Выбор и обоснование кинематической схемы гидропульсационной машины - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Выбор и обоснование кинематической схемы гидропульсационной машины

Описание гидропульсационной машины, предназначенной для испытаний осевыми нагрузками. Проведение синтеза механизма с учетом заданных параметров. Произведение силового расчёта, выбор двигателя и проведение динамического исследования машинного агрегата.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

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.
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.
В качестве исходных данных заданы технические характеристики механизма:
· Коэффициент изменения средней скорости Kv=1.1
· Число оборотов кривошипа n=30 об/мин.
· Максимальная сила давления Pmax=3кН
Коэффициент неравномерности вращения д = 0.15;
1.1.4 Выбор критериев синтеза исполнительного механизма
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.
Коэффициент передачи внутренних сил в группе ВВВ:
Коэффициент передачи внутренних сил в группе ВВП:
Коэффициент изменения средней скорости:
Коэффициент передачи внутренних сил в группе ВПВ:
Коэффициент передачи внутренних сил в группе ВВП:
Коэффициент изменения средней скорости:
Выберем первый прототип, тк его габариты оказались меньшими.
2.4 Оценка внешней виброактивности исполнительного механизма и уравновешивание механизма
При движении машины помимо статических усилий возникают динамические усилия, которые передаются на стойку (корпус) машины. Эти динамические усилия, будучи переменными по модулю и направлению, передаются на фундамент, вызывая ряд нежелательных явлений вибрационного характера.
Условием полного внешнего внешнего уравновешивания является равенство нулю главного вектора и главного момента реакций в опорах относительно произвольного центра приведения. Если при этом активные силы уравновешены, то задача внешнего уравновешивания механизма сводится к уравновешиванию главного вектора и главного момента сил инерции его подвижных звеньев.
Уравновешивание можно произвести двумя способами:
1. Установка противовесов на звенья.
Этот способ позволяет полностью уравновесить главный вектор сил инерции, но, как следствие установки противовеса, подвижные звенья механизма нагружены значительными массами.
2. Установка вращающихся противовесов.
Этот способ наиболее часто используется. В результате использования этого способа уравнивается одна гармоника главного вектора сил инерции.
Определим главный вектор сил инерции
Определим приведенный момент инерции:
Мерой внешней виброактивности механизма при внутренней рабочей нагрузке является главный вектор сил инерции. В цикловых механизмах он является периодической функцией и может быть разложен в сходящийся ряд Фурье, представляющий собой сумму эллиптических гармоник.
Для упрощения расчетов раскладывается в ряд Фурье с точностью до пяти гармоник:
Чтобы уравновесить данный механизм необходимо поставить противовесы, предварительно сосчитав их массы и начальные углы установки
Установим 2 вращающихся противовеса, чтобы выполнялось условие:
- углы установки противовесов при =0.
Запишем проекции векторов на оси x,y:
Приравняем коэффициенты при и (считаем, что радиусы установки противовесов равны радиусу кривошипа ):
На рис. 3.1 показана схема установки противовесов.
На рис. 3.6. показан годограф сил инерции.
В данном случае установка противовесов нецелесообразна, тк годограф изменился несильно
В курсовом проекте используем электрический двигатель постоянного тока независимого возбуждения. Такой двигатель имеет линейную статическую характеристику, что упрощает расчет установившегося режима и режима разбега.
Двигатель выбираем по необходимой мощности, т.е. такой мощности, которая требуется для того, чтобы механизм, испытывающий воздействие заданных сил, совершал требуемые движения.
В результате расчета на ЭВМ было получено значение необходимой потребной мощности:
Этой мощности соответствует двигатель 2ПН100L, обладающий следующими характеристиками:
Найдем номинальный момент на двигателе:
Число оборотов в минуту на холостом ходу:
Электромагнитная постоянная времени
Крутизна статической характеристики двигателя
Поскольку вал двигателя вращается быстрее чем кривошип, необходимо использовать передаточный механизм, в качестве которого будем использовать планетарный редуктор.
На рис. 4.1 показана схема редуктора.
Данная схема редуктора может обеспечить передаточное число от 30 до300.
Динамическое исследование машинного агрегата
3.1 Задачи динамического исследования
Задачей динамического исследования машины является определение закона движения входного звена исполнительного механизма с учетом динамических свойств приводного двигателя, движущего момента и динамической нагрузки в приводе , а также оценка неравномерности вращения входного звена и проверка перекладки зазоров в приводе, улучшение динамических показателей качества машины.
3.2 Построение динамической и математической модели машины и выбор передаточного механизма
Машина включает в себя двигатель, передаточный и исполнительный механизм.
Динамический расчет машинного агрегата связано с определением и исследованием стационарного решения дифференциальных уравнений:
q - обобщенная координата, в качестве которой выбран угол поворота входного звена исполнительного механизма
- приведенный момент сил сопротивления
приведенная динамическая характеристика двигателя:
- крутизна статической характеристики двигателя
- номинальная скорость ротора двигателя,
В итоге в уравнении остаются две неизвестные величины - движущий момент и угол поворота кривошипа с его производными. Для решения уравнения движения необходимо задать дополнительное соотношение между этими неизвестными.
Уравнение, устанавливающее связь между движущим моментом и скоростью двигателя, есть уравнение механической характеристики двигателя.
