та вибір типу планетарного механізму
2.2 Підбор чисел зубів планетарного механізму
3. Кінематичний розрахунок важільного механізму
3.1 Розрахунок швидкостей механізму методом планів
3.2 Розрахунок пришвидшень механізму методом планів
3.3 Розрахунок швидкостей і пришвидшень механізму аналітичним методом
3.4 Визначення розбіжності результатів кінематичного розрахунку
4. Розрахунок зведеного до кривошипа моменту зовнішніх сил
4.1 Розрахунок зведеного моменту за планом сил
4.2 Розрахунок зведеного моменту за допомогою "важеля Жуковського"
4.3 Визначення розбіжності результатів розрахунків
Література
ЗАВДАННЯ
На виконання
контрольної роботи з теорії механізмів і машин
Розрахунок поршневого насосу подвійної дії
Варіант № Надається за номером у списку групи..
Розрахунковий коефіцієнт
kp = 1,1 + 0,01№.
Опис машинного агрегату
До складу електромашинного агрегату входять (рис.1) асинхронний електродвигун 1, планетарний редуктор 2, робоча машина 4 (поршневий насос), муфти 5, відкрита передача 3, яка складається з циліндричних зубчастих коліс а та b і однакових конічних коліс c і d, що утворюють передатне відношення, дорівнює одиниці (рис.1,в). На валу коліс b і c розташований маховик 6, який забезпечує необхідну нерівномірність обертання колінчатого вала.
Рис. 1. Принципова схема електромашинного агрегату
Горизонтальний одноциліндровий поршневий насос подвійної дії, що застосовується в енергетиці, служить для перекачування води або теплових нафтопродуктів. Колінчатий вал 1 насоса (рис.2) приводиться в рух від електродвигуна М через відкриту зубчасту передачу планетарний редуктор (рис.3). При обертанні кривошипа 1 через шатун 2 поршневий шток 3 з поршнем 3*, що перебуває в циліндрі, одержує зворотно-поступальний рух.
Рис. 2. Кінематична схема поршневого насосу (а), індикаторна діаграма (б)
У процесі роботи поршневого насоса рідина витісняється при русі поршня в обидва боки. При ході поршня вправо клапани I і II відкриті (рис.2,а). Через клапан I відбувається усмоктування, а через клапан II - витиснення рідини. При зворотному ході поршня рідина через клапан III надходить у робочу камеру, а через клапан IV - у напірну трубу. Таким чином, усмоктування й нагнітання рідини відбувається при кожному ході поршня.
Зміна тиску рідини в циліндрі залежно від переміщення поршня характеризується індикаторною діаграмою (рис.2,б).
Вихідні дані Одержані у розрахунках вихідні дані округлюються до трьох значущих цифр:
1. Середня швидкість поршня
, м/c.
2. Частота обертання колінчатого вала (частота подвійних ходів поршня)
, об/хв.
3. Синхронна частота обертання вала електродвигуна об/хв.
4. Механічний ККД:
– поршневого насоса ;
– відкритої зубчастої передачі ;
– планетарного редуктора .
5. Відношення розмірів:
– координати центра мас до довжини шатуна
;
– довжини шатуна до радіуса кривошипа
.
6. Діаметр циліндра
, м.
7. Діаметр штока поршня
, м.
8. Маси ланок:
– Шатуна
, кг;
– поршня сумісно зі штоком
, кг.
9. Моменти інерції:
– колінчастого вала
, кгм2;
– шатуна відносно осі, що проходить крізь центр мас ,
, кгм2;
– сумісний момент інерції зубчастих коліс передаточного механізму
, кгм2.
10. Параметри індикаторної діаграми (рис.2,б):
максимальний тиск у процесу стискування рідини
, МПа;
мінімальний тиск у процесу усмоктування рідини
, МПа.
11. Кутова координата кривошипу .
12. Передаточне число відкритої передачі
, .
13. Тип планетарного редуктора - кінематична схема (рис.3) вибирається в залежності від передаточного числа :
– при вибирається редуктор Джемса (рис.3,а);
– при необхідно приймати схему редуктора з мішаним зачепленням сателітів (рис.3,б).
Рис. 3. Кінематична схема планетарного механізму
14. Число блоків сателітів .
15. Припустиме відхилення передаточного відношення від розрахункового значення .
Вимоги до виконання:
1. Контрольна робота виконується відповідно до пропонованого «Змістом».
