Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Московский государственный университет им.Н.Э.Баумана
Калужский филиал ФНК Факультет Кафедра ФН-5 РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту на тему:
Проектирование и исследование механизмов плунжерного насоса простого действия
Калуга ВВЕДЕНИЕ
Насос простого действия (рис. 37-1а) состоит из кривошипно-ползунного механизма 1,2,3, ползун 3 которого является плунжером насоса, совершающим возвратно поступательное движение в горизонтальном цилиндре 4 с автоматически действующими клапанами 5,6. Рабочий цикл такой установки совершается за один оборот кривошипа 1. При движении плунжера 3 вправо происходит всасывание жидкости в цилиндр при давлении, ниже атмосферного pmin
, и при движении поршня влево – нагнетание жидкости в трубопровод при давлении pmax
(см. индикаторную диаграмму рис. 37-1б). Коленчатый вал 1 кривошипно-ползунного механизма приводится во вращательное движение от электродвигателя 7 через планетарный редуктор с колёсами 8,9,10,11, водило 12 и муфту 13. Для обеспечения требуемой неравномерности движения коленчатого вала имеется маховик 14. Смазка подвижных соединений механизма установки осуществляется под давлением от масляного насоса 17 кулачкового типа (рис. 37-1в). Закон движения толкателя в пределах рабочего угла поворота кулачка
Исходные данные
№ п/п Наименование параметра
Обозначение
Размерность
Вариант Г
1 Средняя скорость поршня 3 насоса м/с 0,693 2 Число оборотов коленчатого вала об/мин 130 3 Отношение длины шатуна к длине кривошипа 1 - 4,86 4 Положение центра тяжести шатуна 2 - 0,24 5 Диаметр цилиндра 4 м 0,10 6 Давление плунжера 3 кГ/см2
22,0 кГ/см2
0,5 7 Вес шатуна 2 кГ 8,0 8 Вес поршня(плунжера 3) кГ 20,0 9 Момент инерции шатуна кГмсек2
0,016 10 Коэффициент неравномерности вращения вала 1 - 1/25 11 Угловая координата кривошипа для силового расчёта град 300 12 Число зубьев колёс - 14 - 27 13 Модуль зубчатых колёс 15-16 Мм 4 14 Угол наклона зуба для колёс 15-16 град 0 15 Число сателлитов в планетарном редукторе - 3 16 Передаточное отношение планетарного редуктора - 11,3
ЛИСТ 1.
I.
Проектирование эвольвентной зубчатой передачи
1.
Цель:
Выполнить геометрический расчет эвольвентной зубчатой передачи и изобразить картину зацепления колес. 2. Исходные данные: 3. Формулы для геометрического расчета: 1) Минимальное число зубьев: 2) Инволюта угла зацепления: 3) Коэффициент воспринимаемого смещения: 4) Радиусы делительных окружностей: 5) Радиусы основных окружностей: 6) Радиусы начальных окружностей: 7) Радиусы окружностей вершин: 8) Коэффициент уравнительного смещения: 9) Радиусы окружностей впадин: 10) Высота зуба: 11) Межосевое расстояние: aw
= 12) Толщины зубьев по делительным окружностям: 13) Толщины зубьев по окружностям вершин: 14) Коэффициент перекрытия: 4. Расчет - выполнен по программе, распечатка результатов прилагается. 5. Выбор коэффициента смещения х1
:
Коэффициент смещения первого колеса выбирается, исходя из трех условий: 1) Отсутствие подреза: 2) Отсутствие заострения: 3) Обеспечение плавности: Были построены графики зависимостей 6. Выбор масштаба: Высота зуба на чертеже 7. Построение картины зацепления: 1) Линия центров 2) Начальные окружности 3) Основные окружности 4) Делительные окружности 5) Окружности вершин 6) Построение эвольвенты: Эвольвента боковой поверхности зуба строится методом обкатывания прямой по основной окружности а) Раствором измерителя провести через отмеченные точки радиусы; б) Через точки положения производящей прямой; в) Тем же раствором измерителя на этих касательных отложить столько отрезков, каков номер касательной; г) Соединить плавной кривой полученные точки. 7) Построить ось зуба, для этого: по окружностям делительной 8) Если (
rb
-
rf
)>0,4
m
,
то из основания эвольвенты на основной окружности В данном расчете: 9) По построенным половинам зубьев сделать лекала. Первый зуб второго колеса построить, совместив соответствующее лекало с линией центров. Второй и третий зуб построить, определив шаг по формуле: В данном расчете: 8. Выполняется проверка, вписывается ли зуб, построенный методом обкатывания колеса по основной окружности инструмент. 9. Выполняется графическая проверка коэффициента перекрытия и Определяется погрешность по формулам: где 10. Выводы
: Выполнен геометрический расчет эвольвентной зубчатой передачи, назначены коэффициенты смещения П. Проектирование планетарного редуктора
1.
