Курсовая работа (т): Кинематический, динамический и кинетостатический расчёт механизма поршневого насоса

Найденные положения К0,К1, …, К11 звена 5 дает возможность графически изобразить закон движения в виде диаграмм.

.4.1 Построение диаграммы перемещения

По оси абсцисс t откладываем отрезок, равный 180 мм, и делим его на 12 равных частей. Ось абсцисс будет осью времени движения t. Маштабный коэффициент времени.

μt = T/l = 60/n1l = 60/134,74·180 = 0,002474 (с/мм)

где Т - период полного перемещения суппорта 5 за один оборот кривошипа ОА;- длина отрезка на оси абсцисс (l1=180мм );- частота вращения кривошипа, n1=134,74 мин-1.

По оси ординат S откладываем перемещения точки К от начала отсчета (точки О) из плана положения механизма в соответствии с масштабным коэффициентом перемещений μS = 0,002 м/мин.

Строим кривую SК = SК (t).

.4.2 Построение диаграммы перемещения

Построение графиков скоростей и ускорений звена 5 будем производить методом графического дифференцирования. При этом масштабные коэффициенты будут равны:

μV = μS/(μt ·Н) = 0,002/(0,002474·30) = 0,0269 (м·с-2/мм)

μа = μV/(μt ·Н) = 0,0269/(0,002474·15) = 0,726 (м*с-2/мм)

2.5 Построение планов ускорений

Производим построение плана ускорений для положения 1 механизма, приняв

 и .

Из планов аналогов скоростей находим, приняв масштаб скорости

.

Из планов скоростей находим:

Для положения 1.

Направление угловой скорости  звена 3 получим, поместив вектор относительной скорости (вектор pd) в точку D и рассматривая поворот этой точки относительно точки C.

Переходим к построению плана ускорений.

Ускорение точки В

где нормальное ускорение точки В, направленное от точки В к точке А;

- касательное (тангенциальное) ускорение точки В, направленное перпендикулярно АВ в сторону углового ускорения .

.

Принимаем масштабный коэффициент , и находим отрезки, изображающие  и :

В группе Ассура 2,3 известны ускорения точек В и С.

Определим сначала ускорение  точки  кулисы 3, совпадающей в данном положении механизма с центром шарнира B.

Рассматривая движение точки  кулисы относительно центра шарнира B, а затем относительно центра вращения C кулисы, запишем два векторных уравнения распределения ускорений:

.

Кориолисово ускорение

На плане ускорений оно изображается отрезком

Нормальное ускорение

На плане ускорений  изображаем отрезком:

Вектор тангенциального ускорения  точки b3 в ее движении относительно точки c направлен перпендикулярно к линии CB.

Чтобы решить графически векторные уравнения распределения ускорений, надо из точки b отложить отрезок bk и через точку k провести прямую, параллельную ВC, а из полюса (так как а c= 0) отложить отрезок  и через точку пз провести прямую, перпендикулярную к ВC. На пересечении получим точку b3. Соединив полюс  с точкой b3, получим отрезок = 94,8 мм.

В соответствии с теоремой подобия точка d на плане ускорений должна находиться на продолжении отрезка . Длину отрезка найдем из пропорции:

Точки ,, е и f на плане ускорений также находим по теореме подобия, т.е. на основании пропорций:

;;;.

Переходим к построению плана ускорений другой структурной группы, состоящей из звеньев 4 и 5. Определим ускорение точки E5 ползуна 5, совпадающей с точкой Е принадлежащей кулисе 3. Рассматривая движение ползуна по отношению к кулисе 3 и направляющей, запишем соответственно два векторных уравнения:

Ускорение аЕ определено при исследовании группы (2.3). = 0, так как точка К принадлежит стойке О и в данный момент неподвижна; - относительное ускорение точки Е5 по отношению к точке К, направлено по горизонтали.

Кориолисово ускорение

На плане ускорений оно изображается отрезком

В соответствии с уравнениями (2.4) достраиваем план ускорений.

Из плана ускорений получаем:

Угловое ускорение звена 3.

Направление углового ускорения  звена 3 получим, поместив вектор(вектор ) в точку В и рассматривая поворот этой точки относительно точки С.

2.6 Определение погрешности расчёта ускорений двумя методами

Вычисляем погрешность определения ускорения точки Е при помощи диаграммы и при помощи планов ускорений.

Положение 11:

По плану ускорений

По диаграмме

Погрешность определения составляет:

 - построения выполнены верно.

3. Динамический анализ механизма

.1 Определение сил полезного (технологического) сопротивления

Для данного насоса определяется приведённый момент сил сопротивления по заданной индикаторной диаграмме, а приведённый момент движущих сил в этом случае считается постоянным и определяется из условия равенства работ.

Силой, действующей на поршень насоса, является сила давления жидкости. Зависимость давления  на поршень от eгo перемещения представлена в виде индикаторной диаграммы . Сила, действующая на поршень:

,

где D = 0,15 м - диаметр поршня.

Индикаторную диаграмму строим с таким же масштабом перемещений , в каком представлена кинематическая схема механизма. Масштаб сил давления принимаем равным:

Определяем силу действующую на поршень в 9 положении механизма:

Аналогичным способом определяем силу давления на поршень и для других положений механизма. Результаты вычислений сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Вычисление силы давления на поршень

.2 Определение приведенного момента сопротивления

Величину определяем из равенства мгновенных мощностей, развиваемых моментам  на звене приведения и силами Fп.с., G2 , С3, G4, G5.

По исходным данным определяем массы звеньев:

Массы звеньев 1, 2, и 4 по условию не учитываются.

Центральные моменты инерции звеньев.

Момент инерции звена 3:

;

Силы тяжести звеньев

Учитывая, что сила тяжести  значительно меньше , её влиянием на  пренебрегаем.

Влияние  на  также сводится к нулю, так как в любом положении механизма направление скорости звена 5 перпендикулярно линии действия силы тяжести.

Тогда

Используя таблицы 2.2 и 3.1, вычисляем . Например, для положения 9:

Приняв масштабный коэффициент моментов из условия

Вычисляем ординаты графика по формуле:

Для положения 9 получим:

Результаты вычислений приведены в табл. 3.2, на основании их построен график .

Масштабный коэффициент углов

Здесь отрезок (0-12) = 180 мм соответствует одному циклу установившегося движения (рад ).

Таблица 3.2 - Определение приведённого момента сил сопротивления.