2. Контрольна робота оформляється в письмовому вигляді на стандартних аркушах формату А4 (297210) відповідно до ЕСКД.
Дата видачі завдання 25 грудня 2014 року.
Дата захисту завдання травня 2015 року.
Виконавець, студент групи 4213зст ____________ ______________
Підпис П.І.Пб.
Викладач, професор кафедри МКМ _______________ Ю. М. Кіпрєєв
Підпис П.І.Пб.
Література
1. Кіпрєєв Ю.М. Комплексні задачі з прикладної механіки: Навчальний посібник. - Миколаїв: УДМТУ, 2001. - 120с.
2. Кіпрєєв Ю.М. Кінематичний розрахунок найпростіших важільних механізмів ІІ класу: Навчальний посібник. - Миколаїв: НУК, 2007. - 64с.
3. Руденко В.Г. Методические указания к выполнению курсового проекта по теории механизмов и машин. - Николаев, НКИ, 1983, - 58с.
4. Попов А.П., Кипреев Ю.Н., Руденко В.Г. Проектирование и кинематическое исследование механизмов с применением ЭВМ. - Николаев, НКИ, 1992, - 89с.
1. СТРУКТУРНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ
1.1 Визначення класу важільного механізму
Розглянутий механізм є плоским, тому що траєкторії руху всіх точок його ланок розташовуються в рівнобіжних площинах. Механізм (рис.4) має три рухомих ланки: кривошип (колінчастий вал) 1, шатун 2, повзун (поршень) 3. Механізм містить тільки кінематичні пари V класу, що допускають один відносний рух ланок. До них відносяться: обертальні пари, утворені ланками 0 - 1 (точка O), ланками 1 - 2 (точка A), 2 - 3 (точка B) і поступальна пара, утворена ланками 0 - 3 (точка B). Таким чином, число кінематичних пар V класу p5 = 4, число кінематичних пар IV класу p4 = 0. Ступінь рухомості механізму розраховується за формулою Чебишова:
w =3n-2p5-p4=33-24-0=1.
е означає, що положення всіх точок і ланок механізму може визначено у залежності від однієї координати, яку називають узагальненою. У розглянутому механізмі за таку координату приймається кут повороту кривошипа (рис.4).
Рис.4. Кінематична схема механізму насоса
У процесі структурного аналізу від механізму послідовно відокремлюються структурні групи ланок, що володіють нульовою рухомістю. Їх відокремлення не змінює рухомості частини механізму, що залишилася.
Рис.5. Структурна група (а ) і початковий механізм І класу (б)
У даному випадку має місце наявність тільки однієї структурної групи: 2 - 3 (рис.5,а,). Ця група є групою II класу. Після її відділення в складі механізму залишається початковий механізм першого класу, що складається зі стійки 0 і кривошипа 1 (рис. 5, 6).
Структурна формула будови механізму має вигляд .
Тому що за її складом до механізму входить група не старше другого класу, отже сам механізм також є механізмом II класу.
1.2 Розрахунок розмірів важільного механізму
Довжина кривошипу розраховується за формулою
, м.
Довжина шатуна:
, м.
Положення центру мас шатуна визначається за залежністю
.механізм важільний кривошип кінематичний
Вихідні дані та розміри механізму надані у табл. 1.
