Xreferat.com » Остальные рефераты » Механизмы качающегося конвейера

Механизмы качающегося конвейера

1. Динамический синтез рычажного механизма


Динамический синтез рычажного механизма по коэффициенту неравномерности движения сводится к определению момента инерции маховика, обеспечивающего приближенно равномерное движение звена приведения.


1.1. Исходные данные

Механизм качающегося конвейера (рис 1.)

Таблица 1.

Размеры звеньев рычажного механизма

Частота вращения электродвигателя

Частота вращения кривошипа 1

Массы звеньев механизмов

ОА

AB

BC

BD

nДВ

n1

m2

m3

m4

m5

м

м

м

м

об/мин

об/мин

кг

кг

кг

кг

0.12

0.46

0.39

1.5

1350

70

18

20

100

500


Продолжение таблицы1

Момента инерции звеньев

Сила сопротивления при движении слева на право

Сила сопротивления при обратном ходе

Коэффициент неравномерности вращения кривошипа

Pc1

Pc2

кН

кН


1,2

0,5

1,2

40

1,5

4,0

0,06


Рисунок 1.


1.2. Построение положений механизма.


Для выполнения построения планов механизма выбираем масштабный коэффициент длин, определяемый по формуле:


где lOA - действительная длина звена ОА, м; OA изображающий ее отрезок на чертеже, мм.


В левой верхней части листа строим 12 положений механизма, с шагом через 30 о. За первое начальное положение принимаем такое положение, при котором звенья 1 и 2 образуют одну прямую ОВ по длине равную ОВ=ОА+АВ.


1.3. Построение планов скоростей и определение действительных значений скоростей точек.


Найдем угловую скорость звена 1:



Определяем линейную скорость точки А:


По условию , следовательно линейная скорость точки А при всех положениях механизма будет одинаковой.

Строим план скоростей для второго положения механизма (т.к. при первом положении механизма будет присутствовать только скорость точки А, а остальные скорости точек будут равны 0).

На листе чертежа произвольно выбираем полюс скоростей Pv, и из полюса проводим отрезок длиной 44 мм перпендикулярно звену ОА, который является графическим аналогом скорости точки А. В конце вектора скорости обозначаем точку а.

Назначаем масштабный коэффициент плана скоростей по формуле:



Определяем скорости точки В. Для определения скоростей точки В составляем систему уравнений:


Решая систему уравнений получим:


где, VA-известно по направлению и значению; VBA-неизвестно по значению, но известно по направлению; VBC- неизвестно по значению, но известно по направлению.

На плане скоростей из конца вектора VA проводим прямую перпендикулярно звену AB.

Из полюса скоростей PV проводим прямую перпендикулярно звену ВС. На их пересечении обозначаем точку b. Вектор ab- графический аналог скорости VBA и вектор PVb- графический аналог скорости VBC=VB.

Находим действительные значения VBA и VB:




Определяем скорости точки D. Для определения скоростей точки D, составляем уравнение:

где: VB-известно по направлению и по значению; VDB- известно по направлению, но неизвестно по значению; VD- известно по направлению, но неизвестно по значению. На плане скоростей из точки b проводим прямую, перпендикулярно звену BD. Из полюса скоростей Pv из проводим горизонтальную прямую (т.к. ползун 5, движется поступательно). На пересечении этих прямых обозначаем точку d. Вектор PVD- графический аналог скорости VD и вектор bd- графический аналог скорости VDB.

Находим действительные значения VD и VDB:




Определяем скорости точек центров масс звеньев. По условия, центры масс (на схеме механизма обозначены как S2, S3, S4, S5 ) находятся посередине звеньев .

Определяем скорость точки S2. Из полюса скоростей PV, проведем прямую через середину отрезка ab и обозначим точку S2. Вектор PvS2 , будет графическим аналогом скорости VS2.

Определяем действительное значение скорости VS2:



Определяем скорость точки S3. Скорость точки S3 будет находиться на середине отрезка PVb. Обозначим точку S3. Вектор PvS3 , будет графическим аналогом скорости VS3.