Цель
: Рассчитать числа зубьев колес планетарного редуктора по заданному передаточному отношению. 2. Исходные данные: Двухрядный планетарный редуктор с двумя внутренними зацеплениями, передаточное отношение 3. Подбор чисел зубьев колес методом сомножителей: 1) Передаточное отношение планетарного механизма: 2) Выражение дроби Необходимо выбрать один из возможных вариантов, удовлетворяющий всем условиям проектирования планетарных редукторов, а также наиболее подходящий по соображениям габаритности. 3) Проверка выполнения условия соосности: Для данногомеханизма Для данного расчета: 1 вар.: 2 вар.: 3 вар.: Получим: 2 вар.: 4+8=15-3 3 вар.: 8+16=30-6 4) Выполнение условия правильного зацепления: Для данного механизма внутренний зуб: 1 вар.: 2 вар.: 3 вар.: Тогда получим: 1 вар.: 2 вар.: 3 вар.: 5) Выполнение условия соседства: Для данного механизма должно выполняться неравенство: 6) Выполнение условия сборки: Для данного расчёта: Все проверки выполняются. Принимаем: Изображение схемы планетарного редуктора: Полагая, что модуль колес Масштаб: 5. Выполнение графического исследования - проверка передаточного отношения: 1) Обозначить характерные точки - оси колес и полюсы зацепления (А -
ось первого колеса, В -
полюс зацепления первого и второго колес, С - ось второго и третьего колес, D
-
полюс зацепления третьего и четвертого колес). 2) Характерные точки перенести на вертикальную ось радиусов и построить картину распределения линейных скоростей. Для этого провести отрезок ВВ'
произвольной длины, изображающий в масштабе скорость точки В; АВ' -
линия распределения скоростей первого колеса; точка D
-
мгновенный центр скоростей третьего колеса; B
'
D
-
линия распределения скоростей второго и третьего колес (блока сателлитов); СС -
изображает в масштабе скорость точки С; АС -
линия распределения скоростей водила Н.
3) Построить план угловых скоростей. Для этого провести горизонтальную линию угловых скоростей. Из полюса Р,
взятого на произвольном расстоянии КР
от линии угловых скоростей, провести лучи параллельные линиям распределения скоростей звеньев. отрезки Для данного расчета: 4. Выводы: Рассчитаны числа зубьев колес ЛИСТ 2.
Динамическое исследование основного механизма
1. Цель:
Рассчитать маховик, который обеспечит заданную неравномерность вращения механизма 2. Исходные данные: 1) Отношение длины шатуна к длине кривошипа: 2) Отношение расстояния от точки 3) Средняя скорость поршня: 4) Номинальное число оборотов вала электродвигателя: 5) Максимальное давление плунжера: 6) Минимальное давление плунжера: 7) Масса шатуна: 8) Масса поршня: 9) Момент инерции шатуна: 10) Момент инерции коленчатого вала (без маховика): 11) Маховой момент ротора электродвигателя: 12)Коэффициент неравномерности вращения коленчатого вала: 13) Маховой момент муфты: 14) Момент инерции редуктора, приведённый к валу: 3. Построение плана основного механизма: 1) Определение основных размеров звеньев механизма по заданным условиям (средняя скорость поршня, число оборотов коленчатого вала, отношение длины шатуна к длине кривошипа): Для данного расчёта : Для данного расчета: 2) Выбор масштаба: 3) Построение плана механизма в 12-и положениях: угловая координата кривошипа 4. Построение планов скоростей для всех 12-и положений: 1) Для каждого положения механизма построить план скоростей, задав произвольный постоянный отрезок 2) Вектор скорости точки С определить по векторной формуле: перпендикулярно 3) Вектор скорости точки 4) Построить проекции векторов скоростей точек 5. Построение диаграмм зависимостей аналогов скоростей точек механизма и передаточного отношения 1) Определить значения проекции аналога скорости точки 2) Определить значения аналога скорости точки 3) Определить значения проекции аналога скорости точки 4) Определить значения передаточного отношения 5) Значения, полученные для данного расчета, занесены в таблицу: Таблица № 1.