Таблиця 1. Вихідні дані, розрахунки розмірів ланок і передаточного механізму
|
Варіант |
N |
Розрахунок розмірів важільного механізму |
|||
|
Розрахунковий коефіцієнт |
kp |
Довжина кривошипу, м |
lOA |
||
|
Середня швидкість поршнів, м/c |
cm |
Довжина шатуна, м |
lAB |
||
|
Частота подвійних ходів поршня, об/хв |
n1 |
Координата |
lAS2 |
||
|
Синхронна частота вала електродвигуна, об/хв |
nс |
Масштабний коефіцієнт довжини |
?l |
||
|
Механічний ККД поршнєвого насоса |
hм |
Розмір |
OA |
||
|
Механічний ККД відкритої зубчастої передачі |
hвп |
Розмір |
AB |
||
|
Механічний ККД планетарного редуктора |
hр |
Розмір |
AS2 |
||
|
Відношення розмірів AS2/AB |
ls |
Розрахунок мас і моментів інерції ланок |
|||
|
Відношення розмірів AВ/ОA |
l |
маса шатуна, кг |
m2=mш |
||
|
Діаметр циліндра, м |
dц |
маса поршня зі штоком, кг |
m3 |
||
|
Діаметр штока поршня, м |
dш |
момент інерції колінчастого вала, кг*м2 |
IO1 |
||
|
Положення кривошипу, град. |
--j-- |
момент інерції шатуна відносно центра мас S2, кг*м2 |
IS2 |
||
|
Передаточне відношення відкритої передачі |
uвп |
момент інерції передаточного механізму, кг*м2 |
Iпм |
||
|
Максимальний тиск, Мпа |
pmax |
Схема планетарного редуктора |
Джемса, рис. 3, а |
||
|
Минимальний тиск, Мпа |
pmin |
Кількість блоків сателітів |
K |
||
|
Загальний ККД |
h |
Площа поршня, мм2 |
Sп |
||
|
Корисна робота за один оберт, кДж |
Ак |
Площа штока, мм2 |
Sш |
||
|
Корисна середня потужність, кВт |
Nк |
Необхідна потужність електродвигуна, кВт |
Nдв |
||
|
Номінальна потужність електродвигуна, кВт |
P |
Номінальна частота обертання, об/хв |
n |
1.3 Розрахунок необхідної потужності та вибір типорозміру електродвигуна
Для розрахунку потужності необхідно визначити площу поршня і штока за залежностями
; .
Корисна робота, яку втрачено на подолання сил опору рідини в обох напрямах руху поршня протягом одного обороту кривошипа, кДж:
.
Корисна потужність, кВт:
.
Загальний ККД машинного агрегату дорівнює
.
Необхідна потужність електродвигуна:
.
За каталогом вибирається асинхронний електродвигун 4АМ А2У3 з номінальною потужністю і номінальною частотою обертання , об/хв. Результати розрахунків внесені до табл. 1.
2. РОЗРАХУНОК ПЕРЕДАТОЧНОГО МЕХАНІЗМУ
2.1 Розрахунок передаточного відношення та вибір типу планетарного механізму
За одержаними даними визначається розрахункове значення передаточного відношення редуктора
.
З урахуванням припустимих відхилень 4% від розрахункового значення діапазон передаточних відношень планетарного редуктора становить
.
Результати розрахунків внесені до табл. 2. Оскільки за одержаними даними - вибираємо планетарний редуктор Джемсу (рис. 3, а).
2.2 Підбор чисел зубів планетарного механізму
Обираємо з наданого діапазону чисел передаточне відношення . Передаточне відношення планетарної передачі Джемсу може бути визначене через відношення чисел зубів:
.
Звідси випливає співвідношення:
.
При підборі чисел зубів необхідно дотримуватися ряду умов. За умовою відсутності підрізу мінімальне число зубів у нормального (нульового) зубчастого колеса повинне бути більше 17.
Меншим колесом при передаточному відношенні є колесо 1. Приймаємо значення числа зубів першого колеса , тоді кількість зубів сателіта буде визначатись за формулою
.
Використовуючи умову співвісності, знаходимо кількість зубів опорного колеса
.
Числа зубів коліс 2 і 3, що утворять внутрішнє зачеплення, повинні задовольняти умові відсутності інтерференції (набігання) профілів z3 z2 +7. У нашому прикладі ця умова виконується (див. табл. 2).
Перевіримо також величину передаточного відношення. У даному випадку це відношення
знаходиться в припустимому діапазоні.
Необхідно далі перевірити спроможність наданої кількості сателітів К до задовольняння умови сусідства. Ця умова являє собою вимогу відсутності контакту між сусідніми сателітами 1 і 2 (рис.3, а):
.
Як слід з розрахунку, надана у завданні кількість сателітів у даної умові задовольняється, тобто
.
Перевіримо умову зборки
,
у якому N повинно бути будь-яким цілим числом. При отриманих числах зубів умова зборки задовольняється.
Остаточно приймаємо параметри планетарного механізму, яки надані у табл. 2.
За наданою величиною модуля m = 4мм розраховуються діаметри ділильних окружностей коліс.