Определяем действительное значение скорости VS3:



Определяем скорость точки S4. Из полюса скоростей PV, проведем прямую через середину отрезка bd и обозначим точку S4. Вектор PvS4 , будет графическим аналогом скорости VS4.

Определяем действительное значение скорости VS4:



Определяем скорость точки S5. Так как точка S5 совпадает с точкой D, то и скорости VD и VS5 будут равны. Следовательно, скорость VS5=0,74 м/с.


Определяем угловые скорости звеньев механизма для данного положения.

Звено 1.

По условию 1 =const, следовательно у звена 1 угловая скорость во всех положениях будет постоянной:

Звено 2.

Угловая скорость звена 2 определяется по формуле:


где: ab длина отрезка на плане скоростей, мм ; lAB действительная длина звена 2, м;

V масштабный коэффициент плана скоростей.


Звено 3.

Угловая скорость звена 3 определяется по формуле:


где: cb длина отрезка на плане скоростей, мм ; lBC действительная длина звена 3, м;

V масштабный коэффициент плана скоростей.


Звено 4.

Угловая скорость звена 4 определяется по формуле:


где: bd длина отрезка на плане скоростей, мм ; lBD действительная длина звена 4, м;

V масштабный коэффициент плана скоростей.


Аналогично строятся планы скоростей и определяются скорости звеньев и точек для остальных положений механизма. Полученные значения заносим в таблицу 2.


Таблица 2.


Положения механизма

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

VA

м/с

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

VB

м/с

0

0.73

1.0

1.02

0.89

0.67

0.37

0

0.49

1.18

1.79

1.24

VBA

м/с

0

0.184

0.24

0.54

0.77

0.94

0.99

0

0.46

0.42

1.59

1.75

VD

м/с

0

0.74

0.96

0.89

0.68

0.44

0.22

0

0.3

0.84

1.56

1.23

VDB

м/с

0

0.016

0.15

0.35

0.45

0.41

0.26

0

0.34

0.68

0.57

0.016

VS2

м/с

0

0.81

0.94

0.92

0.8

0.62

0.45

0

0.67

1.02

1.17

0.63

VS3

м/с

0

0.37

0.5

0.51

0.45

0.33

0.19

0

0.25

0.59

0.9

0.62

VS4

м/с

0

0.74

0.98

0.95

0.76

0.53

0.28

0

0.37

0.97

1.66

1.24

VS5

С-1

0

0.74

0.96

0.89

0.68

0.44

0.22

0

0.3

0.84

1.56

1.23

1

С-1

7.3

7.3

7.3

7.3

7.3

7.3

7.3

7.3

7.3

7.3

7.3

7.3

2

С-1

0

0.4

0.52

0.17

1.67

2.04

2.17

0

1.0

0.92

3.46

3.8

3

С-1

0

1.88

2.59

2.63

2.29

1.71

0.95

0

1.26

3.04

4.59

3.18

4

С-1

0

0.01

0.1

0.23

0.3

0.28

0.17

0

0.23

0.45

0.38

0.01


1.4. Определение приведенной силы и момента сил сопротивления.


Для определения приведенной силы PПР , необходимо повернуть планы скоростей на 900 в сторону вращения ведущего звена 1. Приложим к соответствующим точкам все действующие силы: G2, G3, G4, PC1 и PC2.

Определим приведенную силу и момент сил сопротивления для второго положения механизма.

Найдем веса звеньев.

Приложим силы G2, G3, G4 к точкам S2, S3, S4. Приложим силу сопротивления PC. Так как движение ползуна 5 осуществляется справа на лево, то будет действовать сила PC2 (при движении в обратном направлении будет действовать сила РС1). Прикладываем силу РС2 к точке d , перпендикулярно вектору PVd, в противоположную сторону движения ползуна 5. Прикладываем искомую силу РПР к точке a, перпендикулярно вектору PVa в противоположную сторону вращения звена 1.

