Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Курсовая работа: Механизмы компрессора

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: «Механизмы компрессора»


1. Структурный анализ механизмов


1.1 Структурный анализ рычажного механизма


Механизмы компрессора


Рисунок 1.1. Подвижные звенья механизма

1-кривошип

2-шатун

3-ползун

4-шатун

5-ползун


Кинематические пары.

О (0-1),вр.,5 кл.

А (1-4),вр.,5 кл.

А'(1-2),вр.,5 кл.

В (2-3),вр.,5 кл.

В'(3-0),пост.,5 кл.

С (4-5),вр.,5 кл.

С'(5-0),пост.,5 кл.

Найдём число степеней свободы.

Запишем формулу Чебышева.


W=3∙n-2∙P5-P4 (1.1)


Где, W-число степеней свободы,

n-число подвижных звеньев,

P4 - число пар 4-го класса,

P5 - число пар 5-го класса.

W=3∙5-2∙7=1

Число степеней свободы рычажного механизма равно 1.

Разобьём механизм на группы Асура и рассмотрим каждую группу в отдельности.


Механизмы компрессораГруппа 2-3 (Рисунок 1.2)

A'(1-2)-внешняя

B'(3-0)-внешняя

B (2-3)-внутренняя

W=3∙2-2∙3=0

II кл. 2 вид Рисунок 1.2


Механизмы компрессораГруппа 4-5 (Рисунок 1.3)

А (1-4)-внешняя

С' (5-0)-внешняя

C (4-5)-внутренняя

W=3∙2-2∙3=0

II кл. 2 вид

Механизмы компрессора

O (0-1)

W=3-2=1


Рисунок 1.4


Составим структурную формулу: Механизмы компрессора

Механизм является механизмом 2кл.,2в..

1.2 Структурный анализ зубчатого механизма


Механизмы компрессора


Рисунок 1.5. Подвижные звенья механизма

1 – центральное колесо

2 – сателлит

3 – зубчатое колесо

H – водило

4 – зубчатое колесо

5 – зубчатое колесо


Кинематические пары.

(1-0),вр.,5 кл.

(5-0),вр.,5 кл.

(2-H),вр.,5 кл.

(4-0),вр.,5 кл.

(1-2),вр.,4 кл.

(2-3),вр.,4 кл.

(4-5),вр.,4 кл.


Найдём число степеней свободы.

Исходя из формулы Чебышева имеем,

W=3∙4-2∙4-3=1

Число степеней свободы зубчатого механизма равно 1, следовательно, данный механизм является планетарным.


1.3 Структурный анализ кулачкового механизма


Механизмы компрессора


Рисунок 1.6. Подвижные звенья механизма

1-кулачок

2-ролик

3-коромысло


Кинематические пары.

О (1-0),вр.,5 кл.

А (3-0),вр.,5 кл.

В (2-3),вр.,5 кл.

С (1-2),пост.,4 кл.


Найдём число степеней свободы.

W=3∙n-2∙P5-P4

W=3∙3-2∙3-1=2

Число степеней свободы равно 2.

Так как W≠1, то присутствует лишнее звено - ролик.


2. Динамический анализ рычажного механизма


2.1 Определение скоростей


Для заданной схемы механизма строим 12 положений.

Определяем масштабный коэффициент построения механизма:


Механизмы компрессора (2.1)


где,Механизмы компрессора - масштабный коэффициент, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - длина звена, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - длина звена на чертеже, Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Запишем длинны звеньев механизма на чертеже

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Приступаем к построению повёрнутых планов скоростей для каждого положения. Рассмотрим пример построения для положения №5:

У кривошипа определяем скорость точки А


Механизмы компрессора (2.2)


где, Механизмы компрессора - длина звена, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - угловая скорость кривошипа, Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Для построения вектора скорости точки А определяем масштабный коэффициент


Механизмы компрессора (2.3)


где, Механизмы компрессора - скорость точки А, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - вектор скорости точки А, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - полюс, выбираемый произвольно

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Для определения скорости точки B запишем систему уравнений:


Механизмы компрессора (2.4)


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессора - из задания

Для определения скорости центра масс 2-го звена S2 воспользуемся соотношением:


Механизмы компрессора (2.5)


где, Механизмы компрессора, Механизмы компрессора- расстояния между соответствующими точками на механизме, м

Механизмы компрессора, Механизмы компрессора - длинны векторов скоростей на плане, мм

Механизмы компрессора мм

Соединив, точку Механизмы компрессора и π получим скорость центра масс второго звена.

