Аналитические расчеты конструктивных параметров
Оптимизация параметров ребра жесткости поршня пневмомотора. Формула для нормального максимального напряжения при внецентренном растяжении–сжатии. Расчет параметров ребра жесткости методом неопределенных множителей Лагранжа с учетом стенок поршня.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.11.2018 |
| Размер файла | 36,9 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/
аналитические расчеты конструктивных параметров
Раевская Л.Т., (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ) raevskaya@usfeu.ru
Analytical calculations of the design parameters
Конструктивные параметры при проектировании каких-либо механизмов можно подбирать из данных натурного эксперимента, или рассчитывать с учетом поставленной задачи. Например, в предыдущей работе по оптимизации параметров ребра жесткости поршня пневмомотора серии ДАР [1] были приведены результаты аналитического расчета размеров ребра жесткости без тела поршня (трапецеидальное сечение ребра жесткости видно на рис.1). Правильно подобранные размеры ребра жесткости могут привести к уменьшению нормальных максимальных напряжений на 20%. В связи с необходимостью уточнения изложенных в статье [1] результатов в данной работе проведен расчет параметров ребра жесткости методом неопределенных множителей Лагранжа с учетом стенок поршня. Цель этого исследования - уменьшение изгибных деформаций стенок поршня.
Рис.1. Полное сечение поршня пневмомотора в средней его части
ребро жесткость поршень сжатие
На рисунке 1 показано полное сечение поршня в той его части, где появляется наибольшая деформация изгиба в процессе эксплуатации; С1 - центр тяжести трапеции, С2 - центр тяжести полукольца, С - центр тяжести всего сечения, О - точка прохождения линии действия внешней силы Р, Y - расстояние между центрами тяжестей частей составного сечения; Yc1, Yс - расстояния между соответствующими точками. В работе пренебрегали сегментом между трапецией и стенкой поршня. Обозначим больший и меньший радиусы полукольца - R, R1, соответственно; верхнее основание трапеции - a, нижнее - b, высота трапеции - h, площади трапеции и полукольца S1, S2, соответственно. В этих обозначениях получаем
S1 = (1/2)h(a + b); S2 = (1/2)р (R2-R12); Yc1 = (1/2)-(1/3)h(2a+b)/(a + b). (1)
Расстояние между точками О и С получается равным
Yc = (1/2)((1/2)(4R12-b2) 1/2-(1/3)h(2a+b)/(a + b))h(a + b)+(2/3)(R2+RR1+R12)(R2- R12)/(R+R1))/((1/2)h(a + b)+(1/2)р (R2-R12)) . (2)
Используя известные формулы для моментов инерции трапеции I1и полукольца I2 относительно своих центров тяжести:
I1 = (h3/36)(a2+4ab+b2)/(a+b)
I2 = 0.110R4-0.110R14-0.283R2R12(R-R1)/(R+R1), и
с учетом соотношений (1) и (2) получим выражение для момента инерции полного сечения относительно общего центра тяжести
I = I1 + S1(Yc1 - Yc)2 + I2 + S2(Y - Yc1 + Yc)2 ; (3)
Соотношение (3) войдет в формулу для нормального максимального напряжения при внецентренном растяжении - сжатии. В свою очередь это напряжение будет выбрано в качестве целевой функции в процедуре оптимизации с ограничениями, налагаемыми на размеры оснований в виде a + b = k (значение параметра k выбирают в соответствии с конструктивными параметрами в существующем двигателе). Лагранжиан (Lagr) представляет собой целевую функцию и неопределенный множитель л помноженный на уравнение связи между параметрами: a + b- k = 0.
