Курсовая работа: Расчет динамических моментов
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
1 Описание исполнительного механизма и технологического процесса его работы......................................................................................................................... 2
2 Задание на курсовое проектирование........................................................ 3
2.1 Кинематический анализ механизма.......................................................... 3
2.2 Построение нагрузочной диаграммы скорости как функции угла поворота кривошипа....................................................................................................... 9
3 Построение планов скоростей.................................................................. 10
4 Расчёт моментов........................................................................................ 13
4.1 Расчёт статического момента.................................................................. 13
4.2 Расчёт динамического момента.............................................................. 14
6. Выбор муфт.............................................................................................. 18
8 Расчёт на статическую прочность выходного вала редуктора............... 21
Вывод............................................................................................................ 25
Список используемой литературы.............................................................. 26
В данном курсовом проекте рассматривается расчет привода подъёмно-качающегося стола. Стол предназначен для передачи слитка с одного ручья прокатного стана на другой. Слитки на стол подаются рольгангом в нижнем положении и снимаются с него в верхнем положениях. В исходное положение (нижнее) стол возвращается без слитка. Двигатель выключается до следующего поступления слитка на стол.
Рассчитать привод подъёмно-качающегося стола, схема которого приведена на рис.1, нагрузочная диаграмма угловой скорости на рис.2
Рис. 1. Кинематическая схема подъёмно-качающегося стола:
В таблице 1 приведены значения параметров для варианта 1.
По нагрузочной диаграмме угловой скорости (рис.2) определим:
зависимость угловой скорости от угла поворота φ
кривошипа;
вычислим передаточное число редуктора.
Разобьем нагрузочную диаграмму на участки I, II, III.
движение равноускоренное, угол поворота определим по формуле
ε
I
-находим из условия, что к моменту 0.1t, ω
I
= 0.7 ω
max
,
Так как в начальный момент ω
= 0
поэтому ω = ε
t
,
следовательно
Уравнение вращательного движения на I участке примет вид
Угол поворота φ
на участке I к моменту 0.1 t o
б
подставим в выражение (1) уравнение движения (5) и закон изменения угловой скорости (2), получаем
движение равноускоренное, угловое ускорение определим по формуле
∆ω
– изменение скорости за весь второй участок
1 ω
ma
x
- 0,7 ω
ma
x
= 0,3 ω
ma
x
;
∆
t
– изменение времени за весь второй участок
0,7 t o
б
- 0,1 t o
б
= 0,6 t o
б
.
Уравнение вращательного движения на этом участке
φ
=
φ о
+
ω о
(t-t o
)+
ε
(t-t o
) 2
/
2
φ о
– угол поворота в начале участка II(конец участка I),
t o
– начальный момент времени для участка II,
ω о
– скорость вращения в начале участка II.
φ =
0,035
ω
max
t o
б
+0,7
ω
max
(
t
- 0,1
t o
б
)+ 0,5
ω
max
(
t
- 0,1
t o
б
) 2
/2
t o
б
(9)
при t
=0,1
t o
б
(начало участка
II
)
даетзначение φ
= 0,035ω
max
t o
б
при t
=0,7
t o
б
(конец участка
II
)
дает значение φ
= 0,545 ω
max
t o
б
Закон изменения скорости на участке II примет вид
Подставим значение ω
0
=0,7
ω
max
и получим
Отсюда . Значение t
подставим в выражение (9)
Так как движение равнозамедленное, отрицательное угловое ускорение определим по формуле
∆ω
– изменение скорости за весь третий участок ∆ω
=
ω
max
;
∆
t
– изменение времени за весь третий участок ∆
t
= 1 - 0,7
t o
б
.= 0,3
t o
б
Закон изменения скорости на участке III примет вид
Уравнение вращательного движения на этом участке
φ
=
φ о
+
ω о
(t-t o
)+
ε
III
(t-t o
) 2
/
2
φ о
– угол поворота в начале участка III(конец участка II), φ =
0,545 ω
max
t o
б
t o
– начальный момент времени для участка III, t o
= 0,7
t o
б
ω о
– скорость вращения в начале участка III- ω о
= ω
max
.
φ =
0,545 ω
max
t o
б
+
ω
max
(
t
- 0,7
t o
б
) -
ω
max
(
t
- 0,7
t o
б
) 2
/0,6
t o
б
(17)
при t
= 0,7
t o
б
(начало участка
III
)
даетзначение φ
= 0,545 ω
max
t o
б
при t
=
t o
б
(конец участка
III
)
дает значение
φ
= 0,545 ω
max
t o
б
+ 0,3
ω
max
t o
б
-
ω
max
(0,09
t o
б
2
)/0,6
t o
б
= 0,695ω
max
t o
б
и подставим в выражение (17). Преобразовывая, получим.