Таблиця 2. Підбор чисел зубів планетарного механізму
|
Кількість сателітів К=3 |
Модуль m= мм |
Передаточне відношення відкритої передачі uвп = |
||
|
Розрахунок і вибір передаточного відношення |
||||
|
розрахункове upозр= |
мінімальне umin= |
максімальне umax = |
обране u1H = |
|
|
Умова збірання N=(z1+z3)/K = |
Число зубів z1= |
Число зубів z2= |
Число зубів z3 = |
|
|
Діаметри зубчастих коліс, мм |
соняшного d1 = |
сателіта d2 = |
опорного d3 = |
3. КІНЕМАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ВАЖІЛЬНОГО МЕХАНІЗМУ
План механізму будується з використанням розмірів ланок - , . Кутова координата вхідної ланки визначається узагальненої координатою , стала кутова швидкість кривошипа надана значенням . Масштабний коефіцієнт довжин обирається таким чином, щоб одержати чіткий рисунок і найкраще використовувати надану площину рисунка. Положення центру шарніра визначається зарубкою, тому не будемо у подробицях розглядати цей досить простий процес розрахунку і побудови плану механізму.
Вибираємо масштабний коефіцієнт довжини l, що уявляє собою відношення дійсного розміру зображуваного на кресленні відрізка в м, до довжини його зображення на кресленні в мм. Для розглянутого варіанта приймається l, м/мм і з його урахуванням визначаються довжини відповідних відрізків:
; ; .
Планом механізму є накреслене в масштабі l зображення кінематичної схеми для положення кривошипа, що відповідає заданому значенню кута повороту . Спочатку будується коло радіусом OA і визначається під заданим кутом положення кривошипа. Розташування всіх точок на плані механізмі визначається за допомогою зарубок.
3.1 Розрахунок швидкостей механізму методом планів
Лінійну швидкість точки A кривошипа 1 визначаємо за формулою
, м/с,
Де
, с-1
- кутова швидкість кривошипа.
План швидкостей будується у масштабі
.
Оберемо масштабний коефіцієнт плану швидкостей , тоді довжина відрізка pa, що зображує вектор VA на плані швидкостей, визначиться за залежністю
, мм.
Для визначення швидкостей інших точок на підставі теореми про плоско-паралельний рух твердого тіла складається наступне векторне рівняння
.
|
План механізму |
||
|
План швидкостей |
План пришвидшень |
Рис. 6. Кінематичний розрахунок важільного механізму
У наведеному рівнянні вектор лінійної швидкості точки A кривошипа визначений за величиною та напрямом, тому його підкреслено двічі. Вектор відносної швидкості спрямований перпендикулярно до осі шатуна АВ, розмір цієї швидкості невідомий, його у рівнянні підкреслено однією рисою. Повзун 3 завжди рухається вздовж осі циліндра, тому вектор швидкості точки В . Розмір швидкості невідомий, тому у рівнянні його також підкреслено однією рисою.
Визначення невідомих величин виконується шляхом графічного розв'язання векторного рівняння. Для цього будується план швидкостей за векторним рівнянням. Першим на плані будується вектор , який у обраному масштабі зображує швидкість точки А. На плані цей відрізок відкладається в напрямку обертання кривошипа перпендикулярно до радіуса OA.
З точки a, що кінцем вектора , проводиться лінія перпендикулярно до осі шатуна АВ. З полюса p паралельно до осі циліндра ОВ проводиться друга лінія. Точка їх перетинання є кінцем вектора , що зображує у обраному масштабі швидкість .
З плану швидкостей отримуємо:
; .
Швидкість точки , яка є центром мас шатуна 2, визначаємо за теоремою подібності. З пропорції
розраховуємо відрізок
і відкладаємо на плані швидкостей. Одержану таким чином точку з'єднуємо з полюсом і визначимо вектор , що зображує швидкість центру мас шатуна:
.
Кутова швидкість шатуна визначається за формулою
.
Результати розрахунків вносяться до табл. 3.
Таблиця 3. Результати кінематичних розрахунків
|
mV |
Метод розрахунку |
Кінематичні характеристики |
|||||||||||
|
VA |
VBA |
w? |
VB |
VS2 |
aBAn |
aBA? |
aBA |
e2 |
aS2 |
aB |
|||
|
pa |
Аналітичний |
||||||||||||
|
ma |
Планів |
||||||||||||
|
aA |
|||||||||||||
|
pa |
Розбіжність, % |
Напрям кутової швидкості визначається за напрямом вектору , який на плані швидкостей зображує відносну швидкість . Цей напрям на плані механізму показуємо дуговою стрілкою.
3.2 Розрахунок пришвидшень механізму методом планів
За
Цей закон руху названо перманентним.