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Для определения скорости точки C запишем систему уравнениё:


Механизмы компрессора (2.6)


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессора - из задания

Для определения скорости центра масс 4-го звена S4 воспользуемся соотношением:


Механизмы компрессора (2.7)


где, Механизмы компрессора, Механизмы компрессора- расстояния между соответствующими точками на механизме, м

Механизмы компрессора, Механизмы компрессора - длинны векторов скоростей на плане, мм

Механизмы компрессора мм

Соединив, точку Механизмы компрессора и π получим скорость центра масс второго звена.

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим значения угловых скоростей звеньев.

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Направление Механизмы компрессора определяем, перенеся вектор ab в точку S2 – второе звено вращается против часовой стрелки. Аналогично получим, что Механизмы компрессора направлена по часовой стрелке.

Скорости точек остальных положений определяются аналогичным образом. Все значения сводим в таблицу(2.1).


Таблица 2.1 – Значения линейных и угловых скоростей

N

положения

VB=VS3,

Механизмы компрессора

VS2,

Механизмы компрессора

VС=VS5,

Механизмы компрессора

VS4,

Механизмы компрессора

VBA= VCA,

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора=Механизмы компрессора,

Механизмы компрессора

1 0 5,58 0 5,58 8,37 33,48
2 5,36 6,66 3,01 6,14 7,34 29,37
3 8,46 8,14 6,04 7,39 4,36 17,42
4 8,37 8,37 8,37 8,37 0 0
5 6,04 7,39 8,46 8,14 4,36 17,42
6 3,01 6,14 5,36 6,66 7,34 29,37
7 0 5,58 0 5,58 8,37 33,48
8 3,01 6,14 5,36 6,66 7,34 29,37
9 6,04 7,39 8,46 8,14 4,36 17,42
10 8,37 8,37 8,37 8,37 0 0
11 8,46 8,14 6,04 7,39 4,36 17,42
12 5,36 6,66 3,01 6,14 7,34 29,37

2.2 Определение приведённого момента инерции звеньев


Приведённый момент инерции определяется по формуле:


Механизмы компрессора (2.8)


где, Механизмы компрессора - масса i-го звена рычажного механизма, кг

Механизмы компрессора - линейная скорость центра масс i-го звена,Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - угловая скорость i-го звена, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - приведённый момент инерции i-го звена по отношению к центру масс


Механизмы компрессора (2.9)


Механизмы компрессора - для звена, совершающего сложное движение

Механизмы компрессора - для звена, совершающего вращательное или колебательное движения

Механизмы компрессора - для звена, совершающего поступательное движение

Запишем формулу для нашего механизма:


Механизмы компрессора(2.10)


Для 5-го положения приведём расчёт, а для остальных положений сведём значениеМеханизмы компрессора в таблицу 2.2

Механизмы компрессора кг∙м2

Механизмы компрессора кг∙м2

Механизмы компрессора кг∙м2

Записав формулу (2.11) для положения №5 и подставив известные величины, получим:

Механизмы компрессора

Таблица 2.2 – Приведённые моменты инерции

N положения

Механизмы компрессора, кг∙м2

N положения

Механизмы компрессора, кг∙м2

1 0,0592 7 0,0592
2 0,0886 8 0,0886
3 0,1441 9 0,1441
4 0,1701 10 0,1701
5 0,1441 11 0,1441
6 0,0886 12 0,0886

Для построения графика приведённого момента инерции необходимо Рассчитать масштабные коэффициенты.


Механизмы компрессора, Механизмы компрессора (2.11)


где, Механизмы компрессора - масштабный коэффициент по оси Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - максимальное значение Механизмы компрессора, кг∙м2

Механизмы компрессора - значение Механизмы компрессора на графике, мм

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Механизмы компрессора,Механизмы компрессора (2.12)


где, Механизмы компрессора - масштабный коэффициент по оси φ

Механизмы компрессора - принятая длинна одного оборота по оси φ

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


2.3 Определение приведённого момента сопротивления


Определим максимальную силуМеханизмы компрессора, которая действует на ползун В по следующей формуле:


Механизмы компрессора (2.13)


где, Механизмы компрессора- Максимальное индикаторное давление, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - диаметр поршня, Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим расстояние от оси Механизмы компрессора до графика по формуле (2.14)

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


На планах скоростей прикладываем все силы, действующие на механизм, и указываем их плечи. Составляем сумму моментов относительно полюса и решаем уравнение.

