Динамический расчёт механизма.
Задачей динамического расчёта механизма является определение мощности и основных геометрических размеров маховика.
5.1. Приведение сил, построение диаграммы работ и их разностей.
С использованием графика характеристики технологической силы определяем величину внешнего усилия, приложенному к звену 5
где hPi – ордината диаграммы для данного положения механизма;
kP – масштаб диаграммы сил.
Внешняя сила, действующая на ползун
Сила | ||||||||||||
F, H |
Приведение сил по методу Жуковского осуществляется по формуле:
где - приведённая сила;
-сила, приложенная к звену I (в нашем случае к звену 5);
hi- плечо этой силы в плане скоростей относительно его полюса;
pVa – скорость точки приведения (пальца кривошипа).
Момент приведённой силы или приведённый момент:
где ОА – удаление точки приведения от оси начального звена.
Приведённые силы и их моменты
Приведенные Сила, момент | Положение механизма | |||||||||||
FПР, H | 1017,36 | 1875,8 | 1317,6 | 706,5 | ||||||||
МПР, H | 132,25 | 243,8 | 251,9 | 233,2 | 171,2 | 94,84 |
Поскольку цикл машины соответствует одному обороту ведущего звена, то приведённые силы и их моменты отыскиваются для двенадцати положений механизма и строится диаграмма приведённых моментов в функции угла поворота начального звена .
Масштаб диаграммы приведённых моментов движущихся сил сопротивления:
Масштаб угла поворота начального звена:
Путём графического интегрирования диаграммы приведённых моментов строится диаграмма работ движущихся сил сопротивления (АС-) за цикл. На этом же графике строится диаграмма работ движущихся сил. При этом предполагается, что приведённый движущий момент есть величина постоянная. Следовательно, работа этого момента будет выражаться прямолинейной зависимостью в системе координат (АD-).
При установившимся движении за цикл справедливо равенство АС= АD, поэтому в начале цикла ординаты АС и АD будут одинаковы между собой по абсолютной величине, а прямая, выражающая работу движущихся сил, соединит начало координат с концом графика (АС-).
Масштаб диаграммы работ
где Н – полюсное расстояние при графическом интегрировании.
Расчёт мощности за цикл, т.е. средняя мощность, определяется по выражению:
где -ордината соответствующая концу цикла,
На полученной диаграмме сил сопротивления и движущих сил ординаты поля между криволинейным и прямолинейным графиками будут определять сбой разность работ или приращение кинетической энергии машины. Замеряя разность ординат
АС-АD= для каждого положения механизма, строим диаграмму разности работ – диаграмму приращения кинетической энергии.
5.2. Приведение масс.
Приведённый момент инерции для каждого положения механизма:
Приведённые моменты инерции механизма
Положение | ||||||||||||
Iпр, кг м2 | 0,13 | 0,35 | 0,55 | 0,71 | 0,68 | 0,31 | 0,08 | 0,35 | 0,59 | 0,79 | 0,78 | 0,37 |
Пользуясь расчётными данными, строим диаграмму приведенных моментов инерции звеньев в функции угла поворота кривошипа. Масштаб диаграммы приведённых моментов инерции:
5.3. Расчёт маховика.
Определяем углы max и min по выражениям
С использованием данных диаграммы разности работ и диаграммы приведённых моментов инерции строим диаграмму кинетической энергии в функции приведённого момента инерции Т- - диаграмму Виттенбауэра. К полученной диаграмме проводим, две касательные: снизу под углом
к оси абсцисс и с верху под углом
. Касательные пересекают ось ординат в точках А и В. Приведённый момент инерции маховика
Средний диаметр обода маховика:
где k1=a/Dcp=0.2, k2=b/Dcp=0.2
Dcp - средний диаметр обода маховика;
a и b – размеры поперечного сечения обода маховика,
– плотность материала маховика.
Определив Dcp оси абсцисс и с верху под углом касательные: снизу под углом графиками , находим
a= k1 Dcp оси абсцисс и с верху под углом касательные: снизу под углом графиками =0.2
0.789=0.157м=157мм;
b= k1 Dcp оси абсцисс и с верху под углом касательные: снизу под углом графиками =0.2
0.789=0.157м=157мм.