Lagr = P(1/((1/2)h(a + b)+(1/2)р(R2-R12))+Y2/(h3(a2+4ab+b2)/(36a+36b)+(1/2)((1/2)(4R12-b2)1/2-(1/3)h(2a + b)/(a + b)-((1/2)((1/2)(4R12-b2) 1/2-(1/3)h(2a + b)/(a + b))h(a + b)+(2/3)(R2+RR1+R12)(R2-R12)/(R+R1))/((1/2)h(a + b)+(1/2)р(R2-R12))) 2h(a + b)+0.110R4-0.110R14-0.283R2R12(R-R1)/(R+R1)+(1/2)(((1/2)((1/2)(4R12-b2)1/2-(1/3)h(2a + b)/(a + b))h(a + b)+(2/3)(R2+RR1+R12)(R2-R12)/(R+R1)) /((1/2)h(a + b)+(1/2)р(R2-R12)) - (4/3)(R2+RR1+R12) / ( р (R+R1)))2р(R2-R12)))+л (a + b - k) , (4)
где Р - сила действующая на сечение в точке О, смещенная относительно центра тяжести полного сечения на величину Yc. Координата наиболее удаленной от нейтральной линии точки сечения будет равна, как и плечо силы Р - Yc.
В результате совместного решения трех уравнений: первых производных (приравненных к нулю) от Лагранжиана (4) по параметрам a, b, л, получаем решения для оптимальных параметров - оснований ребра жесткости. Они оказались следующими a = 9,8 мм, b = 14,2 мм. Существующие в двигателе ДАР-14М, например, параметры равны a = 8 мм, b = 16 мм. Казалось бы разница расчетных параметров и существующих в настоящее время незначительна. Однако исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) методами комплекса МКЭ ANSYS продемонстрировали значительное уменьшение всех характеристик НДС, особенно нормального максимального напряжения в модели с расчетными параметрами (до 20%). Поскольку в настоящей работе найдены более точные значения, их можно рекомендовать в качестве наиболее рациональных параметров при проектировании.
Библиографический список
1. Раевская Л.Т. Оптимизация ребра жесткости поршня пневмомотора /Л.Т.Раевская/ Известия вузов. Горный журнал, №6, 2008.-С. 90…94.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Оценка и выбор параметров двигателя. Средняя скорость поршня и частота вращения. Диаметр цилиндра и ход поршня. Длина шатуна, степень сжатия, фазы газораспределения. Головка и гильзы цилиндров, системы смазки и питания. Методика расчёта рабочего процесса.
курсовая работа [56,4 K], добавлен 09.10.2010Выбор основных конструктивных параметров дизельного двигателя. Параметры процесса газообмена. Сгорание в дизельном двигателе. Параметры, характеризующие рабочий цикл. Расчет перемещения, скорости и ускорения поршня. Расчеты основных деталей двигателя.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 18.01.2014Силовой расчет пневматического привода штампа, конструктивных параметров цилиндров и поршней. Определение потерь давления в пневмолиниях. Расчет скоростей и ускорений поршня, мощности привода, расхода воздуха, диаметров условного прохода пневмолиний.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 02.10.2013Cведения о процессе гомогенизации и способах осуществления. Конструкция и работа гомогенизатора, расчет основных параметров. Определения конструктивных параметров насосного блока и расчет мощности на привод. Выбор и расчеты вспомогательного оборудования.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 07.01.2010Проектирование сплошной и сквозной колонны. Расчет материальной и свободной осей. Определение размеров опорной плиты. Расчет и конструирование траверсы, ребра жесткости, оголовка колонны, сварочных швов. Проверка принятого расчетного сопротивления бетона.
контрольная работа [281,1 K], добавлен 16.04.2013Влияние технологических параметров и жесткости прессов на точность получаемого изделия. Исследование по установлению влияния начальных параметров заготовки на максимальную силу штамповки. Разработка пластического предохранителя для КГШП силой 25 МН.
дипломная работа [15,4 M], добавлен 26.06.2012Кинематические параметры и схема кривошипной машины. Определение параметров пресса. Проектирование и расчет главного вала традиционным методом и методом конечных элементов. Анализ статических узловых напряжений. Расчет конструктивных параметров маховика.
курсовая работа [673,5 K], добавлен 17.03.2016Выбор материала, его характеристик и допускаемых напряжений. Расчет прочности и жесткости балок и рам, ступенчатого стержня и стержня постоянного сечения, статически неопределимой стержневой системы при растяжении-сжатии и при кручении. Построение эпюр.
курсовая работа [628,4 K], добавлен 06.12.2011Прочностное проектирование поршня двигателя внутреннего сгорания, его оптимизация по параметрам "коэффициент запаса - масса". Расчет шатуна двигателя внутреннего сгорания. Данные для формирования геометрической модели поршня и шатуна, задание материала.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 13.06.2013Анализ типовых конструкций бункерных загрузочных устройств: общее описание и функциональные возможности, особенности и сферы практического применения. Анализ выдачи заготовок, классов механизмов ориентации. Расчеты конструктивных параметров устройства.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.06.2015Схема замещения ленточного конвейера и расчет его параметров. Расчет параметров его электромеханической части. Синтез САУ ленточного конвейера. Математическое описание объекта управления. Структурный синтез оптимальной САУ электроприводом методом АКР.
курсовая работа [605,3 K], добавлен 22.01.2015Расчет параметров состояния рабочего тела, соответствующих характерным точкам цикла. Расчет индикаторных и эффективных показателей двигателя, диаметра цилиндра, хода поршня, построение индикаторной диаграммы. Тепловой расчёт для карбюраторного двигателя.
курсовая работа [97,0 K], добавлен 07.02.2011Методика расчета оптимальных параметров работы виброплиты: мощности двигателя на соответствующих оборотах и амплитуды вибрации. Определение параметров оптимальной работы и уплотнения обрабатываемой поверхности. Расчет параметров резания автогрейдера.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.11.2010Принцип действия и классификация криогенных газовых машин: в зависимости от типа узла, выполняющего роль компрессора и генератора холода. Расчет максимального объёма полости сжатия, диаметра поршня-вытеснителя и основных конструктивных элементов машины.
курсовая работа [919,5 K], добавлен 04.01.2015Рассмотрение конструктивных параметров узла машины. Расчет размерной цепи. Выбор шлицевого соединения, параметров зубчатых венцов, подшипников, втулки, упорных колец, крышек подшипника, звездочки и параметров шпоночного соединения, крепежных элементов.
контрольная работа [39,3 K], добавлен 26.09.2014Выбор преобразователя. Проектирование автономного инвертора напряжения. Выбор схемы, расчет параметров выпрямителя. Расчет параметров фильтра. Анализ работы автономного инвертора напряжения, расчет графиков. Оценка функционирования систем управления.
курсовая работа [874,3 K], добавлен 24.06.2011Описание гидравлической схемы механизма подъема стрелы самоходного крана КС-6473. Определение основных параметров гидроцилиндра. Выбор посадок поршня, штока, направляющей и уплотнений. Расчет потерь давления, емкости бака и теплового режима гидросистемы.
курсовая работа [387,9 K], добавлен 14.12.2010Рассмотрение устройства и принципа работы гомогенизаторов плунжерного клапанного типа и пластификаторов. Расчет конструктивных параметров гомогенизирующей головки, насосного блока и мощности на привод (шкивы ременных передач, клиномерные передачи).
курсовая работа [1,8 M], добавлен 22.01.2010Выбор и обоснование сварочных материалов, анализ и оценка их свариваемости. Расчет плоского настила без ребер жесткости. Определение параметров балки настила. Расчет и конструирование главной балки, порядок проверка местной устойчивости ее элементов.
курсовая работа [721,3 K], добавлен 15.05.2013Выбор конструктивно-компоновочной схемы и направляющих. Описание конструктивного исполнения и пневматической схемы управления модуля подъема. Определение движущей силы сопротивления. Расчет площади поршня и параметров подъема для промышленного робота.
курсовая работа [311,5 K], добавлен 25.05.2017
