Курсовая работа (т): Механизмы двухступенчатого двухцилиндрового воздушного компрессора
Для
построения графика моментов сил сопротивления находим масштабный коэффициент:
(3.15)
где:
= 3310,3 (н*м) - максимальный момент сил
сопротивления,
= 100
(мм) - величина, соответствующая на чертеже.
;
(3.16)
.
Приведенные моменты сил сопротивления принятые на чертеже.
МС1 = 0 (мм); МС4 = 67 (мм); МС7 = 0 (мм); МС10 = -15 (мм);
МС2 = 12,4 (мм); МС5 = 100 (мм); МС8 = -48 (мм); МС11 = 36,8 (мм);
МС3 = 49 (мм); МС6 = 87,5 (мм); МС9 = -35 (мм); МС12 = 60,5 (мм).
Исходя
из графика, а также учитывая условия установившегося движения, получим график
работы полезного сопротивления АД в виде прямой линии, соединяющий начало и
конец графика работы сил сопротивления. Здесь пренебрегаем работой сил трения и
других вредных сопротивлений. Графически интегрируя кривую приведенных моментов
сил сопротивления по методу хорд, строим график работы сил сопротивления АС.
Масштаб полученного графика вычисляем по формуле:
(Дж/мм),
(3.17)
где:
= 33 ((Н*м)/мм) - масштаб приведенных моментов,
= 0,052
(рад/мм) - масштаб углов,
Полюсное расстояния для графического интегрирования:
; (3.18)
(мм).
Графически вычисляя ординату, кривой АД из ординаты кривой АС, строим график кинетической энергии механизма ΔТ = АС - АД. Для удобства построения на чертеже масштаб принимаем μΔТ = μА.
По
методу Виттенбауэра строится замкнутая кривая, изображающая зависимость изменения
кинетической энергии и функции приведенного момента инерции маховика, к этой
кривой с верху и снизу проводятся касательные, углы наклона которых
соответствуют максимальному и минимальному значению угловой скорости кривошипа.
Тангенсы углов наклона этих касательных равны
; (3.19)
; (3.20)
где:
- коэффициент неравномерности движения
;
;
Для
определения момента инерции маховика по заданному коэффициенту неравномерности
движение δ
проводим касательные к графику
“Энергия-масса” по отношению к оси и Jn так, чтобы перпендикуляр к
этой оси находился на пересечении оси Jn с касательной, и от
перпендикулярной линии откладываем углы 
.
Расстояние
между точками пересечения касательной и оси является отрезком (КL).
Исходный момент инерции маховика находится из выражения:
; (3.21)
(кг*м2).
Подбор размера маховика:
При
расчёте примем условие, что вся масса маховика равномерно распределена по
среднему диаметру маховика D = 1 (м), тогда масса обода маховика:
; (3.22)
(кг).
При
полученной массе обода маховика и его среднему диаметру определяем площадь
поперечного сечения обода:
; (3.23)
где: ρ = 7750 (кг/м3) - плотность материала маховика
(м2)
При высоте сечения обода маховика h = 0,2 (м), ширина обода равна:
; (3.24)
(м)
Диаметр
отверстия под вал:
; (3.25)
(м)
; (3.26)
(м).
Динамический анализ проводится для определения реакции в кинематических парах механизма и уравновешивающий момент приложенный к начальному звену, от действий внешних сил и сил инерции. По реакциям ведётся расчёт механизма на прочность.
Построение плана ускорений.
При построении ведётся расчёт для 5-го положения механизма, так как для силового расчёта задан угол φ1 = 1200. Изображаем соответствующее положение механизма в масштабном коэффициенте μl = 0,0039 (м/мм), и строится для этого положения план скоростей в масштабе μV = 0,36 (м/с*мм) далее определяем ускорение точек механизма методом планов:
. Находим угловое ускорение звена приведения в заданном положении
механизма:
;
где:
момент движущих сил
(Н*м);
(4.2)
момент
сил сопротивления:
(Н*м);
(4.3)
= 5
(кг*м2) - момент инерции,
= 91,43
(кг*м2) - момент инерции маховика
(рад/с2)
.
Для определения ускорения точки А находим 
и 
(нормальную и тангенсальную составляющую) ускорения.
; (4.4)
; (4.5)
(м/с2);
(м/с2).
.
Вычисляем масштабный коэффициент:
; (4.6)
где:
= 100 (мм) - отрезок изображающий нормальное ускорение
точки А
(м/с2*мм).
Ускорение точки А принятое на чертеже:
;
; (4.7)
(мм),
.
Находим ускорение точек А и С из систем уравнений:
; (4.8)
; (4.9)
Силовой расчёт механизма.
.
Рассмотрим структурную группу 4-5 (шатун-ползун). Прикладываем к ней все
внешние силы и силы реакции R05 и 
Rτ14 .
ΣМС = 0
; (4.10)
где:
; (4.11)
Угловое
ускорение:
; (4.12)
(рад/с2);
(Н*м);
Знак
“ - “, означает что момент инерции 4-го звена направлен в противоположную
сторону угловому ускорению.
; (4.13)
где:
= 74 (мм) - величина ускорения центра тяжести 4-го
звена
(Н);
Сила найденная с индикаторной диаграммы:
(Н);
; (4.14)
где:
= 38 (мм) - величина ускорения центра тяжести 5-го
звена
(Н);
Рассчитаем
вес соответствующих звеньев:
; (4.15)
(Н);
; (4.16)
(Н);
Найдём плечи:
=14.45
(мм); 
= 62 (мм); 
= 43
(мм); 
= 206 (мм).
Находим неизвестную величину:
(Н).
Знак “ - ” означает, что выбранное мной направление реакции R05 не верно. Следовательно я изменила направление реакции.
ΣМД = 0
; (4.17)
= 123
(мм); 
= 29 (мм).
Выражаем неизвестную величину:
(Н);
Полученные значения примем на чертеже для построения плана сил 4-5.
Находим
масштабный коэффициент:
; (4.18)
(н/мм);
(мм);
(мм);
(мм);
(мм);
(мм);
(мм).
Из
силового многоугольника находим 
= 162
(мм) и R14 = 168 (мм).
Рассмотрим аналогично структурную группу 2-3.
ΣМА = 0
; (4.19)
где:
; (4.20)
(Н);
; (4.21)
(Н);
; (4.22)
(Н);
; (4.23)
(Н);
Из индикаторной диаграммы:
; (4.24)
; (4.25)
; (4.26)
(рад/с2);
Найдём плечи:
=36
(мм); = 14,5 (мм); = 43
(мм); = 202 (мм).
Находим неизвестную величину:
(Н);
ΣМВ = 0
; (4.27)
= 72
(мм); = 29 (мм); 
= 207
(мм).
Подставляем:
;
(Н);
Полученные величины примем в масштабе:
(Н/мм);
(мм);
(мм);
(мм);
(мм);
(мм);
При построении плана сил структурной группы 2-3 найдём, реакции:
(мм); 
(мм).
Рассмотрим ведущее звено (1-кривошип). Приложим к телу внутренние реакции. Этим мы определим уравновешивающий момент. Запишем уравнение относительно точки О.
ΣМ0 = 0
; (4.28)
где:
; (4.29)
(Н*м);
Находим уравновешивающий момент:
(Н*м);
Рычаг Жуковского.
Представляет собой повёрнутый план скоростей на угол 900 . К рычагу Жуковского прикладывают все силы и моменты, кроме реакций в шарнирах.
Сумма моментов всех сил относительно полюса плана скоростей будет равна 0. Для нахождения моментов сил необходимо приложить плечи сил к полюсу.