Исходя из вышесказанного, можно записать следующую систему дифференциальных уравнений:
Второе выражение в системе называется динамической характеристикой двигателя. Параметр ф называется электромагнитной постоянной времени. Параметр называется крутизной характеристики двигателя. Чем больше крутизна двигателя, тем слабее изменение нагрузки влияет на величину угловой скорости.
3.3 Определение коэффициентов уравнения движения машины
Определение приведенного момента инерции производится через определение кинетической энергии всего механизма:
Производная приведенного момента инерции:
Полученная функция раскладывается в ряд Фурье с точностью до пяти гармоник:
Построим график зависимости приведенного момента инерции от угла поворота кривошипа
Построим график зависимости производной приведенного момента инерции от угла поворота кривошипа
Приведенный момент сил сопротивления
Приведенный момент сил сопротивления определяется как коэффициент при вариации обобщенной координаты в выражении для возможной работы активных сил сопротивления (рабочей нагрузки и сил тяжести), составим выражение для нахождения сил сопротивления:
В ряд Фурье с точностью до пяти гармоник также раскладывается момент сил сопротивления:
Построим график зависимости производной приведенного момента инерции от угла поворота кривошипа
3.4 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
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:
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:
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:
3.5 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:
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.
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.
- корень характеристического уравнения
Константу С найдем из начальных условий:
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.
3.7 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
После улучшения присутствует перекладка зазоров в приводе поставим тормозную колодку
Оставляем двигатель данной мощности
Перекладка зазоров, после установки тормозной колодки исчезла
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.
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.
3. Кожевников С.Н., Есипенко Я.И., Раскин Я.М. Механизмы. - М.: Машиностроение, 1965. - 1060 с.
4. Крайнев А.Ф. Механика. Фундаментальный словарь. - М.: Машиностроение, 2000. - 904 с.
5. 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.
6. Пейсах Э.Е., Нестеров В.А. Система проектирования плоских рычажных механизмов. М.: Машиностроение, 1988. - 232 с.
Задачи и методы динамического синтеза и анализа машинного агрегата. Описание определения кинематических характеристик рычажного механизма. Определение работы сил сопротивления, истинной угловой скорости звена приведения, момента инерции маховика. курсовая работа [1,4 M], добавлен 25.11.2010
Структурный и динамический анализ рычажного механизма. Расчет масштаба кинематической схемы. Построение диаграммы приращения кинетической энергии машинного агрегата, звеньев рычажного механизма. Расчет параметров зубчатой передачи, межосевого расстояния. курсовая работа [853,6 K], добавлен 15.05.2013
Понятие редуктора как механизма, состоящего из зубчатых или червячных передач, выполненного в виде отдельного агрегата и служащего для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Назначение редуктора. Требования, предъявляемые к редукторам. курсовая работа [4,1 M], добавлен 03.01.2010
Выбор и сравнение прототипов по ряду критериев. Геометрический и кинематический анализ механизма двухцилиндрового поршневого компрессора. Определение силовых и кинематических характеристик механизма. Динамическое исследование машинного агрегата. курсовая работа [1,4 M], добавлен 20.09.2012
Что такое зубчатая передача. Назначение редуктора. Разработка кинематической схемы машинного агрегата. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода. Выбор материала зубчатой передачи. Расчет зубчатых передач редуктора. Технический уровень редуктора. курсовая работа [57,6 K], добавлен 23.11.2009
Рассмотрение конструктивных параметров узла машины. Расчет размерной цепи. Выбор шлицевого соединения, параметров зубчатых венцов, подшипников, втулки, упорных колец, крышек подшипника, звездочки и параметров шпоночного соединения, крепежных элементов. контрольная работа [39,3 K], добавлен 26.09.2014
Автоматизация электропривода (АЭП) прессовой секции бумагоделательной машины. Технологический процесс: выбор и расчет АЭП, подбор комплекса технических и программных средств. Разработка схемы человеко-машинного интерфейса; математическое описание. курсовая работа [854,6 K], добавлен 10.04.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Выбор и обоснование кинематической схемы гидропульсационной машины курсовая работа. Производство и технологии.
Реферат На Тему Влияние Экологии Водоемов На Биологическое Разнообразие Фауны
Планирование Кадровых Издержек Реферат
Реферат: Классификация запасов ресурсов нефти и газа. Скачать бесплатно и без регистрации
Гигиена И Санитария Реферат
Контрольная работа по теме Эмоции и учебный процесс
Курсовая работа по теме Расчет показателей экономической эффективности реконструкции зоны ТО-2
Реферат На Тему Концепт Культуры
Сочинение На Тему Конфликт Медный Всадник
Реферат: Рыбушкино, деревня
Реферат По Физкультуре На Тему Баскетбол Краткое Содержание
Реферат: Разработка подсистемы вывода в диагностической экспертной системе
Реферат: Аудит расчетов по кредитам и займам
Управление Персоналом Функции Управления Персоналом Реферат
Реферат по теме Концепція інтелектуальної мережі
Курсовая работа по теме Банковская система Российской Федерации
Строительство Автомобильных Дорог Курсовая Работа
Реферат по теме Современное состояние и охрана атмосферы
Кредитование физических лиц
Реферат: Великие экономисты России
Пособие по теме Формирование и совершенствование первоначальных навыков игры на виолончели (постановка правой и левой рук)
Учет расчетов с поставщиками - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Использование занимательных игр в развитии познавательного интереса младших школьников на уроках математики - Педагогика дипломная работа
Особенности организации трудового воспитания детей в ДОУ - Педагогика дипломная работа