Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени

государственный технический университет им. Н.Э.Баумана








Факультет “Робототехники и комплексной автоматизации”


Кафедра “Теории механизмов и машин”





РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА



К курсовому проекту на тему:


Проектирование и исследование механизмов

плунжерного насоса простого действия”

Задание №37г





Студент_____________Симонов М.М. Группа Э6-51


Руководитель проекта______________Каганов Ю.Т.











Москва – 2004 г.


Техническое задание

Проектирование и исследование механизмов

плунжерного насоса простого действия


Краткое описание работы механизма.


Рис 1 Схема плунжерного насоса

     Насос простого действия Рис 1состоит 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 (смотрите индикаторную диаграмму Рис 2).

     Рис 2 Индикаторная диаграмма

Коленчатый вал 1 кривошипно-ползунного механизма приводится во вращательное движение от электродвигателя 7 через планетарный редуктор с колесами 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 3). Закон движения толкателя в пределах рабочего угла поворота кулачка φраб .Вращение кулачка 17 осуществляется от кривошипа 1 через корригированные зубчатые колеса 15 и 16 с неподвижными осями вращения.




Рис 3 Кулачковый механизм


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1


Наименование параметра


Обозначения


Размерность


Вариант Г

1

Средняя скорость поршня 3 насоса

vcр

м/с

0.693

2

Частота вращения коленчатого вала 1

f1

с-1

2.17

3

Отношение длины шатуна к длине кривошипа 1

lAB/lAO

------

4.86

4

Положение центра тяжести шатуна 2

lAS2/lAB

------

0.24

5

Диаметр цилиндра 4

d

м

0.10

6

Давление плунжера 3

МПа

22

МПа

0.4

7

Вес шатуна 2

G2

Н

80

8

Вес поршня (плунжера 3)

G3

Н

200

9

Положение центра тяжести звена 3

lB3

м

0.17

10

Момент инерции шатуна

Js2

кг*м2

0.16

11

Коэффициент неравномерности вращения вала 1

δ

-----

1/25

12

Момент инерции коленчатого вала (без маховика)

J01

кг*м2

0.030

13

Маховой момент ротора электродвигателя 7

GD2

Н*м


0.39


кг*м2

0.0097

14

Маховой момент муфты 13

(GD2) 1

Н*м


0.07

кг*м2

0.0175

15

Момент инерции редуктора приведенный к валу 1

кг*м2

0.18

16

Угловая координата кривошипа для силового расчета

град

300

17

Число зубьев колес

Z15

------

14

Z16

------

27

18

Модуль зубчатых колец 15 и 16

m

мм

4.0

19

Угол наклона зуба для колес 15-16

β

град

0

20

Число сателлитов в планетарном редукторе

к

-----

3

21

Передаточное отношение планетарного редуктора

u8-12

-----

11.3

22

Ход плунжера 17 масляного насоса 17

h

м

0.010

23

Угол давления в кулачковом механизме 17

град

28

24

Угол рабочего профиля кулачка

φраб

град

330

25

Радиус скругления плунжера по отношению к ro

ρ/r0


-----

0.2





1.Проектирование основного механизма


1.1 Определение закона движения механизма.

Расчет производиться с целью определить основные размеры кривошипно-шатунного механизма, определить момент инерции маховых масс обеспечивающий заданную неравномерность хода. Используется метод моделирования системы одномассовой моделью. В качестве звена приведения принимается коленчатый вал двигателя (кривошип 1).

1.1.1 Определение основных размеров механизма.


Для того чтоб сделать возможным дальнейший кинематический расчет необходимо определить основные размеры механизма по заданным параметрам (средняя скорость поршня на холостом ходу и количество оборотов коленчатого вала на холостом ходу).

Определяется время одного оборота Т.




Ход поршня равняется удвоенной длине кривошипа.



Используя определение средней скорости производиться определение длины кривошипа.





По заданной относительной длине определяется длина шатуна.



1.1.2 Аналитическое вычисление передаточных функций методом векторных контуров.

Составляются векторные контуры AB, ABC, ABS2. Аналитические выражения приведены в Приложении 1. На листе 1 приведены графики зависимостей передаточных функций от угла поворота кривошипа, в приведенной таблице 1.1 значения возможных скоростей и передаточных функций.






Контур АВ

направлен вдоль отрезка входного звена , а угол его наклона принят в качестве обобщенной координаты

дифференцируя их по ,запишем



Контур АВС

В

С А


тогда




Контур АВS2


В

С А


дважды продифференцируем




таблица 1.1


0

1

2

3

4

5

6

0

-0,047

-0,075

-0,08

-0,075

-0,047

0

-0.206

-0.179

-0.104

0

0.104

0.179

0.206

0.061

0.068

0.074

0.08

0.074

0.068

0.061



1.1.3. Построение графика приведённого момента.

Чтобы упростить определение закона движение механизма, заменяется реальный механизм одномассовой динамической моделью и находится приложенный к ее звену суммарный приведенный момент:

.

На корпусе двигателя установлен ряд вспомогательных систем и устройств таких как системы смазки, охлаждения и.т.д. дополнительные потери возникают из за трения в подшипниках, на стенках цилиндра, взбалтывания масла. Из-за постоянного характера этих потерь приведенный момент сил сопротивления предполагается постоянным.

Приведённый момент, заменяющий силу сопротивления FС, определяется в каждом положении механизма по формуле:


.

Знак определяется знаком , т. к.