Материал: Выбор и обоснование кинематической схемы гидропульсационной машины

Выбор и обоснование кинематической схемы гидропульсационной машины

Содержание

Часть 1

.1 Введение

.1.1 Постановка задачи

.1.2 Описание машины

.1.3 Исходные данные

1.1.4 Выбор критериев синтеза исполнительного механизма

1.2 Прототип 1

.2.1 Исходные данные

.2.2 Структурный анализ механизма

.2.3 Геометрический анализ механизма

.2.4 Кинематический анализ механизма

.3 Прототип 2

.3.1 Исходные данные

.3.2 Структурный анализ механизма

.3.3 Геометрический анализ механизма

.3.4 Кинематический анализ механизма

.4 Сравнение прототипов

.4.1 Сравнительный анализ механизмов по критериям качества

Часть 2

.1 Введение

.2 Определение задаваемых сил и сил инерции

.3 Аналитическое решение уравнений кинетостатики

.4 Оценка внешней виброактивности исполнительного механизма и уравновешивание механизма

.5 Выбор двигателя

Часть 3

.1 Задачи динамического исследования

.2 Построение динамической и математической модели машины и выбор передаточного механизма

.3 Определение коэффициентов уравнения движения машины

.4 Решение уравнений движения машины

.5 Определение динамических нагрузок машины

.6 Исследование переходного процесса

.7 Улучшение показателей качества машины

Выводы

Список литературы

гидропульсационный машина осевой динамический

Часть 1

.1 Введение

.1.1 Постановка задачи

В данном курсовом проекте нам необходимо выбрать и обосновать кинематическую схему гидропульсационной машины.

По результатам геометрического анализа проводим синтез механизма с учетом необходимых (заданных) параметров.

Для полученного механизма производим силовой расчёт, выбираем двигатель и проводим динамическое исследование машинного агрегата.

.1.2 Описание машины

Гидропульсационная машина представляет собой колебательную систему, состоящую из жесткостей гидравлической системы, жесткости образца и масс поршня рабочего цилиндра, верхней поперечины, стола с верхним захватом и его тяг.

Эта система обладает присущими ей частотами собственных колебаний и, следовательно, может при известных условиях входить в резонанс.

Гидропульсационные машины, также используемые в лабораторной практике, способны развивать значительные нагрузки при весьма малых перемещениях жестких объектов испытания.

Эти машины применяются главным образом для испытаний осевыми нагрузками.

.1.3 Исходные данные

В качестве исходных данных заданы технические характеристики механизма:

·                   ход выходного звена H=0.5 м,

·              Коэффициент изменения средней скорости Kv=1.1

·              Число оборотов кривошипа n=30 об/мин.

·              Максимальная сила давления Pmax=3кН

Коэффициент неравномерности вращения δ = 0.15;

Погонная масса μ = 50 кг/м;

.1.4 Выбор критериев синтеза исполнительного механизма

Подбор по критерию К1

К1 - критерий, характеризующий внешние условия передачи сил в механизме-максимум передаточной функции первого порядка, отнесенный к длине кривошипа. Данный критерий является достаточно универсальным. Он характеризует внешние условия передачи сил и показывает соотношение между движущей силой на входе механизма и рабочей нагрузкой на выходе (при условии, что звенья не имеют массы). Если выходное звено совершает возвратно-поступательное движение, то критерий K1 численно равен максиму аналога скорости точки приложения рабочей нагрузки, отнесенному к длине входного звена. В общем случае машиностроении допускаемые значения критерия KI обычно принимают [KI] = 1…3.

где  - максимальное значение аналога скорости выходного звена,

- длина кривошипа

Подбор по критерию К2

К2 - критерий, характеризующий внутренние условие передачи сил в механизме- критерий, характеризующий условия передачи сил в центральной кинематической паре выходной диады. Он может быть использован во всех механизмах, где центральной парой выходной диады является вращательная КП. Он равен отношению силы реакции R в указанном шарнире к рабочей нагрузке P

,

где - угол давления

Подбор звеньев по критерию Kv

Kv - коэффициент изменения средней скорости

Для второго прототипа подбираем длины звеньев, решая уравнения

Подбор звеньев по ходу выходного звена

Масштабируем, механизмы так чтобы выполнялось условие Н = 0,5 м

1.2 Прототип 1

.2.1 Исходные данные

На рис.2.1 показана схема механизма.