повне пришвидшення точки А співпадає з нормальним пришвидшенням цієї точки, тобто
.
Його значення у цьому разі розраховується за формулою
.
Напрям повного пришвидшення за цим законом руху співпадає з нормальним, або доцентровим, пришвидшенням, , тобто це пришвидшення спрямоване від точки А до центру обертання О.
Для визначення пришвидшення точки В скористаємось раніш згаданою теоремою про плоско-паралельний рух твердого тіла:
.
У цьому рівнянні за напрямом і величиною визначено вектор пришвидшення точки А, тому його підкреслено подвійною рисою. Вектор доцентрового відносного пришвидшення спрямований від точки В до центру відносного руху - точки А, тобто . Його величина розраховується за формулою
.
Таким чином вектор також підкреслено двічі.
Значення векторів і невідомі і можуть бути визначеними при графічному розв'язанні векторного рівняння. Відомі їх напрями, і . У векторному рівнянні ці вектори підкреслено однією рисою.
Для побудови плану пришвидшень вибирається масштабний коефіцієнт . Його величина підбирається відповідно до розрахованого значення пришвидшення ,
.
У знаменнику формули величина відрізка в обраному масштабі буде визначати цей вектор і виміряється в мм. Тому розмірність масштабного коефіцієнта має значення . Значення масштабного коефіцієнта рекомендується підбирати таким чином, щоб величина відрізка перебувала в діапазоні розмірів 2560мм. Відрізки, довжина яких не перевищує 1мм, на планах не показуються.
Побудова починається з побудови вектора в обраному масштабі. Потім із точки відкладається вектор , що збігається за напрямком з доцентровим відносним пришвидшенням , тобто . Величина цього відрізка в масштабі дорівнює
, мм.
З полюса плану пришвидшень проводиться пряма лінія, паралельна до відрізка ОВ, а через точку - перпендикулярна до відрізка АВ. Перетинання цих прямих визначає точку , яка э кінцем векторів повного відносного пришвидшення і абсолютного пришвидшення . З'єднуючи цю точку з точкою А и полюсом, визначимо векторні відрізки і , що зображують у масштабі названі пришвидшення. За аналогією із планом швидкостей, пришвидшення точки також відповідає теоремою подібності. Спочатку розраховується відрізок
і відкладається на відрізку . Отримана в такий спосіб точка з'єднується з полюсом плану , а отриманий вектор в обраному масштабі зображує вектор пришвидшення центру мас шатуна.
Після побудови плану пришвидшень заміряться відрізки, що їх зображують і розраховуються дійсні значення лінійних пришвидшень у :
; ; ; .
Кутове пришвидшення шатуна 2 розраховується за формулою
.
Напрям кутового пришвидшення шатуна можна визначити, якщо помістити в точку В вектор тангенціальної складової і спостерігати за ним із точки А. Цей напрям на плані механізму показуємо пунктирною дуговою стрілкою.
3.3 Розрахунок швидкостей і пришвидшень механізму аналітичним методом
Визначення кінематичних характеристик будемо виконувати методом замкнених контурів. Кінематичну схему механізму пов'яжемо з системою координат . Положення шатуна визначається допоміжним кутом , який розраховується за формулою
.
Переміщення повзуна визначається за формулою
.
Розрахунок швидкостей починається з визначення швидкості точки А, яка належить кривошипу,
.
Для визначення інших швидкостей скористаємось теоремою синусів
.
З цієї залежності після відповідних перетворень знайдемо:
; .
Для визначення швидкості центру мас спочатку знайдемо її проекції:
; .
Потім розраховується швидкість
і кутова координата цього вектору по відношенню до осі ,
.
Кутова швидкість шатуна визначається за формулою
.
Ознака цієї величини вказує на напрям кутової швидкості. Додатне число вказує на напрям проти годинникової стрілки, від'ємне - за годинниковою стрілкою.
Розрахунок пришвидшень починається з визначення пришвидшення точки А
.
Потім розраховується доцентрове відносне пришвидшення
.
Дотичне відносне пришвидшення розраховується з суми усіх проекцій пришвидшень на вісь :
.
Абсолютне пришвидшення повзуна визначається з суми усіх проекцій пришвидшень на вісь :
.
Повне відносне пришвидшення визначається як гіпотенуза трикутника,
.
Для розрахунку пришвидшення центру мас спочатку визначимо проекції цього вектора:
; .
Абсолютне пришвидшення центру
.
