Курсовая работа (т): Исследование кривошипно-ползунного механизма

 (20)

Определим момент сопротивления Тс:

Тс (21)

Определим работу сил сопротивления Ас:

(Дж) (22)

Определим избыточную работу Аизб:

(Дж) (23)

Определим избыточный момент Тизб:

(Нм) (24)

Соединив начальное и конечное значение Ад прямой линией, получаем таким образом диаграмму Ас (т.к. работа Ад завершив полный цикл возвращается к первоначальному значению). Если отобразить диаграмму Ад относительно Ас, то получается диаграмма Аизб.

Результаты соответствующих расчетов приведены в таблице :

Таблица 10

1.3.1.2 Определение приведенного момента инерции

Для определенного момента инерции необходимо перейти от обращенного движения к истинному.

Сформируем второй параметр динамической модели.

 (25)

Для нашего случая:

Продифференцировав выражение (20) по  получим для нашего случая:

Значения , ,  для заданных положений механизма приведены в таблице:

Таблица 11

Вывод: таким образом два главных параметра динамической модели - избыточный момент (Тизб) и приведённая мера инертности (Jпр) сформированы.

.3.2 Расчет коэффициента неравномерности хода машины без маховика

Задача: выяснить, не превышают ли колебания угловой скорости допустимых значений.

Колебания скорости главного вала машины в режиме установившегося движения - периодические. Их амплитуду принято оценивать безразмерным коэффициентом d.

Для этого введём формулу для определения коэффициента неравномерности хода:

 (26)

Где  - Номинальная скорость вращения коленчатого вала, при максимальном крутящем моменте.

Для двигателей внутреннего сгорания допустимый коэффициент неравномерности хода () равен 0,006.

Определим угловую скорость вращения коленчатого вала при различных положениях звеньев по формуле:

А ускорение по следующей формуле:

Значения  и  для других положений звеньев приведены в таблице, ниже:

Таблица 12

Формула для определения коэффициента неравномерности хода должна быть дополнена коэффициентом неравномерности хода для входного звена :

Определим коэффициент неравномерности хода для входного звена , для этого надо найти  по формуле:

Из нижней таблицы определим Δwcp:

Δwcp

Далее найдем параметр Δwk для нахождения скоррективанной угловой скорости коленчатого вала Δwik,,что позволит лучше оценить колебания скорости:

Δwk= Δwср- Δwmax=

Δwik= Δw+ Δwk=

Значения , Δwik для каждого звена приведены в таблице:

Таблица 13

Из таблицы находим  и , определяем коэффициент неравномерности хода:

Вывод: так как , т.е. 15,71190684>0,01, то принимаем решение о регулировании движения с помощью маховика. Это необходимо делать потому, что неприемлемо больше колебания скоростей вызванное большим ускорениями звеньев, а движение с ускорениями приводит к излишним нагрузкам звеньев и кинематических пар силами инерции, которые в данном случае совершенно не нужны.

.3.3 Расчет маховика

Задача: Регулирование движения механизма.

Неравномерное движение вызвано двумя причинами: несбалансированность сил машинного агрегата (Тизб≠0) и непостояннством приведенного момента инерции (Iпр≠0)

Обратимся к формуле

в форме изменения кинетической энергии.

 - момент инерции относительно оси вращения маховика

 - угловая скорость в радианах в секунду

Поскольку избыточная работа равна приращению кинетической энергии Аизб=∆Еi, следовательно, формула связывает три величины: текущие значения угловой скорости звена приведения, его кинетической энергии и приведенного момента инерции.

Определяем min и max скорость после установки маховика:

Строим диаграмму Виттенбауэра: Аизб-Iпр с маштабными коэффициентами КА и КI, используя найденные ранее значения Аизб и Iпр.

Любой луч, проведенный из начала диаграммы в текущую точку графика, образует с осью угол, тангенс которого пропорционален угловой скорости.

По зависимостям находим ψmax и ψmin

Диаграмма Виттенбауэра:

Отрезок ОК=ОМ*= 39,5473 м

Отрезок OL=(ON*)= 102,9308 м

Отрезок KL=OL-OK= 63,38346 м

Так как построения выполнены с масштабными коэффициентами, то углы наклона касательных к графику будут пропорциональны значениям.

Вывод: мы определили момент инерции маховика, следовательно, можно рассчитать истинные параметры движения всех звеньев машины с маховиком.

.3.4 Определение истиных скоростей и ускорений

Задача: Определить истинные параметры движения звеньев

Зная положение точек ,  и , можно рассчитать скорости и ускорения главного вала в любой точке цикла.

Для начала нам нужно определить угловую скорость в начале цикла, которая рассчитывается по формуле:

Теперь, когда все исходные данные известны рассчитаем для всех положений  по формуле:

Далее считаем по формуле:

(рад/с2)

Таблица реальных параметров движения.

Истинные параметры движения вычисляем по формулам :

Скорости.

Ускорения.

Таблица 14

Вывод: В данной части курсовой работы мы определили динамические параметры машины. Рассчитали коэффициент неравномерности хода без маховика. В дальнейшем рассчитали маховик который необходимо установить на машину чтоб повысить её плавность хода, и уменьшить детонационные нагрузки. Истинные параметры движения звеньев нужно использовать на последующих этапах исследования и проектирования. Мы воспользуемся ими для решения ближайшей задачи - силового расчета.

.4 Кинетостатический анализ

Задача: определить реакции в кинетических парах и уравновешивающий момент сил.

Методы решения.

Принцип Д`Аламбера позволяет применять методы статики к подвижным изменяемым системам материальных тел (кинематическим цепям).

Сущность: к силам, действующим на звенья, присоединяются силы инерции и моменты сил инерции и вновь полученную систему сил считают уравновешенной и для нее составляют уравнения равновесия.

При определении реакции используют принцип освобождаемости от связей: реакции из внутренних сил становятся внешними и их определяют из уравнения равновесия.