Значение ω max
определим из выражения (17) при t
=
t o
б
(конец участка
III
)
φ
= 0,695ω
max
t o
б
.
Полный оборот φ =
2π
выходной вал редуктораделает за t o
б
=8,4с
,
поэтому ω
max
= 2π/0,695
t o
б
= 1,05рад/с
ω
дв
= 75-угловая скорость быстроходного вала редуктора, рад/с
;
ω
max
= 1,05-угловая скорость тихоходного (ведомого) вала редуктора, рад/с
.
По результатам расчётов угловой скорости и углового ускорения кривошипа строим графики ω
= ω
( φ
) рис.1. и ε = ε (φ)
рис.2. приложения 1
Диаграммы строим по результатам кинематического расчёта для двенадцати положений механизма через 30 О
и дополнительно включая точки перелома соответствующие углам поворота для t
=0,1
t o
б
рассчитываем по формуле (4) т.е.
φ
= 0,035
ω
max
t o
б
= 0,035 * 1,05 * 8,4 = 0,309 рад=180*0,309 /π= 18 О
и для t
=0,7
t o
б
рассчитываем по формуле (9) т.е.
φ
= 0,545
ω
max
t o
б
=0,545*1,05*8,4 =4,807 рад = 180*4,807 /π= 276 О
Для уточнения вида диаграммы на участке I найдем ω
и ε
на углах поворота φ
= 6
О
и 12
О
.
ε
и ω
рассчитываем следующим образом:
при 0 О
≤
φ
≤ 18 О
расчет ведем по выражениям (2)и (7) соответственно;
при 18 О
<
φ
≤276 О
расчет ведем по выражениям (8)и (14) соответственно;
при 276 О
<
φ
< 360 О
расчет ведем по выражениям (15)и(20) соответственно.
Результаты рассчитанные в программе Mathcad 12 (приложение 1) сведены в таблицу 2.
Планы скоростей строятся для двенадцати положений механизма. С помощью планов скоростей определяются скорости всех характерных точек механизма и центров весомых звеньев. Планы скоростей в приложении 2.
Рассматривая движение кривошипа, находим скорость точки А
. Модуль скорости точки А
определяется выражением
Вектор V
A
скорости точки А
направлен в сторону вращения кривошипа перпендикулярно этому звену. На плане скоростей вектор отображается в выбранном масштабе отрезком [ра].
Рассматривая движение шатуна АВ
как плоское и выбирая за полюс точку А
, находим скорость точки В
При этом векторном уравнении неизвестны лишь модули векторов V А
и V ВА
(здесь V ВА
- скорость точки В
во вращательном движении звена ВА
вокруг полюса А
), следовательно, это уравнение можно решить графически.
Отложив в масштабе вектор V А
( [ра]
перпендикулярен ОА
), через конец этого вектора проведём прямую, перпендикулярную шатуну АВ
. Из точки р
проводим прямую, перпендикулярную звену Q
B
в пересечении этих прямых получим точку В
. Длины отрезков [рв]
и [ав]
в масштабе плана скоростей отражают скорость точки В
– V В
и скорость точки В
вокруг точки А
- V ВА
соответственно.
Скорости точек С
и Е
отображаются на плане скоростей отрезками [рс]
и [ре]
соответственно и могут быть найдены аналогично предыдущему, то есть
Направлены V С
и V Е
перпендикулярно положению плеч r 2
и r 3
соответственно.
Скорость V D
точки D
определяем графически. Для этого через точку С
проводим перпендикуляр положению штанги С
D
. Через точку Р
проводим перпендикуляр к положению стола, точка пересечения прямых есть точка D
.
Скорость V F
центра масс стола (точка F
) и величина угловой скорости ω F
стола определяются:
V F
=
ω D
|
PF
| где |
PF
|= 1
/ 2
L
ст
Модуль скорости Vk
центра масс слитка (при условии, что толщиной слитка по сравнению с размерами стола можно пренебречьи слиток находится на краю стола без свисания) определяется аналогично
V
К
=
ω D
|
P
К| где |
P
К|=
L
ст
- L
сл
/2
В результате построения планов скоростей для 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,10 а
,11,12 положений механизма рассчитываем скорости точек и угловые скорости стола, трёхплечего рычага и шатуна. Рассчеты проведены в программе Mathcad 12 (приложение 2) Результаты сводим в таблицу 3.