Кут між цим вектором і віссю визначається за формулою
.
Кутове пришвидшення шатуна
.
Ознака цієї величини вказує на напрям кутового пришвидшення. Додатне число вказує на напрям проти годинникової стрілки, від'ємне - за годинниковою стрілкою.
3.4 Визначення розбіжності результатів кінематичного розрахунку
Результати кінематичних розрахунків графічним і аналітичним методами надані у табл. 4. Розбіжність результатів визначена у відсотках за формулою
,
де і - значення відповідних кінематичних величин, що розраховані аналітичним та графічним методами.
4. РОЗРАХУНОК ЗВЕДЕНОГО ДО КРИВОШИПА МОМЕНТУ ЗОВНІШНІХ СИЛ
4.1 Розрахунок зведеного моменту за планом сил
Силовий аналіз механізмів полягає у визначенні реакцій у кінематичних парах і зрівноважувального моменту, який потрібно прикласти до провідної ланки у заданому її положенні за відомих зовнішніх навантажень. Його виконують методом планів сил, починаючи зі структурної групи ланок 2-3 (рис.5, а), до якої прикладене силу корисного опору. Силовий аналіз закінчується розрахунком провідної ланки.
Спочатку визначимо інерційні навантаження ланок: на шатун 2 - силу
і момент
;
на повзун 3 - силу
.
У цих векторних формулах від'ємна ознака свідчить про те, вектор спрямований протилежно відповідному пришвидшенню. Інерційні сили та сили ваги ланок прикладаються у центрах мас ланок.
Невідомими у структурної групи ланок 2-3 є реакції , і . Їх визначають у наступній послідовності. Реакція є векторною сумою двох складових,
.
Для визначення дотичної складової визначимо рівняння моментів відносно осі, що проходить крізь точку В:
,
звідки знайдемо
.
Якщо значення вийшло від'ємним, то вектор потрібно спрямувати у протилежний бік.
Записують рівняння рівноваги для всієї структурної групи у векторній формі:
.
План сил будується згідно з одержаним рівнянням. Для цього з довільної точки у вибраному масштабі плану сил відкладають послідовно усі вектори, що в рівнянні підкреслені подвійною рисою. Далі до кінця вектора ставлять перпендикуляр, а до початку вектора - перпендикуляр до напряму руху повзуна . Точка їхнього перетину визначає реакцію і нормальну складову . З плану сил отримують:
; .
Після силового розрахунку структурної групи здійснюється силовий розрахунок провідної ланки. Сутність цього розрахунку полягає у визначенні реакції у опорі О та зрівноважувального моменту .
Реакцію в точці О визначають методом планів сил. Для цього складається рівняння рівноваги кривошипа у векторній формі
.
Не відому у цьому рівнянні за величиною і напрямом реакцію знаходять шляхом побудови плану сил. З плану сил отримують:
.
Зрівноважувальний момент знаходять з умови рівноваги кривошипа відносно осі, що проходить крізь центр обертання О:
,
Звідки
.
Якщо значення вийшло від'ємним, то напрям дії моменту на схемі треба змінити на протилежний до вибраного.
Результати розрахунків надаються у табличної формі.
4.2 Розрахунок зведеного моменту за допомогою «важеля Жуковського»
У випадку, коли немає потреби визначати реакції у кінематичних парах механізму (наприклад, під час розрахунку потужності електромотора), для визначення зрівноважувального моменту (або сили) застосовують метод жорсткого важеля М.Є. Жуковського. Послідовність розрахунку за цим методом наступна.
1. Будують повернутий на 90 план швидкостей механізму.
2. Переносять паралельно самим собі сили, які діють на ланки механізму, в однойменні точки на повернутому плані швидкостей (моменти, що діють на ланки механізму, розкладають попередньо на пари сил, або зводять до важеля Жуковського).
3. Складають суму моментів відносно осі, що проходить через полюс повернутого плану швидкостей, вважаючи його жорстким важелем, і прирівнюють її до нуля.
4. З рівняння суми моментів визначають зрівноважувальний момент або зрівноважувальну силу .
Застосуємо метод жорсткого важеля М.Є. Жуковського для розрахунку кривошипно-повзунного механізму насосу у конкретному положенні провідної ланки.
Інерційні сили та сили ваги ланок переносяться на повернутий план швидкостей без зміни величини і напрямку: сила і сила ваги - з точки плани механізму у точку повернутого плану швидкостей; сила , сила корисного опору і сила ваги - з точки у точку .
