Проектирование схемы, структурное и кинематическое исследование рычажного механизма

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 = Мпрмах/уМпрмах = 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.

 

Литература

 

1. Попов С.А., Тимофеев Г.А Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин: Учеб. пособие для втузов/Под ред. К.В. Фролова, - 2-е изд., прераб. и доп. - М,: Высш. шк.,1998. - 351с.: ил.

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

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