Положение механизма 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 35 48 50 37 20 0 -20 -37 -50 -48 -35 0 37 42 47 51 46 40 37 40 46 51 47 42 37 37 31 19 0 -17 -32 -37 -32 -17 0 19 31 37 50 45 28 0 26 43 50 43 26 0 28 45 50 0 0,056 0,077 0,082 0,059 0,032 0 -0,032 -0,059 -0,082 -0,077 -0,056 0 0,059 0,05 0,03 0 -0,027 -0,051 -0,059 -0,051 -0,027 0 0,05 0,03 0,059 -0,21 -0,19 -0,12 0 0,11 0,18 0,21 0,18 0,11 0 -0,12 -0,19 -0,21 0,059 0,067 0,075 0,082 0,074 0,064 0,059 0,064 0,074 0,082 0,075 0,067 0,059 6) Выбор масштабов для диаграмм: а) Масштаб для положений механизма: б) Масштаб для аналогов скоростей и их проекций на ось в) Масштаб для передаточного отношения 7) Построение диаграмм зависимостей аналогов скоростей точек механизма и передаточного отношения 8) Выбор масштаба: 9) Строится индикаторная диаграмма в соответствии с выбранным масштабом. 7. Построение графика зависимости проекции силы 1) В координатах 2) По полученным точкам построить график. 3) Расчет масштаба силы: Р
= 4) Выбор масштаба для положений механизма: В качестве динамической модели принимаем начальное звено - кривошип 1. Параметрами динамической модели являются приведённый момент сил 1) Построение графиков приведенных моментов сил: а) Определение суммарного приведенного момента сил для каждого из 12-ти положений механизма: б) Приведенные моменты в) Выбор масштаба: г) Полученные для данного расчета приведенные моменты сил занесены в таблицу № 2: Таблица№2. Полож Мех-ма 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -1570 -1570 -1570 -1570 -1570 -1570 17270 17270 17270 17270 17270 17270 мм 0 88 121 129 93 50 0 -553 -1019 -1416 -1330 -967 0 0 -8,8 -12,1 -12,9 -9,3 -5 0 -55,3 -101,9 -141,6 -133 -96,7 0 мм 4,6 3,92 2,35 0 -2,12 -4 -4,6 -4 -2,12 0 2,35 3,92 4,6 0,46 0,392 0,235 0 -0,212 -0,4 -0,46 -0,4 -0,212 0 0,235 0,392 0,46 д) По данным таблицы строятся графики зависимостей приведенных моментов сил от положения механизма Примечание: так как значения приведенных моментов 2) Построение графиков приведенных моментов инерции второй группы звеньев: а) Приведенные моменты инерции находятся из равенства кинетических энергий модели и механизма: б) Для звена 3: .
Для звена 2: приведённый поступательный момент инерции 2-го звена, в) Выбор масштаба: Таблица№3. Полож Мех-ма 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 0,06 0,12 0,13 0,07 0,02 0 0,02 0,07 0,13 0,12 0,06 0 0 60 120 130 70 20 0 20 70 130 120 60 0 0,028 0,036 0,045 0,053 0,044 0,033 0,028 0,033 0,044 0,053 0,045 0,036 0,028 28 36 45 53 44 33 28 33 44 53 45 36 28 0,0069 0,0057 0,0023 0 0,0019 0,0051 0,0069 0,0051 0,0019 0 0,0023 0,0057 0,0069 6,9 5,7 2,3 0 1,9 5,1 6,9 5,1 1,9 0 2,3 5,7 6,9 г) По данным таблицы строятся графики зависимостей приведенных моментов инерции второй группы звеньев от положения механизма д) График суммарного приведенного момента инерции второй группы звеньев 9. Построение графика суммарной работы: 1) Работа сил сопротивления определяется по формуле: Таким образом, график работы сил сопротивления строится методом графического интегрирования графика зависимости 2) Так как рассматривается установившееся движение, то выполняется равенство 3) График суммарной работы 3) Определение масштаба: 4) где OP- отрезок, используемый для интегрирования графика 10. График кинетической энергии второй группы звеньев: 1) График суммарного приведенного момента инерции второй группы звеньев 2) Определение масштаба: 11. Определение закона движения начального звена: 1) Так как суммарная работа всех сил, приложенных к механизму( 2) Закон движения ведущего звена определяется кинетической энергией первой группы звеньев. Кинетическая энергия всего механизма равна сумме кинетических энергий первой и второй групп звеньев: Положение механизма 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 35 102 167 183 116 58 35 58 116 183 167 102 35 0,18 0,51 0,8 0,9 0,58 0,3 0,18 0,3 0,58 0,9 0,8 0,51 0,18 Таблица №4. 12. Расчет размеров маховика. 1)Необходимый момент инерции звеньев первой группы, который обеспечит заданную неравномерность вращения (δ), рассчитывается по формуле: Имеющийся момент инерции: На основании равенства кинетических энергий Необходимо установить маховик, момент инерции которого определяется по формуле: 2) Определение размеров маховика Приведенный момент инерции обода можно рассчитать также по формуле: Рекомендуемое соотношение размеров: Плотности материала: стали - При расчете D необходимо учитывать соотношение: т.е. Предположим, что d = 0.9D,а b = 0.1D, материал – чугун: Соотношение (*) не выполняется, поэтому следует выбрать другие размеры. Пусть d=0.7D, b=0.3D, материал – чугун: Соотношение (*) не выполняется, поэтому следует выбрать другие размеры. Пусть d=0.9D, b=0.1D, материал –сталь: Соотношение (*) не выполняется, поэтому следует выбрать другие размеры. Пусть d=0.7D, b=0.3D, материал –сталь: Так как размеры маховика превышают размеры шатуна, то его устанавливаем на быстроходный вал. Таковым является входной вал редуктора. На основании равенства кинетической энергии : Предположим, что d = 0.9D, b = 0.1D, материал – чугун: Все необходимые условия выполняются, поэтому Определение масштаба:
|