Величина моменту від сил інерції зводиться до важеля Жуковського за залежністю
.
Його напрям «на важелі» зберігається, якщо напрям відрізку на повернутому плані швидкостей збігається з напрямом відрізку на плані механізму. Якщо напрями згаданих відрізків протилежні, слід змінити напрям зведеного моменту сил інерції. Враховуючи те, що важіль Жуковського перебуває у стані рівноваги, запишемо рівняння
;
,
звідки отримуємо
.
Якщо за результатами підрахунку значення моменту вийде від'ємним, то його треба спрямувати у протилежний бік.
Зрівноважувальний момент , який потрібно прикласти до кривошипа, розраховують за формулою
.
Напрям збігається з напрямом , оскільки відрізки і розташовані схоже.
Результати розрахунків надаються у табличної формі.
4.3 Визначення розбіжності результатів розрахунків
Результати розрахунків обома методами надані у табл. 4.
Таблиця 4. Результати силових розрахунків
|
Інерційні навантаження |
Сила тиску |
Сили ваги |
||||||||||
|
Ф2 |
Ф3 |
МФ2 |
PВ |
G2 |
G3 |
|||||||
|
Плечі сил |
Розрахунок реакцій |
|||||||||||
|
h2 |
h3 |
R12 |
R03 |
|||||||||
|
Розрахунок зрівноважувального моменту |
h1 |
Мзр |
||||||||||
|
Розрахунок зрівноважувального моменту за методом Жуковського |
Розбіжність |
|||||||||||
|
h1 |
h2 |
М*Ф2 |
М*зр |
Мзр |
dM, % |
Розбіжність результатів визначена у відсотках за формулою
,
де і - значення відповідних величин , що розраховані за методом Жуковського та планів сил.
ЛІТЕРАТУРА
1. Кіпрєєв Ю.М. Комплексні задачі з прикладної механіки: Навчальний посібник. - Миколаїв: УДМТУ, 2001. - 120с.
2. Кіпрєєв Ю.М. Кінематичний розрахунок найпростіших важільних механізмів ІІ класу: Навчальний посібник. - Миколаїв: НУК, 2007. - 64с.
3. Руденко В.Г. Методические указания к выполнению курсового проекта по теории механизмов и машин. - Николаев, НКИ, 1983, - 58с.
4. Попов А.П., Кипреев Ю.Н., Руденко В.Г. Проектирование и кинематическое исследование механизмов с применением ЭВМ. - Николаев, НКИ, 1992, - 89с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Структурний і силовий аналіз шарнірно-важільного механізму привода глибинного насосу. Синтез кулачкового механізму. Визначення реакцій у кінематичних парах механізму та зрівноважувальної сили методом М.Є. Жуковського. Побудова планів швидкостей механізму.
курсовая работа [411,2 K], добавлен 06.06.2019Побудова планів швидкостей та визначення кутових швидкостей ланок механізму. Кінетостатичне дослідження шарнірно-важільного механізму. Визначення маси, сил інерції і моментів ланок. Розрахунок законів руху штовхача. Перевiрка якостi зубцiв та зачеплення.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.09.2010Структурне і кінематичне дослідження важільного механізму. Визначення довжин ланок і побудова планів. Побудова планів швидкостей і визначення кутових швидкостей ланок для заданого положення. Сили реакцій у кінематичних парах за методом Бруєвича.
курсовая работа [430,7 K], добавлен 07.07.2013Аналіз важільного механізму. Визначення положень ланок механізму для заданого положення кривошипа. Визначення зрівноважувального моменту на вхідній ланці методом М.Є. Жуковського. Синтез зубчастого і кулачкового механізмів. Параметри руху штовхача.
курсовая работа [474,1 K], добавлен 05.04.2015Дослідження кінематичних характеристик механізму, побудова схеми, планів швидкостей та прискорень. Силовий розрахунок механізму методом груп Ассура. Встановлення вихідних та геометричних параметрів зубчатих коліс. Графічний синтез профілю кулачка.
курсовая работа [925,4 K], добавлен 14.09.2012Структурний аналіз приводу поршневого насосу. Побудова планів положень, траєкторій окремих точок, швидкостей, прискорень ланок механізму. Задачі кінетостатичного дослідження. Графіки робіт сил опору, приросту кінетичної енергії, зведених моментів інерції.
