Кинематический анализ механизма насоса
Для осуществления силового расчета какой-нибудь кинематической цепи необходимо, чтобы она была статически определимой, т.е. чтобы число уравнений, которые можно составить для кинематической цепи, было равно числу неизвестных. Такой статически определимой цепью является группа Ассура - кинематическая цепь с нулевой подвижностью.
Силовой расчет выполняется в порядке, обратном кинематическому исследованию, т.е. сначала ведется расчет группы Ассура, наиболее удаленной от начального механизма.
4.1 Определение внешних сил и сил инерции
4.1.1 Определяем массу звеньев и их вес
12•0,09 = 1,08 кг
Принимаем
1,08• 10 =10,8 Н
12 • 0,52 =6,24 кг
6,24 • 10 =62,4 Н
3,5 • 6,24 = 21,84 кг
21,84 •10 = 218,4 Н
4.1.2 Определяем силы и моменты инерции
1,08• 8,82 = 9,52 Н
6,24 • 14,89 = 92,95 Н
21,84 •13,33 = 291,12Н
4.1.3 Определяем результирующие силы
7000• 0,0025•4 =70 Н
4.2 Силовой анализ без учета сил трения
4.2.1 Силовой анализ группы Ассура звеньев 2 и 3.
Запишем уравнение равновесия в виде:
Находим из него величину тангенциальной составляющей:
-
Определяем нормальную составляющую и реакцию взаимодействия третьего звена со стойкой:
Принимаем масштабный коэффициент 3 Н/мм
Из плана сил находим:
150•3=450 Н
150•3=450 Н
101• 3= 303 Н
Найдем силу , для чего запишем уравнение равновесия в таком виде:
3Н
Находим из плана сил неизвестную величину:
124 • 3 = 372 Н
4.2.2 Силовой анализ начального механизма:
5 Н/мм
78 • 5 = 390 Н
4.3 Проверка по теореме Жуковского
Разложим моменты инерции на пары сил:
Находим уравновешивающую силу:
Определяем погрешность:
%=3,84%
4.4 Силовой анализ механизма с учетом сил трения
Каждую группу Ассура и начальный механизм догружаем силами и моментами трения. И повторяем расчет с пункта 4.4.
0,1=0,133
0,1· 303= 30,3 Н
0,133·0,02·372= 0,989 Н•м
0,133·0,02·450 = 1,19 Н•м
0,133·0,02·390 = 1,03 Н•м
где r=0.02 - радиус цапфы.
162 • 3 = 486 Н
Найдем разницу:
258,67 - 217 = 41,67 Н
5. Динамический анализ механизма. Подбор маховика
5.1 Основные задачи динамического анализа
В ходе динамического анализа определяем приведенные моменты сил сопротивления и движущих сил, приведенные моменты инерции, а также решается основное уравнение движения, и определяем момент инерции маховика по методу Витенбауэра.
Исходными данными являются кинематические параметры, определенные в ходе кинематического исследования.
5.2 Определяем приведенные моменты сил сопротивления для всего кинематического цикла главного механизма
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
|
F, Н
|
0
|
70
|
280
|
595
|
910
|
1172,5
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
Vі,м/с
|
0
|
0,532
|
1
|
1,29
|
1,19
|
0,7
|
0,028
|
0,728
|
1,2
|
1,26
|
0,98
|
0,53
|
|
Мпс,Нм
|
0
|
2,66
|
20
|
54,83
|
77,35
|
58,63
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
|
Находим Мпс для 12 положений и результаты заносим в таблицу 1.
По результатм табл.1 строим график зависимости приведенного момента сил сопротивления от угла поворота кривошипа Мпс=f().
= 0,035 рад/мм; м = 1
5.3 Определение работы сил сопротивления и работы движущих сил
Ас =
Определяем работу сил сопротивления методом графического интегрирования
А=м[ОН], Дж/мм. А=1• 0,035•30 = 1,05 Дж/мм
Приняв момент движущих сил постоянным учитывая, что при установившемся режиме работы машинного агрегата в начале и в конце цикла работа движущих сил равна работе сил сопротивления. На построенном графике работы сил сопротивления строим график работы движущих сил.