Определяем силу PПР по формуле:


где: hG2, hG3, hG4, hРС2, hРnp плечи приложения сил, мм.


Определяем момент сил сопротивления МС по формуле:



Аналогично определяем силу PПР и момент сил сопротивления МС для остальных положений механизма. Результаты записываем в таблицу 3.


Таблица 3.


Положения механизма

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

hG2

мм

0

4

11.3

25.37

32.6

30.74

20.31

0

16.07

33.55

35.46

20.98

hG3

мм

0

0.4

3.59

8.37

10.9

10.15

6.34

0

8.33

16.55

13.76

0.39

hG4

мм

0

0.4

3.59

8.37

10.9

10.15

6.34

0

8.33

16.55

13.76

0.39

hРс

мм

0

36.9

48.01

44.28

33.95

22.2

11.16

0

14.87

41.81

78.2

61.73

hРnр

мм

0

44

44

44

44

44

44

44

44

44

44

44

Pnp

Н

0

-3389

-4223

-3700

-2664

-1624

-763.7

0

-794

-2002

-3176

-2199

Mc

Нм

0

-406.6

-506.8

-444

-319.7

-194.8

-91.64

0

-95.28

-240.3

-381.1

-263.9


1.5. Определение приведенного момента инерции и момента инерции маховика.


За звено приведения принимается входное звено (кривошип ОА) рычажного механизма. Для каждого положения механизма приведенный момент инерции звеньев находится по формуле:

,

где mi масса звена i, Jsi момент инерции звена i относительно оси, проходящей через центр масс Si звена, i угловая скорость звена i, Vsi скорость центра масс звена i.


Рассчитаем Jп для первого положения механизма:



Аналогично рассчитываем Jп для каждого положения, результаты расчетов заносим в таблицу 4.

Таблица 4.


Положения механизма

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Jп

кгм2

1,2

7,7

12,21

10,84

7,12

3,91

1,98

1,2

2,55

10,37

30,76

19,01


Строим график момента сил сопротивления. Назначаем масштабные коэффициенты:

где L1-1 длина координат абсцисс, мм


Откладываем значения моментов сил сопротивления и соединяем точки кривой.


Строим график изменения работ сил сопротивления и движущих сил. График строится путем интегрирования графика моментов сил сопротивления, отмечаем соответствующие точки и соединяем их кривой, которая будет графическим аналогом работы сил сопротивления АС. Первую и последнюю точки графика соединяем прямой, которая будет графическим аналогом работы движущих сил АД. Путем обратного интегрирования переносим эту прямую на график моментов сил сопротивления, которая будет графическим аналогом движущего момента МД.


Строим график изменения кинетической энергии. Находим изменение кинетической энергии на каждом участке, оно равняется разности работ приведенных моментов движущих сил и сил сопротивления на каждом участке АизбДС. Откладываем полученные значения но оси ординат для каждого положения и соединяем их кривой, которая будет графическим аналогом изменения кинетической энергии.


Строим график приведенных моментов инерции JП. Для построения графика ось ординат направляем горизонтально, т.е. поворачиваем график на 900. Принимаем масштабный коэффициент:

Стоим график приведенного момента инерции.


Строим диаграмму «энергия масса» путем графического исключения параметра из графиков изменения кинетической энергии механизма и приведенного момента инерции.


Для определения момента инерции маховика по заданному коэффициенту неравномерности движения проводим касательные к графику «энергия масса» под углами max и min к оси абсцисс, тангенсы которых определяются по формулам:


Определяем углы max и min : max = 43,7 max = 40,3.


Проводим касательные прямые под полученными углами. В местах пересечения этих прямых с осью абсцисс ставим точки k и l.


Искомый момент инерции маховика определяется по формуле:

,

где kl отрезок, отсекаемый проведенными касательными.