Для 1-го положения:


Механизмы компрессора Механизмы компрессора (2.14)


где, Механизмы компрессора плечи соответствующих сил, снятые с плана скоростей, мм.

Механизмы компрессораH,

Механизмы компрессора, во всех положениях

Механизмы компрессораH

Находим момент привидения:

Механизмы компрессора (2.15)


где, Механизмы компрессора - приведённая сила, Н

Механизмы компрессора - длина соответствующего звена, м

Механизмы компрессора Н∙м

Для 2-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Для 3-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Для 4-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Для 5-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Для 6-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Для 7-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Для 8-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Для 9-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Для 10-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Для 11-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Для 12-го положения:

Механизмы компрессора Механизмы компрессора

Механизмы компрессораH

Механизмы компрессора Н∙м

Все значения сводим в таблицу.

Таблица 2.4 – Приведённые моменты сопротивления

N положения

Механизмы компрессора, Механизмы компрессора

N положения

Механизмы компрессора, Механизмы компрессора

1 8,88 7 8,88
2 650,08 8 634,72
3 180,7 9 171,81
4 681,01 10 681,01
5 1665,43 11 1674,32
6 1242,3 12 1257,69

Определяем масштабный коэффициент построения графика моментов сопротивления:


Механизмы компрессора, Механизмы компрессора (2.16)


где, Механизмы компрессора - масштабный коэффициент по оси Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - максимальное значение Механизмы компрессора, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - значение Механизмы компрессора на графике, мм

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

По данным расчёта строится график Механизмы компрессора.

Путём графического интегрирования графика приведённого момента строится график работ сил сопротивления Механизмы компрессора.

График работ движущих сил Механизмы компрессора получаем в виде прямой, соединяющей начало и конец графика работ сил сопротивления.

Масштабный коэффициент графика работ:


Механизмы компрессора,Механизмы компрессора (2.17)

где, Н – полюсное расстояние для графического интегрирования, мм

Н=60мм

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Момент движущий Механизмы компрессора является величиной постоянной и определяется графически.

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Путём вычитания ординат графика Механизмы компрессора из соответствующих ординат Механизмы компрессора строится график изменения кинетической энергии Механизмы компрессора.


Механизмы компрессора (2.18)

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


По методу Ф. Витенбауэра на основании ранее построенных графиковМеханизмы компрессора и Механизмы компрессора строим диаграмму энергия-масса Механизмы компрессора.

Определяем углы Механизмы компрессораи Механизмы компрессора под которыми к диаграмме энергия-масса, проводятся касательные.


Механизмы компрессора (2.19)

Механизмы компрессора (2.20)


где, Механизмы компрессора - коэффициент неравномерности вращения кривошипа.

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Из чертежа определим Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определяем момент инерции маховика


Механизмы компрессора,Механизмы компрессора (2.21)


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Маховик устанавливается на валу звена приведения.

Определим основные параметры маховика.


Механизмы компрессора,кг (2,22)


где, Механизмы компрессора - масса маховика, кг

Механизмы компрессора - плотность материала, Механизмы компрессора (материал-Сталь 45)

Механизмы компрессора - ширина маховика, м

Механизмы компрессора - диаметр маховика, м


Механизмы компрессора,м (2,23)


где, Механизмы компрессора - коэффициент (0,1ч0,3), Механизмы компрессора

Механизмы компрессорам

Механизмы компрессорам

Механизмы компрессоракг


3. Силовой анализ рычажного механизма


3.1 Построение плана скоростей для расчётного положения


Расчётным положением является положение №11. Построение плана скоростей описано в разделе №2. Масштабный коэффициент плана скоростей

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


3.2 Определение ускорений


Определяем угловое ускорение звена 1.


Механизмы компрессора, (3.1)


где, Механизмы компрессора - момент от сил движущих, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - момент от сил сопротивления, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - приведённый момент инерции маховика, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - приведённый момент инерции рычажного механизма для расчётного положения, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - первая производная от приведённого момента инерции механизма для расчётного положения


Механизмы компрессора, (3.2)


где, Механизмы компрессора - масштабный коэффициент по оси Механизмы компрессора, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - масштабный коэффициент по оси φ, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - угол между касательной, проведённой к кривой графика Механизмы компрессора в расчётном положении и осью φ. Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Знак минуса говорит о том, что кривошип ОА замедляется. Направляем Механизмы компрессора против направления Механизмы компрессора и берём значение ускорения по модулю.

Строим план ускорений для расчётного положения.

Скорость точки А определяем по формуле


Механизмы компрессора, (3.3)


где, Механизмы компрессора - ускорение точки А, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - нормальное ускорение точки А относительно точки О, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - тангенциальное (касательное) ускорение точки А, Механизмы компрессора

Ускорение Механизмы компрессора найдём по формуле:


Механизмы компрессора, (3.4)


где, Механизмы компрессора - угловая скорость кривошипа, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - длина звена ОА, м

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Ускорение Механизмы компрессора найдём по формуле:

Механизмы компрессора, (3.5)

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Из произвольно выбранного полюса Механизмы компрессораоткладываем вектор Механизмы компрессорадлиной 100 мм. Найдём масштабный коэффициент плана скоростей.


Механизмы компрессора, (3.6)


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим длину вектора Механизмы компрессора:

Механизмы компрессора

Ускорение точки А определим из следующеё формулы:

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим ускорение точки B из следующей системы уравнений:


Механизмы компрессора, (3.7)


Для определения нормальных ускорений точки В относительно точек А и С

Воспользуемся следующими формулами:

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим длину векторов Механизмы компрессора:

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Ускорение направляющей Механизмы компрессораравно нулю, т.к. она неподвижна.

Кореолисово ускорение точки В относительно направляющейМеханизмы компрессорарано нулю, т.к. точка В движется только поступательно относительно Механизмы компрессора.

Ускорение точки В найдём, решив системе (3.7) векторным способом:

Из вершины вектора ускорения точки А (Механизмы компрессора) откладываем вектор Механизмы компрессора (параллелен звену АВ и направлен от В к А), из вершины вектора Механизмы компрессора

проводим прямую перпендикулярную звену АВ (линия действия Механизмы компрессора); из полюса Механизмы компрессорапроводим горизонтальную прямую (линия действия Механизмы компрессора); на пересечении линий действия векторов Механизмы компрессораи Механизмы компрессора получим точку b, соединив полученную точку с полюсом, получим вектор ускорения точки В.

Из плана ускорений определяем вектор ускорения точки В и вектор тангенциального ускорения Механизмы компрессора:

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Ускорение сочки С определяем аналогично ускорению точки B.

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим длину векторов Механизмы компрессора:

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессораМеханизмы компрессора

Из полученных тангенциальных ускорений найдём угловые ускорения 2-го и 3-го звеньев:

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим ускорения центров масс звеньев:

Ускорение центра масс 2-го звена Механизмы компрессора найдём из соотношения (3.10)

Механизмы компрессора (3.8)


Из плана ускорений Механизмы компрессорамм

Механизмы компрессорамм

Механизмы компрессорамм

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Ускорение центра масс 4-го звена Механизмы компрессора найдём из соотношения (3.11)


Механизмы компрессора (3.9)


Из плана ускорений Механизмы компрессорамм

Механизмы компрессорамм

Механизмы компрессорамм

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Ускорения центров масс 3-го и 5-го звеньев равны ускорениям точек D и D’ соответственно:

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Значения всех ускорений сведём в таблицу:


Таблица 3.1 – Ускорения звеньев

Ускорение

точек механизма

Значение, Механизмы компрессора

Ускорение

центров масс и угловые ускорения

значение, Механизмы компрессора,Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

--- ---

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

--- ---


3.3 Определение сил и моментов инерции звеньев


Силы инерции определяем по формуле:


Механизмы компрессора (3.10)


где. Механизмы компрессора - масса i-го звена, кг;

Механизмы компрессора - ускорение центра масс i-го звена, Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определяем моменты инерции звеньев:

Механизмы компрессора (3.11)


где, Механизмы компрессора - момент инерции i-го звена, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - момент инерции i-го звена относительно центра масс, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - угловая скорость i-го звена, Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Рассчитаем силу тяжести каждого звена:

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


3.4 Определение реакций в кинематических парах и уравновешивающей силы методом планов


Рассмотрим группу Асура 2-3:

Найдём тангенциальную реакцию из следующего уравнения:


Механизмы компрессора (3.12)


Из уравнения (3.12) получим

Механизмы компрессора

С помощью плана сил определим неизвестные реакции Механизмы компрессора и Механизмы компрессора:


Механизмы компрессора


Найдём масштабный коэффициент


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Из плана сил определяем значения неизвестных сил:


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Реакцию Механизмы компрессора определяем из следующего векторного уравнения


Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Механизмы компрессоранайдём из векторного уравнения


Механизмы компрессора, отсюда Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Таблица 3.3 – Силы и вектора сил 2-го и 3-го звеньев


Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

9196,598 2149,35 9444,472 6572,285 83,3 384,65 47,04 2981,904 1370,979

Механизмы компрессора

279,86 65,4 287,4 200 2,53 11,7 1,43 90,74 41,72

Рассмотрим группу Асура 4-5:

Найдём тангенциальную реакцию из следующего уравнения:


Механизмы компрессора (3.13)


Из уравнения (3.13) получим


Механизмы компрессора


С помощью плана сил определим неизвестные реакции Механизмы компрессора и Механизмы компрессора:


Механизмы компрессора


Найдём масштабный коэффициент


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Из плана сил определяем значения неизвестных сил:


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Реакцию Механизмы компрессора определяем из следующего векторного уравнения

Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Механизмы компрессоранайдём из векторного уравнения

Механизмы компрессора, отсюда Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Таблица 3.3 – Силы и вектора сил 2-го и 3-го звеньев.


Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

13499,197 3550,439 13958,357 7378,425 83,3 24183,7 47,04 4432,944 3459,338

Механизмы компрессора

365,91 96,24 378,356 200 2,25 655,524 1,27 120,159 93,769

Рассмотрим начальный механизм.

Определим уравновешивающую силу Механизмы компрессора


Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Уравновешивающий момент равен


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Реакцию Механизмы компрессора определяем графически

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессора


Из плана сил находим


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


3.5 Определение уравновешивающей силы методом Жуковского


Для этого к повёрнутому на Механизмы компрессора плану скоростей в соответствующих точках прикладываем все внешние силы действующие на механизм, не изменяя их направления. Моменты раскладываем на пару сил, изменив их направления.


Механизмы компрессора, (3.14)


где, Механизмы компрессора и Механизмы компрессора - пара сил, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - момент инерции i-го звена, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - длина i-го звена, Механизмы компрессора


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Записываем уравнение моментов сил относительно полюса Механизмы компрессора:


Механизмы компрессора, отсюда

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора


Уравновешивающий момент равен


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


3.6 Расчёт погрешности 2-х методов


Механизмы компрессора, (3.15)


где, Механизмы компрессора - сила полученная методом Жуковского, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - сила полученная методом планов, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - погрешность, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора


4. Проектирование кинематической схемы планетарного редуктора и расчёт эвольвентного зацепления


4.1 подбор числа зубьев и числа сателлитов планетарного редуктора


Механизмы компрессора


Рисунок 4.1


Определим неизвестное число зубьев 3-го колеса из условия соосности:


Механизмы компрессора (4.1)


где, Механизмы компрессора - число зубьев 1-го колеса

Механизмы компрессора - число зубьев 2-го колеса

Механизмы компрессора

Определим передаточное отношение Механизмы компрессора


Механизмы компрессора (4.2)


где, Механизмы компрессора - передаточное отношение от 1-го звена к водилу, при неподвижном третьем звене

Механизмы компрессора - передаточное отношение от 4-го звена к пятому

Механизмы компрессора (4.3)


где, Механизмы компрессора - число зубьев 4-го колеса

Механизмы компрессора - число зубьев 5-го колеса

Механизмы компрессора


Механизмы компрессора (4.4)


где, Механизмы компрессора - передаточное число от 1-го ко 3-му колесу при неподвижном водиле


Механизмы компрессора (4.5)


где, Механизмы компрессора - передаточное число от 1-го ко 2-му колесу

Механизмы компрессора - передаточное число от 2-го ко 3-му колесу

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Проверяем условие соседства:


Механизмы компрессора (4.6)


где, Механизмы компрессора - число сателлитов планетарного механизма

Из формулы (4.4) выразим K

Механизмы компрессора

Примем Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - условие соседства выполняется

Проверяем условие сборки


Механизмы компрессора (4.7)


где, Механизмы компрессора - сумма чисел зубьев в одной из ступеней механизма

Механизмы компрессора - целое число

Механизмы компрессора - условие сборки выполняется


4.2 Исследование планетарного механизма графическим и аналитическим способом


Рассчитаем радиусы колёс


Механизмы компрессора (4.8)


где, Механизмы компрессора - радиус колеса, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - модуль

Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Изображаем механизм в выбранном масштабе


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора (4.9)


Определим радиусы колёс на схеме

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Строим план линейных скоростей. Для построения прямой распределения скоростей точек звена необходимо знать скорости двух точек. Для 1-го звена это точки А и О. Скорость точки О равна нулю, так как ось неподвижна. Скорость точки А определим по формуле


Механизмы компрессора (4.10)


где, Механизмы компрессора - угловая скорость 1-го звена, Механизмы компрессора

Угловую скорость 1-го звена определим по формуле


Механизмы компрессора (4.11)


где, Механизмы компрессора - частота вращения двигателя, Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим угловую скорость вращения водила и второго зубчатого колеса

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Вектор скорости точки А Механизмы компрессора изображаем в виде отрезка Aa. Принимаем Механизмы компрессора.

Определим масштабный коэффициент


Механизмы компрессора (4.12)


где, Механизмы компрессора - масштабный коэффициент скорости, Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Прямая Оа является линией распределения скоростей точек 1-го звена.

Скорость точки В равна нулю, так как колесо 3 неподвижно.

Прямая Оb является линией распределения скоростей тачек водила.

Строим план угловых скоростей.

Из произвольно выбранной точки Р строим пучок лучей, параллельных прямым Оа, Оb и Eb. При пересечении этих прямых с горизонтальной осью расположенной от точки Р на произвольном расстоянии РS, получим отрезки S1, S5 и SH, которые являются аналогами угловых скоростей.

Найдём передаточное отношение


Механизмы компрессора (4.13)


Механизмы компрессора

Рассчитаем погрешность двух методов


Механизмы компрессора (4.14)


где, Механизмы компрессора - передаточное отношение, заданное в условии

Механизмы компрессора - передаточное отношение найденное с помощью плана угловых скоростей

Механизмы компрессора


4.3 Расчёт параметров зубчатых колёс


Рассчитываем смещение колёс

Так как Механизмы компрессора, то Механизмы компрессора

Так как Механизмы компрессора, то Механизмы компрессора

Коэффициент суммы смещений


Механизмы компрессора (4.15)


где, Механизмы компрессора - смещение 1-го колеса

Механизмы компрессора - смещение 2-го колеса

Механизмы компрессора

Определим угол зацепления по формуле


Механизмы компрессора (4.16)


где, Механизмы компрессора, Механизмы компрессора - эвольвентная функция углов Механизмы компрессора и Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Межосевое расстояние определим по формуле


Механизмы компрессора (4.17)


где, Механизмы компрессора - модуль зубчатой передачи

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим делительные диаметры


Механизмы компрессора (4.18)

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Делительное межосевое расстояние


Механизмы компрессора (4.19)


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Коэффициент воспринимаемости смещения


Механизмы компрессора (4.20)


где, Механизмы компрессора - межосевое расстояние, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - делительное межосевое расстояние, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Коэффициент уравнительного смещения


Механизмы компрессора (4.21)


Механизмы компрессора

Определим радиусы начальных окружностей


Механизмы компрессора (4.22)


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Радиусы вершин зубьев


Механизмы компрессора (4.23)


где, Механизмы компрессора - коэффициент высоты головки зуба

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Радиусы впадин зубьев


Механизмы компрессора (4.24)


где, Механизмы компрессора - коэффициент радиального зазора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Высота зуба


Механизмы компрессора (4.25)


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Толщины зубьев по делительной окружности


Механизмы компрессора (4.26)


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Радиусы основных окружностей


Механизмы компрессора (4.27)


Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Углы профиля в точке на окружности вершин


Механизмы компрессора (4.28)


Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Толщины зубьев по окружности вершин


Механизмы компрессора (4.29)


Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Проверим зубья на заострение


Механизмы компрессора (4.30)


Механизмы компрессора Зубья удовлетворяют условию заострения

Угловой шаг зубьев


Механизмы компрессора (4.31)

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора


4.4 Определение коэффициента относительного скольжения


Для 1-го колеса:


Механизмы компрессора (4.32)


где, Механизмы компрессора - коэффициент относительного скольжения 1-го зубчатого колеса

Механизмы компрессора - передаточное отношение от второго колеса к первому

Механизмы компрессора - длина теоретической линии зацепления

Механизмы компрессора - переменное расстояние от точки Механизмы компрессора к точке Механизмы компрессора

Механизмы компрессора и Механизмы компрессора

Для 2-го колеса:


Механизмы компрессора (4.33)


Определим масштабный коэффициент относительного скольжения

Механизмы компрессора

Результаты сводим в таблицу


Таблица 4.1 – Коэффициенты скольжения

Механизмы компрессора,Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора,Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора,Механизмы компрессора

0

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

1 25
20 -8,2605 -206,51 0,892014 22,3
40 -3,13025 -78,26 0,757884 18,95
60 -1,42017 -35,50 0,586805 14,67
80 -0,56513 -14,13 0,361073 9,03
100 -0,0521 -1,3 0,04952 1,24
120 0,289917 7,25 -0,40829 -10,21
140 0,534214 13,36 -1,14691 -28,67
160 0,717438 17,94 -2,53904 -63,48
180 0,859944 21,5 -6,14002 -153,5
200 0,97395 24,35 -37,3877 -934,69
224,28 1 25

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора


4.5 Определение коэффициента перекрытия зубчатой передачи графическим и аналитическим способом


Коэффициент перекрытия зубчатой передачи определяем (графически) по формуле


Механизмы компрессора (4.34)


где, Механизмы компрессора - длина активной линии зацепления

Механизмы компрессора - основной шаг, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Для определения коэффициента перекрытия зубчатой передачи аналитически воспользуемся формулой


Механизмы компрессора (4.35)

где, Механизмы компрессора - углы профиля в точке на окружности при вершине

Механизмы компрессора - угол зацепления

Механизмы компрессора


5. Синтез кулачкового механизма


5.1 Вычисление масштабных коэффициентов диаграмм движения толкателя


После построения и графического интегрирования заданного графика аналога ускорения толкателя мы получили диаграмму аналога скорости толкателя, которую также графически интегрируем, в результате также получаем диаграмму аналога пути толкателя.

Исходя из диаграммы пути, определяем масштабные коэффициенты на фазе удаления и фазе возврата. Воспользуемся для этого формулой


Механизмы компрессора (5.1)


где, Механизмы компрессора - масштабный коэффициент для графика пути, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - ход толкателя, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - максимальное значение пути, Механизмы компрессора

Для фазы удаления

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Для фазы возврата

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим масштабный коэффициент по углуМеханизмы компрессора


Механизмы компрессора (5.2)


где, Механизмы компрессора - рабочая фаза, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - расстояние между 1-й и 18-й точками на чертеже. Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим масштабные коэффициенты для диаграммы скорости


Механизмы компрессора (5.3)


где, Механизмы компрессора - масштабный коэффициент скорости, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - полюсное расстояние на диаграмме скорости, Механизмы компрессора

Для фазы удаления

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Для фазы возврата

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Определим масштабные коэффициенты для аналога ускорения


Механизмы компрессора (5.4)


где, Механизмы компрессора - масштабный коэффициент ускорения, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - полюсное расстояние на диаграмме ускорения, Механизмы компрессора

Для фазы удаления

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Для фазы возврата

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


5.2 Определение минимального радиуса кулачка


Для его нахождения исходными данными являются график пути и график скоростей Механизмы компрессораи Механизмы компрессора, ход толкателя Механизмы компрессора, угол давления Механизмы компрессора, эксцентриситет Механизмы компрессора

На основании этих данных строится зависимость Механизмы компрессора.

По оси Механизмы компрессора откладываются расстояния пути, которые берутся с графика пути в определённом масштабе, т.к. у нас разные масштабы на фазе удаления и фазе возврата, то мы должны привести их к одному.

Найдём поправочные коэффициенты


Механизмы компрессора (5.5)


где, Механизмы компрессора - поправочный коэффициент

Механизмы компрессора - новый масштабный коэффициент, одинаковый для оси Механизмы компрессора и Механизмы компрессора, он принимается произвольно.

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Через полученные точки на линии параллельной Механизмы компрессора откладываем отрезки аналогов скоростей для соответствующего интервала, взятые с графика скорости.

Отрезок скорости приводится к тому же масштабу, что и графики пути.

Определим поправочные коэффициенты

Механизмы компрессора (5.6)


где, Механизмы компрессора - поправочный коэффициент

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

После построения получили некоторую кривую, к ней под углом Механизмы компрессора проводим касательные.

Из области выбора центра Механизмы компрессора выбираем с учётом масштаба

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора.


5.3 Определение углов давления


Найдём зависимость угла давления Механизмы компрессора от углаМеханизмы компрессора.