Определяем величину момента движущих сил:
Мдв=[ОР] м = 19• 1 = 19 Н•м
5.4 Решение уравнения движения машинного агрегата
Ті=Аді-Асі
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
|
[Ті]
|
0
|
9
|
13
|
4
|
19
|
56
|
58
|
48
|
38
|
29
|
19
|
9
|
|
Ті
|
0
|
9,45
|
13,65
|
4,2
|
-19,95
|
-58,8
|
-60,9
|
-50,4
|
-39,9
|
-30,45
|
-19,95
|
-9,45
|
|
|
5.5 Определение приведенного момента инерции для 12 положений механизма
Iпі=
Результаты вычислений заносим в табл 2.
|
щ2
|
щ22
|
VB2
|
Iпі
|
|
0
|
196
|
5,85
|
0
|
0,734
|
|
1
|
196
|
3,96
|
0,283
|
0,914
|
|
2
|
196
|
1,166
|
1
|
1,236
|
|
3
|
196
|
0,026
|
1,66
|
1,519
|
|
4
|
196
|
1,96
|
1,416
|
1,408
|
|
5
|
196
|
4,88
|
0,49
|
1,093
|
|
6
|
196
|
5,85
|
0,00078
|
0,761
|
|
7
|
196
|
3,96
|
0,53
|
1,042
|
|
8
|
196
|
1,166
|
1,44
|
1,396
|
|
9
|
196
|
0,026
|
1,587
|
1,485
|
|
10
|
196
|
1,96
|
0,96
|
1,211
|
|
11
|
196
|
4,88
|
0,281
|
0,934
|
|
|
Строим график зависимости приведенного момента инерции как функция от угла поворота кривошипа.
5.6 Определение момента инерции маховика по методу Витенбауэра
Строим с использованием графиков Т как функция от и Іпр как функция от кривую Витенбауэра т.е. зависимость Т=f (Іпр).
Определяем тангенсы углов наклонов касательных соответственно max и min угловым скоростям ведущего звена.
tgmax=2ср(1+) ==1,05
tgmin=2ср(1-) ==0,817
ср=1
max =46,4?
min =39,24?
Iмах==
5.7 Определение геометрических размеров маховика
Учитывая, что маховик представляет собой колесо с массивным ободом его момент инерции:
Iмах=mR2ср=mД2ср/4
Предварительно задаемся Дср конструктивно
Дср=5rкрив.=5•0,09= 0,45 м
m=4Iмах/Д2ср=
Пренебрегая массой ступицы и спиц определяем массу через размеры маховика:
m=bh Дсрр, где =7*103кг/м3-удельный вес
Задаемся соотношением b и h
h=0,75 b
Тогда m=0,75b2Дсрр
b==
Проверяем, не получился ли у нас маховик слишком толстым или слишком вытянутым в диаметральном направление.
b=(1/3?1/5) Дср=(0,15?0,09)м
Условие выполняется.
h=0.75• b= 0,75• 0,092 = 0,069 м
5.8 Определение угловой скорости после установки маховика
Реальную угловую скорость кривошипа определяем для 12 положений по формуле:
i = ;
где: Iмах=3,17 кг•м2
2 max=ср2(1+д)=142 • (1+1/8)= 220,5
, Т max- координаты точки касания прямой проведенной под углом max с кривой Витенбауэра.
Результаты определения угловой скорости заносим в таблицу 3
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
|
Iпі
|
0,734
|
0,914
|
1,236
|
1,519
|
1,408
|
1,093
|
0,761
|
1,042
|
1,396
|
1,485
|
1,211
|
0,934
|
|
Ті
|
0
|
9,45
|
13,65
|
4,2
|
-19,95
|
-58,8
|
-60,9
|
-50,4
|
-39,9
|
-30,45
|
-19,95
|
-9,45
|
|
і
|
14,57
|
14,21
|
14,03
|
13,98
|
14,02
|
13,99
|
13,92
|
13,82
|
13,36
|
13,39
|
13,91
|
14,11
|
|
|
По результатам расчетов строим график изменения кривошипа:
= 0,1
Список использованной литературы
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука. 1975. - 638 с.
2. Теория механизмов и машин: Учебн. для Вузов. Под. ред. К.В. Фролова, М.: Высш. шк., 1987. - 496 с.: ил.
3. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни «Теорія механізмів і машин» (для студентів заочної форми навчання спеціальності 7.090220 «Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів»). /Уклад.: О.Г. Архипов, Е.М. Кравцова, Н.І. Галабурда. - Сєвєродонецьк: Вид-во СТІ, 2006. - 12 с.
Страницы: 1, 2, 3
|
|