Момент инерции маховика:



2. Динамический анализ рычажного механизма


При динамическом анализе определяются реакции в кинематических парах механизма и уравновешивающий момент, приложенный к начальному звену, от действующих внешних сил и сил инерции.


2.1. Исходные данные.

Схема положения механизма (Рисунок 2.)

Таблица 5.

Размеры звеньев рычажного механизма

Положение кривошипа при силовом расчете

Массы звеньев механизмов

ОА

AB

BC

BD

1

m2

m3

m4

m5

м

м

м

М

град

кг

кг

кг

Кг

0.12

0.46

0.39

1.5

120

18

20

100

500


Продолжение таблицы5

Момента инерции звеньев

Сила сопротивления при движении слева на право

Сила сопротивления при обратном ходе

Pc1

Pc2

кН

кН

1,2

0,5

1,2

40

1,5

4,0








Рисунок 2.


2.2. Определение ускорений точек и угловых ускорений звеньев.


Строим план скоростей для заданного положения механизма (V=0,01 ). Определяем угловые скорости звеньев.






Определяем ускорения точек.


Точка А.

Полное ускорение точка А можно записать в виде уравнения:

, где


aO=0 и


Для построения плана ускорений принимаем масштабный коэффициент

Выбираем полюс ускорений и проводим из полюса прямую параллельно звену ОА, ставим точку а. Вектор Раа будет графическим аналогом нормального ускорения точки А.


Точка В.

Полное ускорение точки В можно записать в виде системы уравнений:


Находим нормальное ускорение точки В относительно точки А

Проводим прямую из точки а параллельно звену АВ и откладываем нормальное ускорение точки В относительно А. Ставим точку n1.

Находим нормальное ускорение точки В относительно точки С

Проводим прямую из полюса ускорений параллельно звену ВС и откладываем нормальное ускорение точки В относительно С. Ставим точку n2.

Из точки п1 проводим прямую перпендикулярно звену АВ, а из точки n2 проводим прямую перпендикулярно звену ВС. На пересечении этих прямых ставим точку b. Отрезок n1b будет графическим аналогом тангенциального ускорения точки В относительно точки А, а отрезок n2b будет графическим аналогом тангенциального ускорения точки В относительно точки С. Соединяем точки a и b, отрезок ab будет графическим аналогом ускорения точки В относительно А. Соединяем полюс ускорений с точкой b, отрезок Pab будет графическим аналогом полного ускорения точки В.


Точка D.

Полное ускорение точки D можно записать в виде уравнения:

Найдем нормальное ускорение точки D относительно точки В

Проведем прямую из точки b параллельно звену BD и откладываем нормальное ускорение точки D относительно В. Ставим точку n3. Из точки n3 проводим прямую перпендикулярно звену BD, а из полюса ускорений проводим прямую параллельно направлению движения ползуна 5. На пересечении этих прямых ставим точку d. Отрезок n3d будет графическим аналогом тангенциального ускорения точки D относительно точки В, а отрезок Pаdбудет графическим аналогом полного ускорения точки D. Соединяем точки bd, отрезок bd будет графическим аналогом ускорения точки D относительно точки B.


Определяем ускорения точек центров масс звеньев.

Проводим прямую из полюса Pa через середину отрезка ab, ставим точку s2. Отрезок Pas2 будет графическим аналогом ускорения точки S2. На середине отрезка Pab ставим точку S3, отрезок Pas3 будет графическим аналогом ускорения точки S3, Проводим прямую из полюса Pa через середину отрезка bd , на пересечении ставим точку S4. Отрезок PaS4 будет графическим аналогом ускорения точки S4. Ускорение точки S5 будет равно полному ускорению точки D.

Полученные результаты ускорений центров масс и тангенциальных ускорений заносим в таблицу 6.

Таблица 6.

м/с2

м/с2

м/с2

м/с2

м/с2

м/с2

м/с2

6,35

5,17

10,41

10,5

11.61

10.33

0,72


Определяем угловые ускорения звеньев механизма.


Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: