Структурный анализ кулачкового механизма
Аналитический метод
Метод кинематических диаграмм
Определение минимального радиуса кулачка
Построение профиля кулачка
Кинематический анализ кулачкового механизма
Метод планов
Расчет махового колеса
Силовой анализ группы Ассура
Силовой анализ начального механизма
Определение коэффициента полезного действия машинного агрегата
Навигация
Расчет махового колеса
Расчет машинного агрегата для получения электрической энергии с помощью генератора
42197
знаков
36
таблиц
6
изображений
5. Расчет махового колеса
Идеальное постоянство угловой скорости вращения кривошипа недостижимо вследствие конструктивных особенностей машины, режимов ее движения и технологическими процессами, вызывающими непрерывное колебание угловой скорости кривошипа.
При периодических колебаниях угловой скорости коэффициент неравномерности вращения кривошипа 
обеспечивают путем установки на один из валов махового колеса, являющегося аккумулятором энергии.
Проектирование махового колеса заключается в определении величины момента инерции, при котором будет обеспечен заданный коэффициент , а также его основных размеров.
При определении момента инерции махового колеса методом касательных усилий не учитываются дополнительные силы инерции, вызванные неравномерностью вращения ведущего звена. Этот метод применим при расчете маховых колес для тихоходных машин при коэффициенте 
1/15. При 
1/15 расчет производится по диаграмме кинетической энергии.
Для определения причин неравномерности вращения звена приведения строят графики приведенных моментов движущих сил и сил сопротивления. К движущим силам относят силы давления газов, действующих на поршень; силы веса подвижных звеньев КПМ не учитываются.
Приведенный момент сил движущих, Нм:
, (82)
где Рi – движущая сила (сила давления на поршень):
, (83)
где Dц – диаметр цилиндра, равный диаметру поршня D, м;
рi – давление воздуха в цилиндре, Па.
Диаметр поршня, м:
D=h0/(h0/D), (84)
D=0,128/1,5=0,0853 м
Рабочий процесс четырехтактного двигателя внутреннего сгорания состоит из 4 тактов – расширения, выхлопа, всасывания, сжатия – осуществляется за 2 полных оборота коленчатого вала. Полный период равен 
.
Диаграмма строится с такта расширения. По оси абсцисс в масштабе 
, м/мм, четыре участка, соответствующих ходу поршня 
, мм. На каждом участке отмечаем точки 
из технического задания.
Определяем масштаб , м/мм:
м/мм
Из полученных точек проводим ординаты, на которых откладываем в выбранном масштабе 
, МПа/мм, величины давления газа pi, мм:
, (85)
Определяем масштаб , МПа/мм:
, (86)
МПа/мм
Таблица 18 – Давление газа в цилиндре, рi
| Относительное перемещение поршня | Давление газа, МПа | |||
| Расширение | Выхлоп | Всасывание | Сжатие | |
| 0,00 | 23,2 | 0,8 | 0,8 | 23,2 |
| 0,05 | 80 | 0,8 | -0,8 | 16 |
| 0,20 | 40 | 0,8 | -0,8 | 8 |
| 0,40 | 23,2 | 0,8 | -0,8 | 3,2 |
| 0,60 | 15,2 | 0,8 | -0,8 | 1,2 |
| 0,80 | 11,2 | 0,8 | -0,8 | 0 |
| 1,00 | 4 | 4 | -0,8 | -0,8 |
Ординаты индикаторной диаграммы измеряются от атмосферной линии. Диаграмма выражает закон изменения избыточного давления в цилиндре от хода поршня. Позволяет определить силы давления на поршень в любой момент времени. Разбиваем отрезок на оси абсцисс 0φ, выражающий 4 такта работы ДВС на 24 равных отрезка, определяем давление в соответствующих точках, МПа:
рi=pi
, (87)
Полученные значения давления представим в таблице 19.
Таблица 19 – Давление газа в цилиндре, рi
| i | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| рi, МПа | 0,899 | 1,86 | 1,046 | 0,7 | 0,5 | 0,38 | 0,155 | 0,035 | 0,031 |
| i | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| рi, МПа | 0,031 | 0,031 | 0,031 | 0,031 | -0,031 | -0,031 | -0,031 | -0,031 |
| i | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| рi, МПа | -0,031 | -0,031 | -0,02 | 0,038 | 0,078 | 0,155 | 0,38 | 0,899 |
Определяем движущую силу, Рi, Н:
, (88)
Н
Значения Рi для остальных положений приводим в таблице 20.
Таблица 20 – Значение сил движущих
| i | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Рi, Н | 5134,85 | 10623,82 | 5974,5 | 3998,2 | 2855,87 | 2170,46 | 885,32 | 200 | 177,1 |
| i | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| Рi, Н | 177,1 | 177,1 | 177,1 | 177,1 | -177,1 | -177,1 | -177,1 | -177,1 |
| i | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| Рi, Н | -177,1 | -177,1 | 114,23 | 217 | 445,51 | 885,32 | 2170,5 | 5134,85 |
Приведенный момент движущих сил, Нм:
Нм
Значения Мпр дi для остальных положений приводим в таблице 21.