Потери мощности на трение в кинематических парах учитывается с помощью КПД механизма η.
В рассматриваемом примере в механизме имеется семь кинематических пар, из них, предположим, две пары - пары трения качения (соединения кривошипа с тихоходным валом редуктора посредством дополнительного разгрузочного устройства и сединения кривошипа с шатуном), а остальное - пары трения скольжения. Тогда КПД механизма η| определяется так:
При η к
= 0,99, а η ск
=0,98. Получим η =
0,99 2
*
0,98 2
*
0,98 2
*
0,98 = 0,885
.
Поскольку на механизм в рассматриваемом случае действуют лишь силы веса (стола, слитка и контргруза), то М ст
определяется для 0 < φ < π,
т.е. для тех моментов, когда слиток находится на столе, статический момент направлен против угловой скорости вращения кривошипа следующим выражением:
Для π
< φ < 2 π
, т.е. для тех моментов, когда стол возвращается в исходное положение без слитка, статический момент направлен по угловой скорости вращения кривошипа М ст
определится выражением:
По данным формулам расчет выполнен в программе Mathcad 12 (приложение 3). Результаты сводим в таблицу 3.
Приведенный к оси кривошипа момент инерции для положений механизма 0<φ< π,
т.е для точек 1-7 динамический момент рассчитаем по формуле
Где m гр
, m ст
, m сл
- масса груза, стола и слитка соответственно. m=G/g
По данным формулам расчет выполнен в программе Mathcad 12 (приложение 4). Результаты сводим в таблицу 3.
По результатам расчётов строим график изменения приведённого момента инерции J np
от угла поворота кривошипа φ.(рис.1 приложения 5).
Определение величины (для упрощения записи в дальнейшем обозначим ) производим путём численного дифференцирования.
По графику (рис.1 приложения 5) найдем значения J np
промежуточных значений (середина каждого участка) и сведём в таблицу 4 значение J np
рассчитываемых и промежуточных точек. определяем по формуле центрального дифференцирования
Точку 10 а
находим методом левого дифференцирования.
Значения рассчитываемых точек внесем в таблицу 3.
Динамический момент М д
, М
∑
, рассчитаем с помощью табличного редактора Microsoft Office Excel 2007. В нем же построим графики М ст
, М д
, М
∑
от φ
рис 3 .
Динамический момент М д
рассчитываем по формуле
Сумма моментов М
∑
=
М ст
*
М д
Полученные значения заносим в таблицу 3.
Для выбора редуктора, кроме величин М
∑
и U
, необходимо знать наибольшее значение мощности.
Максимальное значение мощности, которую необходимо снять с тихоходного вала редуктора, находится из выражения
М
∑
max
-
максимальный суммарный момент на тихоходном валу редуктора = 14,446кНм
в точке 10
ω
max
-
угловая скорость в точке 10
= 1,044рад/с
Мощность на быстроходном валу редуктора N б
с учётом коэффициента полезного действия редуктора η р
= 0,955
.
N б
=
N t
/η р
= 15,08/0,955 = 15,8 кВт.
Итак, для выбора редуктора имеются следующие данные
Далее по таблице [1] стр.162 находим соответствующий тип редуктора с максимально близкими характеристиками – ЦСН-55-IIсо следующими характеристиками:
Редуктор представляет собой трехступенчатую зубчатую передачу. На верхней части корпуса имеется кольцевой выступ для установки стойки, на которую крепится фланцевый электродвигатель.
Редуктор имеет посадочное место под электродвигатель, муфту на быстроходный вал редуктора не применяем.
max
M
= М
∑
max
/
G
=
14,446/9,8
=
1474
кгс *
м
На основании этих данных выбираем муфту МЗП
для диаметров до 180мм М
=
5000 кгс *
м
[3].
Шпоночное соединение тихоходного вала с муфтой.
Расчёт ведём исходя из условия возможного смятия шпонки.
Размеры шпоночного паза 190
х 22
х 45
( мм
) [1].
[σ] см
= - допускаемое напряжение (для поверхностей с твёрдостью 270...330НВ), кгсмм 2
;(250×10 6
Па)
М
max
=М ред
=29кВт
(шпонку рассчитаем на максимальную мощность редуктора).
Из стандартного ряда выбираем длину шпонки:{...50,55,60,65,…}.
