Материал: Выбор и обоснование кинематической схемы гидропульсационной машины

Получены коэффициенты

Построим график зависимости производной приведенного момента инерции от угла поворота кривошипа

.4 Решение уравнений движения машины

Система дифференциальных уравнений движения содержит две неизвестные функции времени  и . Для отыскания стационарного решения этих уравнений воспользуемся методом последовательных приближений.

В нулевом приближении, т.е. при  получаем систему уравнений

Решение этой системы уравнений будем искать в виде

;

;

;

.

После подстановки получим

При  получим систему уравнений:

Выражение, стоящее в правой части первого уравнения, характеризует возмущение, вызывающее отклонение закона движения входного звена от программного вращения. Возмущающий момент:

Этот момент характеризует внутреннюю виброактивность исполнительного механизма.

Решение системы уравнений в первом приближении разыскиваем в виде:

;

;

;

.

Здесь - отклонение закона движения входного звена от программного движения, называемое динамической ошибкой по углу; - отклонение движущего момента от среднего значения. Подставив эти решения в систему уравнений, получим:

где

Разложим возмущающий момент в ряд Фурье с точностью до пяти гармоник:

, ,

, .

Построим график зависимости возмущающего момента инерции от угла поворота кривошипа

Далее найдем динамическую ошибку по углу с точностью до пяти гармоник:

Приравняем коэффициенты при cos и фазы:

, .

Окончательно получаем:

.        

Построим график зависимости динамической ошибки по скорости от угла поворота кривошипа

В технических требованиях к машине часто задаются допустимые значения максимальных динамических ошибок, оцениваемые коэффициентом неравномерности вращения входного звена:

В данном случае соблюдается

.5 Определение динамических нагрузок машины

Важной динамической характеристикой установившегося движения являются динамические нагрузки в передаточном механизме. Их можно определить из уравнения вращательного движения ротора двигателя:

где - момент инерции ротора двигателя и передаточного механизма, приведенный к входному звену. Тогда:

Поскольку:

,

то:

=

где - механическая постоянная привода.

Движущий момент в приводе с точностью до пяти гармоник:

Основное требование конструирования: знакопостоянство движущего момента, обеспечивающее, отсутствие перекладки зазоров в зубчатых передачах редуктора. Нарушение условия  ведет к быстрому износу передач.

.6 Исследование переходного процесса

Для упрощения динамических расчетов пренебрегаем в уравнении движения теми слагаемыми, которые вызывают динамическую ошибку:

·   время, при котором угловая скорость достигнет значения

Рассмотрим режим разбега для линейной характеристики двигателя и нагрузки

где s - крутизна статической характеристики двигателя, - начальная угловая скорость,  - среднее ее значение.

Отсюда

Разделим все выражение на s+υ:

 - корень характеристического уравнения

Константу С найдем из начальных условий:

При

Разбег с учетом динамической характеристики двигателя:

Разделим обе части последнего уравнения на s:

Если Если , то корни являются комплексными сопряженными то корни являются вещественными и отрицательными, разбег затухающий колебательный, угловая скорость в процессе разбега достигает значений, превосходящих , что часто является нежелательным.

Если , то корни являются вещественными и отрицательными, разбег апериодический.

.7 Улучшение показателей качества машины

В данном случае нам нужно устранить колебательный характер разбега и перекладку зазоров. Для этого поставим маховик на валу двигателя с моментом инерции Jдм =0.2

масса маховика ; плотность стали ; объем . Если принять , то , отсюда радиус маховика

Масса маховика

После улучшения присутствует перекладка зазоров в приводе поставим тормозную колодку

Оставляем двигатель данной мощности

Перекладка зазоров, после установки тормозной колодки исчезла

Выводы

Цель курсового проекта - разработка гидропульсационной машины. После геометрического и кинематического анализа двух прототипов станка, был выбран первый прототип, поскольку второй не удовлетворял заданным критериям. Далее был проведен силовой расчет выбранного механизма с последующим определением всех реакций, сил и моментов действующих в машине, а также подобран двигатель 2ПН180М и планетарный редуктор, проведены оценки внешней и внутренней виброактивности агрегата.

Получен апериодический характер разбега, достигнуто знакопостоянство движущего момента.

Список литературы

1.      Теория механизмов и машин / М.З. Коловский, А.Н. Евграфов, А.В. Слоущ, Ю.А. Семенов. - М.: Академия, 2006 - 560 с.

2.      Евграфов А.Н. Расчет и проектирование механизмов и машин с помощью ЭВМ: Учеб. пособие / СПб.: СПбГТУ, 1992. - 80 с.

.        Кожевников С.Н., Есипенко Я.И., Раскин Я.М. Механизмы. - М.: Машиностроение, 1965. - 1060 с.

.        Крайнев А.Ф. Механика. Фундаментальный словарь. - М.: Машиностроение, 2000. - 904 с.

.        Механика машин: Учеб. пособие для втузов / Вульфсон И.И., Коловский М.З., Семенов Ю.А., Слоущ А.В. и др.; под ред. Смирнова Г.А. / М.: Высш. шк., 1996. - 511 с.

.        Пейсах Э.Е., Нестеров В.А. Система проектирования плоских рычажных механизмов. М.: Машиностроение, 1988. - 232 с.