Таблица 21 – Значения приведенного момента движущих сил
| i | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| МпрiНм | 0 | 278,76 | 296,62 | 255,88 | 174,72 | 82 | 0 | -7,6 | -10,8 |
| i | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| МпрiНм | -11,33 | -8,8 | -4,65 | 0 | -4,65 | -8,8 | -11,33 | -10,8 |
| i | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| МпрiНм | -6,7 | 0 | -5,45 | -13,3 | -28,5 | -44 | -57 | 0 |
По полученным значениям Мпр.д. строим график приведенного движущего момента. По оси абсцисс откладываем в масштабе 
, рад/мм, отрезок, соответствующий углу поворота коленчатого вала. Разбиваем отрезок на 24 части и из соответствующих точек откладываем в масштабе 
Нм/мм значения приведенного момента сил движущих.
На участке, соответствующему такту расширения, момент движущих сил – положительная величина На участках, соответствующих тактам выхлопа, всасывания и сжатия – отрицательная величина. Запас кинетической энергии, полученный за время расширения, расходуется в процессе трех последующих тактов.
Диаграмму приведенного момента сил сопротивления Мпр.п.с. (см. чертеж ЧГУ.С.КП.150404.00.00.04) строим как среднее арифметическое Мпр. ср., Нм:
, (89)
Мпр.ср.=35,67 Нм
Угловая скорость звена приведения в точке «а» принимает минимальное, а в точке «в» максимальное значения. Для уменьшения неравномерности вращения звена приведения устанавливаем маховик.
Определяем момент инерции маховика, кгм2:
, (90)
где 
-избыточная площадь, мм2;
=3954 мм2;
-коэффициент неравномерности;
-угловая скорость коленчатого вала, рад/с;
-масштабный коэффициент работ, (Нм)/мм2:
, (91)
Нм/мм2
Приведенный к звену приведения момент инерции всех подвижных звеньев, кгм2:
Jпр=JК+JP+JГ, (92)
где JК=0,05 кгм2 – приведенный к звену приведения момент инерции КПМ, зависит от угла поворота;
JК – приведенный к звену приведения момент инерции планетарного редуктора, постоянен, в виду малости величины можно пренебречь;
JГ=0,02 кгм2 – приведенный к звену приведения момент инерции ротора генератора.
Jпр=0,05+0,02=0,07 кгм2
кгм2
Определяем маховый момент маховика:
m
D2М=4JМ, (93)
Принимаем диаметр окружности маховика DМ=0,2 м.
Определяем массу маховика, кг:
m=
,
m=
кг
Определяем ширину обода, м:
в=
, (94)
в=
м
Определяем толщину обода, м:
с=0,4в, (95)
с=0,40,036=0,0144 м
Определяем масштаб построения схемы махового колеса, м/мм:
м/мм
6. Силовой анализ кривошипно-ползунного механизма
6.1 Кинетостатический расчет без учета сил трения методом построения планов сил
В задачу силового анализа методом построения планов сил входит определение реакций в шарнирах и опорах, уравновешивающего момента.
Кривошипно-ползунный механизм расчленяют на группу Ассура и начальный механизм.
Похожие работы
... использовать подобным образом, превышает 1020 Дж в год, т. е. сравнима С энергией, получаемой от сжигания химического топлива на Земном шаре в течение года». Использование новых источников энергии весьма важно для развития энергетики Крайнего Севера. §2.3.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С КОЛЕБЛЮЩИМИСЯ МАГНИТАМИ Фарадей открыл закон электромагнитной индукции с помощью постоянного магнита в виде стержня, ...
... (неочищенный газ при температуре, около 800oC) CO - в CO2 - 0,50 H2 - в H2O - 0,54 д) электроэнергия - 230 кВт·ч/т3 Формула изобретения: 1. Установка для получения расплавов железа, в частности расплавов стали, таких, как расплавы нерафинированной стали, включающая емкость электродуговой печи с боковыми стенками, крышкой и дном, внутри которой помещаются электроды, емкость для переплава, ...
... измерения энергии должна находится в пределах ±(0,1-2,5)%. 4.4 Зависимость погрешности дозирования от состава технических средств комплексов дозирования Поскольку в электротехнические комплексы дозирования помимо рассмотренных выше устройств цифрового дозирования количества электричества и электрической энергии входят также устройства коммутации и датчики тока и напряжения, то необходимо ...
... и целенаправленный путь. Электрическую энергию легко можно передавать на большие расстояния и непосредственно использовать для самых разнообразных целей. Все прежние машины и механизмы требовали «топлива», т. е. источника энергии, непосредственно на месте: паровая машина не в состоянии работать без достаточного количества топлива, ветряная мельница – без ветра, водяная мельница – без потока воды. ...
0 комментариев