Рис. 5. Эскиз вала с действующими нагрузками
М
– модуль зубчатого зацепления - 11мм;
β
– угол наклона зубьев - 16 о
15`.
Рис. 6 Расчетная схема выходного вала
Рис. 7 Действующие усилия на оси вала
В расчетах на прочность влияние нормальной силы Z A
не учитываем.
Проверим выполнение условия статичной прочности.
Формула эквивалентного момента по III гипотезе прочности.
Допускаемое напряжение для материала вала, [σ] = 125
МПа
;
[
σ
] экв
Ш
= 36
МПа < [σ] = 125
МПа
.
Условие статической прочности соблюдается.
В данной работе рассмотрен способ передачи слитков при помощи подъёмно-качающегося стола. Проведено кинематическое и динамическое исследование механизма. Проведён выбор редуктора, расчёт шпоночного паза, а также расчёт вала по допускаемым напряжениям по III теории прочности.
1 Краузе Г.Н., Кутилин Н.Д., Сацко С.А.. Редукторы, справочное пособие.-М.-Л.: Машиностроение, 1965.
2 Гузенков П.Г. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1975.
3 Поляков В.С. Барбаш И.Д.Муфты Л.: Машиностроение, 1973.
4 Борисов A.M., Кислюк В.А., Левитов С.Д. Методическое пособие к курсовому проекту по общему курсу электропривода. Челябинск: ЧПИ, 1972.
5 Васильев В.Э. и др. Справочные таблицы по деталям машин. Т.1,2,3. 1966.
6 Чернавский С.А. и др. Проектирование механических передач, М.: Машиностроение, 1974.
7 Гузенков П.Г. Краткий справочник к расчётам деталей машин. М.: Высшая школа, 1964.
8 Зеленов А.Б. и др. Расчёты на прочность в машиностроении. T.I-III. М.: Машгиз, 1959.
9 Чернин И.М. и др. Расчёты деталей машин. Минск, 1978.
Название: Расчет динамических моментов
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа
Добавлен 12:57:27 04 декабря 2010 Похожие работы
Просмотров: 22
Комментариев: 13
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно Скачать
Угол наклона рычагов к горизонту, град, γ
Угловая скорость двигателя, рад/с, ω дв
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Ребятки, кто на FAST-REFERAT.RU будет заказывать работу до 26го мая - вводите промокод iphone, и тогда будете учавствовать в розыгрыше iphone xs)) сам только что узнал, что у них такие акции бывают (п.с. кстати не удивляйтесь что вас перекидывает на сайт с другим названием, так и должно быть)
Мне с моими работами постоянно помогают на FAST-REFERAT.RU - можете просто зайти узнать стоимость, никто вас ни к чему не обязывает, там впринципе всё могут сделать, вне зависимости от уровня сложности) у меня просто парень электронщик там какой то, тоже там бывает заказывает))
Спасибо, Оксаночка, за совет))) Заказал курсач, отчет по практике, 2 реферата и дипломную на REFERAT.GQ , все сдал на отлично, и нервы не пришлось тратить)
Я обычно любые готовые работы покупаю на сайте shop-referat.tk , и свои все там же на продажу выставляю, неплохой доп.заработок. А если там не нахожу то уже на referat.gq заказываю и мне быстро делают.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Курсовая работа: Расчет динамических моментов
Реферат по теме Лицензирование таможенной деятельности
Реферат по теме Крах теории Раскольникова
Какое Же Зеркало Жизни Наш Сочинение
Реферат: Интегрированные системы менеджмента
Контрольная Работа По Теме Моделирование И Формализация
Дифференциальная Диагностика Реферат
Социальное Обеспечение Семей С Детьми Курсовая Работа
Автор Эссе Миф О Сизифе
Реферат по теме Культура Византии после Крестовых походов
Реферат: How Useful Is The Psychoanaltic Perspective
Реферат: Локальная сеть Ethernet в жилом микрорайоне
Реферат: Культура Коми
Сочинения По Литературе По Авторам
Реферат по теме Наука и лженаука в современном российском обществе
Реферат по теме Расчет сетевой модели методом Форда (с программой)
Реферат На Тему Принципы Междурародного Права
Реферат: Анализ журнала "Теленеделя". Скачать бесплатно и без регистрации
Правление Александра 1 Сочинение
Реферат по теме Применение экспресс-методики системного анализа для организации
Реферат: Формування і функціонування корпоративних структур в економіці регіону
Контрольная работа: Российская культура XVII-XVIII веков
Доклад: Европейское право и Российское законодательство
Реферат: Угольная промышленность Сахалина