Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Мой курсовик 2.doc
Скачиваний:
28
Добавлен:
07.12.2018
Размер:
1.47 Mб
Скачать

2. Динамическое исследование движения системы

Приведенный к начальному звену момент сил сопротивлений выражается формулой [1]

, [1]

где М - приведенный момент сопротивления, Нм; Fп.с. - сила сопротивления для рабочего и холостого ходов, Н; Gi - сила тяжести масс соответствующего звена, Н; p –полюс плана скоростей; - изображения проекций скоростей на линии действия соответствующих сил на плане скоростей механизма, мм; мм - изображение скорости кривошипной точки A, мм.

В составляющих момента от сил тяжести масс звеньев знак «плюс» соответствует направлению вектора вверх, знак «минус» – направлению вектора вниз.

В качестве примера для одного положения выполнены численные расчеты приведенных моментов сил сопротивлений. Изображения скоростей на планах в миллиметрах чертежа получены в кинематическом исследовании механизма.

Для такта холостого хода (расчет в положении 1)

Для такта рабочего хода (расчет в положении 8)

Результаты расчетов приведенного момента сил сопротивлений по формуле [1] за цикл движения механизма представлены в табл. 2.

Таблица 2. Результаты расчёта приведённого момента сопротивлений

Положения

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Fп с

Н

2000

2000

2000

2000

2000

2000

5500

5500

5500

5500

5500

5500

2000

мм

50

50

50

50

50

50

50

50

50

50

50

50

50

мм

0

51

53

7

15

0

7

10

20

30

38

24

0

мм

0

-37

-58

-42

-23

0

20

33

43

42

28

7

0

мм

0

-15

-22

-20

-9

0

8

13

18

20

16

6

0

мм

0

-13

-23

-20

-9

0

8

12

18

18

14

6

0

G2

Н

785

G3

Н

1274

G4

Н

1960

Мсс

Нм

0

492

629

313

216

0

224

339

566

724

781

370

0

мм

0

63

81

40

28

0

29

43

72

93

100

47

0

Строится график M=M(t) на чертеже (см. график приведенных моментов сил сопротивления на листе 1 КПР ТММ).с необходимой крупностью изображений в масштабах моментов сил М и времени μt.

Интегрированием графика приведенного момента сил в функции времени цикла работы механизма получаем масштабный график работ приведенных сил AС = f(t). Интегрирование выполним ранее освоенным методом хорд, при этом предварительно задавшись величиной полюсного расстояния h [мм]. Масштабный коэффициент A [Дж/мм] графика работ вычислим по зависимости: ,

где h – полюсное расстояние, принимаем h = 40 мм; – масштабный коэффициент времени цикла работы механизма, c /мм.

,

где - чертежное изображение времени цикла работы механизма, мм; примем = 240 мм;

Получаем: .

Определим :

.

Учитывая, что за цикл установившегося движения системы сумма работ сил сопротивлений и движущих сил равна нулю, строим прямолинейный график работ движущих сил AД = f(t) для технологической машины.

Алгебраическим суммированием ординат графиков работ сил сопротивлений AС = f(t) и движущих сил AД = f(t) получаем масштабный график избыточной энергии T = f(t) рассматриваемой системы. При этом масштабный коэффициент T [Дж/мм] графика T = f(t) принимаем равным масштабному коэффициенту графика работ A (T = A).

Рассчитаем избыточную энергию T [Дж] для такта рабочего хода (положение 1) по следующей формуле:

,

где – изображение избыточной энергии на графике T = f(t), мм; .

Результаты вычислений T за цикл движения механизма представлены в таблице 3.

Таблица 3.Избыточная энергия системы за цикл движения механизма

0,12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0

10

-3

-10

0

18

35

45

40

23

0

-12

8,12

0

81,2

-24,36

-81,2

0

146,16

284,2

365,4

324,8

186,8

0

-97,4

Составляется расчетная формула приведенного к начальному звену момента инерции системы

, [2]

где J - момент инерции звена относительно оси , кгм; m- масса звена, кг.