Механизмы компрессора (5.7)


где, Механизмы компрессора - угол давления, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - расстояние Механизмы компрессора, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - длина коромысла АВ, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - отрезок скорости, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - угол между отрезком АВ и расчётной прямой на чертеже, Механизмы компрессора

Произведём расчёт при Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора

Остальные значения угла давления определяем аналогично, и результаты сносим в таблицу

Таблица 5.1 – Углы давления

Механизмы компрессора

0

14,37


27,75


43,12


57,5


71,87


86,25


100,62


115

Механизмы компрессора


-13,56


13,91


30,29


35,8


35,27


32,23


26,84


19,45


10,04

Механизмы компрессора


135


152,5


170


187,5


205


222,5


240


257,5


275

Механизмы компрессора


10,04


-0,31


-10,52


-19,58


-27,28


-34,7


-36,88


-30,67


-13,56


При построении используем следующие масштабные коэффициенты

Механизмы компрессора

Механизмы компрессора


5.4 Построение центрового и действительного профиля кулачка


Определим полярные координаты для построения центрового профиля кулачка.


Механизмы компрессора (5.8)


где, Механизмы компрессора - радиус вектор, Механизмы компрессора

Механизмы компрессора - отрезок пути, Механизмы компрессора


Механизмы компрессора (5.9)

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессора (5.10)


Рассчитываем Механизмы компрессора и Механизмы компрессора для положения 5

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора
Все остальные значения сводим в таблицу


Таблица 5.2 – Значения полярных координат

Полож 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Механизмы компрессора


0


14,37


28,75


43,12


57,5


71,87


86,25


100,62


115

Механизмы компрессора


20


21,24


24,7


29,89


36


42,11


47,3


50,76


52

Полож 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Механизмы компрессора


135


152,5


170


187,5


205


222,5


240


257,5


275

Механизмы компрессора


52


50,58


46,96


41,85


36


29,53


25,04


21,42


20


Определим масштабный коэффициент для построения кулачка

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

По полученным значениям Механизмы компрессора и Механизмы компрессора строим центровой профиль кулачка. Для этого в масштабе Механизмы компрессора проводим окружность радиусом Механизмы компрессора.

От радиуса Механизмы компрессора в направлении противоположном вращению кулачка, отложим полярные углы Механизмы компрессора, на сторонах которых отложим Механизмы компрессора. Соединив плавной кривой концы радиусов-векторов получим центровой профиль кулачка.

Действительный профиль кулачка найдём, как кривую, отстоящую от центрового профиля на расстоянии, равном радиусу ролика.

Определим радиус ролика


Механизмы компрессора (5.11)

где, Механизмы компрессора - радиус ролика, Механизмы компрессора

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора


Механизмы компрессора (5.12)


где, Механизмы компрессора - радиус кривизны профиля кулачка, определяется графически

Радиус кривизны профиля кулачка приближённо определяется как радиус вписанной окружности участка кулачка, где его кривизна кажется наибольшей. На этом участке произвольно выбираются точки Механизмы компрессора. Точку Механизмы компрессора соединим с точками Механизмы компрессора и Механизмы компрессора. К серединам получившихся хорд восстановим перпендикуляры, точку пересечения которых примем за центр вписанной окружности.

Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

Принимаем Механизмы компрессораМеханизмы компрессора

На центровом профиле кулачка выбираем ряд точек, через которые проводим окружность с радиусом ролика. Огибающая эти окружности является действительным профилем кулачка.


Литература


Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин; Учеб. для втузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука. 1988;

Девойно Г.Н. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. 1986.

Похожие работы:

  1. • Исследование механизма компрессора
  2. •  ... исследование рычажных механизмов компрессоров
  3. • Заправочная установка ОЗ-5467
  4. • Проектирование насосной станции
  5. • Система смазки двигателя автомобиля
  6. • Расчет себестоимости переработки 1 т груза на ...
  7. • Вредные и опасные звуковые колебания и вибрации
  8. • Охрана труда - основные термины, понятия, определения
  9. • Проект разработки Олимпиадинского золоторудного ...
  10. • Авария компрессора: "заклинивание поршня"
  11. • Регулирование энергетических установок
  12. • Система воздухоснабжения промышленного предприятия
  13. • Анализ электрической схемы холодильника "Бирюса 18"
  14. • Анализ работы компрессорных установок
  15. • Автоматизированная система управления компрессорной ...
  16. • Газоперекачивающие агрегаты
  17. • Электрооборудование компрессорной установки
  18. • Безопасность при эксплуатации сосудов, работающих под ...
  19. • Судовые холодильные установки
Рефетека ру refoteka@gmail.com