Расчет динамических моментов (125372)

Посмотреть архив целиком

План


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



1 Описание исполнительного механизма и технологического процесса его работы


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.




2 Задание на курсовое проектирование


2.1 Кинематический анализ механизма


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:

1 - слиток;

2 - стол;

3 - штанга;

4 - трёхплечий рычаг;

5 - контргруз;

6 -шатун;

7 - кривошип;

8 - редуктор.





В таблице 1 приведены значения параметров для варианта 1.


Таблица 1

1

Вес слитка, кН, Gсл

30

2

Вес стола, кН, Gст

800

3

Вес контргруза, кН, Gгр

208

4

Длина слитка, м, Lсл

2,4

5

Расстояние ОзА, м, Lа

8,2

6

Длина стола, м, Lст

10

7

Радиус кривошипа, м, rкр

0,35

8

Длина шатуна, м, Lш

3,0

9

Радиус 1 го рычага, м, rl

0,65

10

Радиус 2 го рычага, м, r2

0,7

11

Радиус 3 го рычага, м, r3

1,7

12

Угол наклона рычагов к горизонту, град, γ

5

13

Число циклов в час, 1/ч, Z

170

14

Время работы, с, toб

8,4

15

Угловая скорость двигателя, рад/с, ωдв

75


По нагрузочной диаграмме угловой скорости (рис. 2) определим:

значение угловой скорости ωmax;

зависимость угловой скорости от угла поворота φ кривошипа;

вычислим передаточное число редуктора.

Разобьем нагрузочную диаграмму на участки I, II, III.

Участок I

Время изменяется в пределах

движение равноускоренное, угол поворота определим по формуле

, (1)

где:

εIугловое ускорение рад/с.,

t время в с.,

φугол поворота.

εI -находим из условия, что к моменту 0.1t, ω I = 0.7ωmax, Так как в начальный момент ω= 0 поэтому ω = ε t, следовательно

(2)

Уравнение вращательного движения на I участке примет вид

(3)

Угол поворота φ на участке I к моменту 0.1toб

(4)

Из выражения (3) выразим t.

, (5)

подставим в выражение (1) уравнение движения (5) и закон изменения угловой скорости (2), получаем

(6)

Отсюда:

(7)

Участок II

Время изменяется в пределах

,

движение равноускоренное, угловое ускорение определим по формуле

. (8)

Где:

ωизменение скорости за весь второй участок

1 ωmax - 0,7 ωmax = 0,3ωmax;

tизменение времени за весь второй участок

0,7toб - 0,1toб = 0,6toб.

Уравнение вращательного движения на этом участке

φ= φо+ ωо(t-to)+ ε(t-to)2 /2

φоугол поворота в начале участка II(конец участка I),

toначальный момент времени для участка II,

ωо скорость вращения в начале участка II.

Подставляя все значения, получаем

φ = 0,035ωmax toб+0,7 ωmax(t - 0,1toб)+ 0,5ωmax(t - 0,1toб)2/2toб (9)

Выражение (9)

при t=0,1toб (начало участка II) дает значение φ = 0,035ωmax toб

при t=0,7toб (конец участка II) дает значение φ = 0,545 ωmax toб

Закон изменения скорости на участке II примет вид

(10)

Подставим значение ω0=0,7ωmax и получим

(11)

Отсюда . Значение t подставим в выражение (9)

Из этого выражения выразим ωII

(14)

Участок III

Время изменяется в пределах

,

Так как движение равнозамедленное, отрицательное угловое ускорение определим по формуле

. (15)

Где:

ωизменение скорости за весь третий участок ∆ω = ωmax;

tизменение времени за весь третий участок t = 1 - 0,7toб.= 0,3 toб

Закон изменения скорости на участке III примет вид

(16)

Уравнение вращательного движения на этом участке

φ= φо+ ωо(t-to)+ εIII (t-to)2 /2

φоугол поворота в начале участка III(конец участка II), φ = 0,545 ωmax toб

toначальный момент времени для участка III, to = 0,7toб

ωо скорость вращения в начале участка III- ωо= ωmax.

Подставляя все значения, получаем

φ = 0,545 ωmax toб + ωmax(t - 0,7toб) - ωmax(t - 0,7toб)2/0,6toб (17)

Выражение (17)

при t = 0,7toб (начало участка III) дает значение φ = 0,545 ωmaxtoб

при t = toб (конец участка III) дает значение

φ= 0,545 ωmax toб+ 0,3ωmax toб - ωmax(0,09toб2)/0,6toб=0,695ωmaxtoб

Из выражения (16) выразим t

, (18)

и подставим в выражение (17). Преобразовывая, получим.

Из этого выражения выразим ωIII

(18)

Значение ωmax определим из выражения (17) при t = toб (конец участка III) φ=0,695ωmaxtoб. Полный оборот φ = выходной вал редуктора делает за toб=8,4с, поэтому ωmax= 2π/0,695 toб = 1,05рад/с

Передаточное число редуктора:

Где:

ωдв = 75-угловая скорость быстроходного вала редуктора, рад/с;

ωmax = 1,05-угловая скорость тихоходного (ведомого) вала редуктора, рад/с.


2.2 Построение нагрузочной диаграммы скорости как функции угла поворота кривошипа


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 30О и дополнительно включая точки перелома соответствующие углам поворота для t=0,1toб рассчитываем по формуле (4) т.е.

φ = 0,035ωmax toб = 0,035 * 1,05 * 8,4 = 0,309 рад=180*0,309 /π=18О

и для t=0,7toб рассчитываем по формуле (9) т.е.

φ = 0,545 ωmax toб=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 = 6Ои 12О.

ε и ω рассчитываем следующим образом:

при 0О φ ≤ 18О расчет ведем по выражениям (2)и (7) соответственно;

при 18О < φ ≤276 О расчет ведем по выражениям (8)и (14) соответственно;

при 276 О < φ < 360О расчет ведем по выражениям (15)и(20) соответственно.

Результаты рассчитанные в программе Mathcad 12 (приложение 1) сведены в таблицу 2.


3 Построение планов скоростей


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 VA 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

VВ = VА+ VВА.

При этом векторном уравнении неизвестны лишь модули векторов VА и VВА (здесь VВА - скорость точки В во вращательном движении звена ВА вокруг полюса А), следовательно, это уравнение можно решить графически.

Отложив в масштабе вектор VА([ра] перпендикулярен ОА), через конец этого вектора проведём прямую, перпендикулярную шатуну АВ. Из точки р проводим прямую, перпендикулярную звену QB в пересечении этих прямых получим точку В. Длины отрезков [рв] и [ав] в масштабе плана скоростей отражают скорость точки ВVВ и скорость точки В вокруг точки А - VВА соответственно.


Случайные файлы

Файл
83813.rtf
166315.rtf
55844.rtf
43233.rtf
176082.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.