Рис. 2.1

Исходные данные механизма.=0.1849м=0.7398м=0.6165м=-0.3452м=-1

XE=-1.196м=1 м=1=0.6412мD=1.233м

Y2D=0.1233м

1.2.2 Структурный анализ механизма

Целью структурного анализа механизма является определение количества звеньев и кинематических пар, классификация последних, определение подвижности пар и степени подвижности механизма, а также выделение в нем структурных групп кинематических цепей, у которых число входов совпадает с числом степеней подвижности.

Структурный анализ данного прототипа представлен в первой курсовой работе

.2.3 Геометрический анализ механизма

Целью геометрического анализа рычажного механизма является составление уравнений геометрического анализа, решение их, выделение побочных и основных решений, определяющих положения звеньев, а также исследование функций положения выходных звеньев структурных групп.

План 12 положений механизма

На рис. 2.3.1 показаны 12 положений механизма в масштабе

Рис. 2.3.1

Решение групповых уравнений представлено в первой курсовой работе

1.2.4 Кинематический анализ механизма

Целью кинематического анализа является определение скоростей и ускорений отдельных точек и звеньев механизма

Планы скоростей и ускорений

На рис 2.4.1 показан план аналогов скоростей для положения 5.

Рис. 2.4.1

На рис. 2.4.2 показан план аналогов ускорений для положения 5

Рис. 2.4.2

На рис. 2.4.3показан план аналогов скоростей для крайнего положения

Рис. 2.4.3

На рис. рис.2.4.4 показан план аналогов ускорений для крайнего положения

Рис. 2.4.4

Аналитическое определение аналогов скоростей и ускорений представлено в первой курсовой работе

Таблица 1. Результаты расчета

1.3 Прототип 2

.3.1 Исходные данные

На рис. 3.1 показана схема механизма.

Рис. 3.1

Исходные данные механизма.= 0.243275м=0.61 м=0.535 м-1.605615м=-1

XE= -1.07041м= 1.75158 м=1= 1.878083мD= 1.75158м

Y2D= 0.38924м

1.3.2 Структурный анализ механизма

Структурный анализ данного прототипа представлен в первой курсовой работе.

1.3.3 Геометрический анализ механизма

План 12 положений механизма

На рис. 3.3 показаны 12 положений механизма в масштабе.

Рис. 3.3

Групповые уравнения и их решения

Решение групповых уравнений представлено в первой курсовой работе

1.3.4 Кинематический анализ механизма

Планы скоростей и ускорений

На рис. 3.4.1 показан план аналогов скоростей для положения 5.

Рис. 3.4.1

На рис. 3.4.2 показан план аналогов ускорений для положения 5.

Рис. 3.4.2

На рис. 3.4.3 показан план аналогов скоростей и ускорений для крайнего положения.

Рис. 3.4.3

Аналитическое определение аналогов скоростей и ускорений представлено в первой курсовой работе

Таблица 2. Результаты расчета

.4 Сравнение прототипов

На рис. показаны графики функции положения и ее производных по обобщенной координате.

Рис. 4.1

1.4.1 Сравнительный анализ механизмов по критериям качества

В результате геометрического анализа были определены координаты всех точек механизмов, углы наклона звеньев, исследованы функции положения механизмов, а также были построены графики ФП.

Первый прототип:

Коэффициент передачи внешних сил:

,

Коэффициент передачи внутренних сил в группе ВВВ:

Коэффициент передачи внутренних сил в группе ВВП:

Коэффициент изменения средней скорости:

Ход выходного звена=0,5

Габариты: 1609x1093 мм

Второй прототип:

,

Коэффициент передачи внутренних сил в группе ВПВ:

Коэффициент передачи внутренних сил в группе ВВП:

Коэффициент изменения средней скорости:

Ход выходного звена=0,5

Габариты: 2876x2717 мм

Выберем первый прототип, тк его габариты оказались меньшими.

Часть 2

.1 Введение

Силовой анализ механизмов основывается на решении прямой, или первой, задачи динамики - по заданному движению определить действующие силы. Поэтому законы движения начальных звеньев при силовом анализе считаются заданными. Внешние силы, приложенные к звеньям механизма, обычно тоже считаются заданными и, следовательно, подлежат определению только реакции в кинематических парах.

Механизм 1.

.2 Определение задаваемых сил и сил инерции

На рис.2.1 показана нагрузочная диаграмма.

Рис. 2.1

Построим график рабочей нагрузки

На рис. 2.2 показан график рабочей нагрузки.

Рис. 2.2

Массы звеньев, определим по зависимости: , где  - длина звена, -  погонная масса.ассы звеньев

Моменты инерции определяем по формуле , для 2-го звена воспользуемся теоремой Штейнера