По формуле [3] рассчитывается постоянная часть приведенного момента инерции, а по формуле [4] его переменная часть.

; [3]

, [4]

где - момент инерции кривошипа относительно оси кгм2; - момент инерции ротора двигателя, кгм; - момент инерции ротора двигателя, кгм; - угловая скорость начального кривошипа, рад/с.

Для данного механизма формула [4] представлена в удобном для расчетов виде, где отдельные составляющие по звеньям составляют выражение.

где m=m5 холостого хода, а для рабочего - m=m5 + mM .

Расчет переменной составляющей момента инерции для положений 1и 8:

Приведенный момент инерции:

Результаты расчетов за цикл движения механизма представлены в табл. 4.

Таблица 4. Результаты приведённого момента инерции

Положения

0,12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

кг м2

1

кг м2

0,2

с-1

100

с-1

6

Кг м

0,8

кг м2

2

кг м2

100

с-1

3,00

4,93

3,61

2,11

0,46

3,00

3,00

2,57

1,61

0,79

0,25

1,68

с-1

0,00

3,03

4,17

0,97

2,11

0,00

0,83

1,29

2,06

2,54

2,31

1,43

с-1

0,00

0,40

0,42

0,06

0,12

0,00

0,06

0,08

0,16

0,24

0,31

0,19

m2

кг

80

m3

кг

130

m4

кг

200

m5

кг

400

mM

кг

800

м/с

0,84

0,67

1,07

0,77

0,59

0,84

0,49

0,59

0,76

0,87

0,84

0,64

м/с

0,00

0,54

0,73

0,17

0,37

0,00

0,15

0,23

0,36

0,45

0,41

0,25

м/с

0,00

0,92

1,09

0,45

0,24

0,00

0,19

0,27

0,47

0,62

0,67

0,44

м/с

0,00

0,84

0,89

0,12

0,25

0,00

0,12

0,17

0,34

0,50

0,64

0,40

кг м2

58,47

72,79

78,32

59,57

59,27

58,47

58,24

59,29

63,90

70,11

75,59

64,52

кг м2

1,77

16,09

21,62

2,87

2,57

1,77

1,54

2,59

7,20

13,41

18,89

7,82

кг м2

56,7

мм

112

140

151

115

114

112

112

114

123

135

145

124

На чертеже строится график приведенного момента инерции (Jv) начального звена в масштабе (см. график приведенного момента инерции начального звена (только переменная составляющая) на листе 1 КПР ТММ).

Учитывая последующую необходимость исключения временного параметра, оси графика изображаются повернутыми на 90 по часовой стрелке.

Решением дифференциального уравнения движения системы в форме квадратуры получена формула [5] для расчетов угловой скорости кривошипа в каждом положении механизма

, [5]

где , Дж; - чертежное изображение избыточной энергии на графике, мм; и - соответственно приведенный момент инерции системы и угловая скорость звена приведения в начале цикла движения (в положении 0), принимаемая равной заданному среднему ее значению.

В 1-ом положении угловая скорость кривошипа рассчитывается по формуле [5]

Результаты расчетов избыточной энергии и угловой скорости начального звена по формуле [6] за цикл движения механизма представлены в табл. 5.

Таблица 5. Результаты расчёта угловой скорости

0, 12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0

81,20

-24,36

-81,20

0,00

146,16

284,20

365,40

324,80

186,80

0,00

-97,40

6,00

5,58

5,13

5,71

5,96

6,40

6,78

6,92

6,57

5,95

5,28

5,44

130

121

111

124

130

139

147

150

143

129

115

118

На чертеже строится график угловой скорости звена приведения в масштабе (см. график угловой скорости звена приведения на листе 1 КПР ТММ).

По графику определяются максимальные и минимальные угловые скорости и начального звена и по ним находится средняя за цикл угловая скорость .

Далее рассчитывается коэффициент неравномерности движения механизма , по которому заключаем – нужен ли маховик в данной системе.

Так как < ,то требуется маховик для регулирования движения системы.