Курсовая работа (т): Механизмы двухступенчатого двухцилиндрового воздушного компрессора

При необходимости начертить траектории точек механизма, все планы совмещают на одном чертеже и положения этих точек последовательно соединяют.

Планы механизмов строятся методом засечек, при чём положение средней кинематической пары должно соответствовать заданным положениям крайних кинематических пар. Траектории, описываемые различными точками механизма называются шатунными кривыми.

Первая задача кинематики.

Построение 12 планов положений.

Вычисляем масштабный коэффициент длин:

; (2.1)

где: LOA - действительная величина,

ОА - величина LOA принятая на чертеже

Вычисляем длины звеньев в масштабе:

=207 (мм) (2.2)

 (мм) (2.3)

По условию:

 (2.4)

Построение:

1.       Проведём окружность радиуса ОА = 50 (мм).

2.       Делим эту окружность на 12 равных частей.

.         Чертим положения кривошипа в каждой из 12 точек.

.         Для каждого положения кривошипа строим соответствующее положение механизма.

Вторая задача кинематики.

Определение скоростей плоских рычажных механизмах.

После решения задачи о планах положения механизма, определяются линейные и угловые скорости звеньев рычажного механизма. При этом достигаются цели:

1.       Определение главного параметра рабочей машины, производительность (мощность, максимальная частота вращения кривошипа).

2.       Обеспечение выполнения требований к технологии.

.         Определение кинематической энергии звеньев механизма.

.         Определение потерь энергии на трение в узлах механизма и найти КПД.

.         Определение ускорения.

Метод планов использует известную из теоретической механики теорему о сложении скоростей. Этот метод предложили англичане, метод нахождения скорости и ускорения звеньев механизма, заключается в том, что скорости и ускорения средней кинематической пары находятся по известным или ранее найденным скоростям и ускорениям звеньев кинематических пар.

Основное свойство планов скоростей (теорема о подобии): план скоростей звеньев подобен фигуре этого звена и повёрнут относительно него на угол 900 в сторону мгновенного вращения.

Построение планов положений скоростей.

. Расчет угловой скорости:

; (2.5)

где: n = 655 (об/мин) - частота вращения кривошипа.

(с-1);

. Расчёт масштабного коэффициента для планов скоростей:

; (2.6)

где: вектор скорости

; (2.7)

(м/с);

(м/с*мм);

. Планы скоростей при угловой скорости направленной по часовой стрелке, будет строится исходя из решения уравнений.

; (2.8)

 (2.9)

. Построение планов скоростей:

Выбираем произвольную точку - полюс РЕ,О. Проведем из полюса отрезок, направленный перпендикулярно кривошипу ОА в сторону его вращения, равной РА = 50 (мм). Из полюса проведём вектор скорости точки С, перпендикулярную отрезку ОС в сторону его вращения, так как  , то РС = 50 (мм).

Проводим отрезки, перпендикулярные звеньям АВ и СД соответственно и соединяем их с концами векторов скорости а и с соответственно. Отсюда находим скорости цилиндров В и Д которые совершают поступательное движение. Находим скорости центров масс соответствующих звеньев.

Строим 12 положений планов скоростей.

3. Расчёт маховых масс

Рассмотрим принципиально точный метод определения момента инерции маховых масс, предложенный в 1905 г. немецким учёным Ф. Виттенбауэром

.1 Расчёт приведенного момента инерции

Расчёт приведенного момента инерции механизма, в зависимости от угла поворота кривошипа производится по формуле:

; (3.1)

где: n - число подвижных звеньев,

mi - масса i-го звена,

VSi - скорость центра масс i-го звена,

wi - угловая скорость i-го звена,

ISi - момент инерции i-го звена.

Дано:

2 = m4 = 19 (кг) IS1 = 0.75 (кг*м2)

= 40 (кг) IS2 = IS4 = 0.6 (кг*м2)5 = 21 (кг) IДВ = 0.12 (кг*м2)

nДВ = 2940 (об/мин) - частота вращения электродвигателя,

n1 = 655 (об/мин) - частота вращения коленчатого вала

Распишем формулу для 5-х подвижных звеньев:

 (3.2)

Запишем формулу в упрошенном виде:

 (3.3)

Заменим неизвестные величины в скобках на выражения:

 = ;  = ;

 = ;  = .

 = ;  = ;

Имеем:

 (3.4)

Таблица 3.1.1 Приведенный момент инерции

Для построения графика приведенных моментов инерции от угла поворота кривошипа находим масштабный коэффициент:

 (3.5)

где: In max = 5,47 - максимальное значение приведенного момента инерции,

lчерт = 100 - длина, соответствующая максимальному значению приведенного момента инерции на чертеже.

 (3.6)

где: lчерт = 110 - длина, соответствующая углу поворота кривошипа на чертеже.

Приведенные моменты инерции принятые на чертеже:

I1 = 66 (мм); I4 = 100 (мм); I7 = 66 (мм); I10 = 91 (мм);= 76 (мм); I5 = 91 (мм); I8 = 76 (мм); I11 =88 (мм);= 90 (мм); I6 = 75 (мм); I9 = 90 (мм); I12 = 75 (мм).

3.2 Расчёт приведенного момента движущих сил и момента сил сопротивления

Для построения графика приведенных моментов движущих сил и моментов сил сопротивления найдём по формуле:

; (3.7)

где: Fi - сила, преложенная к выходному или рабочему звену, (Н);

Vi - скорость этого звена,

α - угол между линией действия силы и вектором скорости,

w1 - угловая скорость кривошипа, (с-1)

; (3.8)

 (с-1)

А приведенный момент движущих сил принимается постоянным и действующим в течении всего цикла установившегося движения.

МД = const. (3.9)

; (3.10)

= Pn * Sn ; (3.11)

где: Pn - это давление газа на цилиндр, найденный из индикаторной

диаграммы (МПа).

Площадь поршня:

; (3.12)

где: d - диаметр цилиндра, (м).

Вектор скорости:

; (3.13)

. (3.14)

где: = 0,2 (м/мм) - масштабный коэффициент плана скоростей.

Таблица 3.2.1. Приведенный момент сил сопротивления.