курсовая работа [413,8 K], добавлен 19.05.2011Розрахунок компонентів приводу механізму зміни вильоту стріли: необхідних зусиль, потужності. Обґрунтування двигуна, розрахунок його механічних характеристик. Вибір пускорегулювальних опорів. Визначення компонентів приводу механізму підйому вантажу.
курсовая работа [146,0 K], добавлен 16.06.2010Механізм петельників швейної машини. Розробка просторової синхрограми механізму зигзагоподібного стібка. Визначення параметрів механізму петельника. Розрахунок ходу голки. Синтез механізму петельника. Динамічний аналіз та навантаження механізму.
отчет по практике [2,6 M], добавлен 19.05.2015Геометричний синтез зовнішнього евольвентного нерівнозміщеного зубчастого зачеплення. Кінематичне і силове дослідження шарнірно-важільного механізму привода редуктора. Визначення моменту інерції маховика за методом енергомас. Синтез кулачкового механізму.
курсовая работа [708,3 K], добавлен 23.11.2012Розрахунок механізму підйому вантажу. Вибір підшипника гака, гальма механізму підйому, схема механізму пересування. Механізм пересування крана та пересування візка. Розрахунок елементів підвіски. Перевірка електродвигуна за часом розгону та нагрівом.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 04.03.2012Структурний аналіз механізму. Кінематичне дослідження механізму: побудування плану положень, швидкостей, прискорень, діаграм для крапки В. Визначення сил і моментів сил, що діють на ланки механізму, миттєвого механічного коефіцієнта корисної дії.
курсовая работа [289,3 K], добавлен 21.11.2010Модернізація електричного привода механізму підйому мостового крана типу К3-К6. Вимоги до електропривода механізму підйому. Тахограма руху робочого органу виробничого механізму. Попередній розрахунок потужності приводного двигуна мостового крану.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 11.12.2013Структурний аналіз механізму. Довжини та координати ланок. Число ступенів вільності механізму. Лістінг програми комплексного розрахунку механізму. Контроль передатних функцій та параметри динамічної моделі механізму. Зовнішні сили, діючі на механізм.
контрольная работа [88,3 K], добавлен 14.06.2009Розрахунок механізму підйому. Вибір кінематичної схеми, поліспаста та каната. Розрахунок діаметра барабана і блоків. Перевірка електродвигуна за тривалістю часу пуску. Розрахунок гальмівного моменту та вибір гальма. Обчислення деталей механізму повороту.
курсовая работа [151,0 K], добавлен 19.01.2014Визначення геометричних та масових характеристик крана. Розрахунок канату, діаметрів барабана і блоків; потужності і вибір двигуна, редуктора, гальма і муфт механізму підйому. Перевірка правильності вибору електродвигуна на тривалість пуску і нагрівання.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.01.2014Основне призначення та загальна будова стрілочного приводу. Вибір електродвигуна, кінематичний і силовий розрахунок передавального механізму, конструювання другого проміжного вала. Визначення основних розмірів зубчастих коліс. Розрахунок підшипників.
курсовая работа [173,4 K], добавлен 31.10.2014Структурний, кінематичний, кінетостатичний та енергетичний аналіз конвеєра; синтез важільного механізму конвеєра за коефіцієнтом зміни середньої швидкості вихідної ланки; синтез зубчатого зачеплення і приводу механізму, синтез кулачкового механізму.
курсовая работа [387,9 K], добавлен 18.02.2008Методи розрахунку побудови профілю кулачка, призначеного для керування клапанами. Особливості застосування закону руху штовхача. Характер руху ланок механізму і кінематичних пар. Аналіз руху машинного агрегату й розрахунок маховика. Рівняння руху машини.
курсовая работа [156,4 K], добавлен 24.11.2010Розробка електропривода механізму переміщення візка з двигуном постійного струму. Розрахунок потужності двигуна, сили статичного опору рухові візка. Визначення моменту на валу двигуна, шляху розгону візка. Побудова навантажувальної діаграми двигуна.
курсовая работа [789,9 K], добавлен 09.12.2014Розрахунок тракторного двигуна. Визначення сили й моментів, що діють у відсіку двигуна. Розрахунок навантаження, діючого на шатунні і корінні шийки і підшипники. Ступінь нерівномірності обертання колінчатого валу. Аналіз зовнішньої зрівноваженності.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.08.2011
