Техническое задание.

Проектировани и исследование механизмов мембранного насоса.


Мембранный насос предназначен для откачки жидкости с небольших глубин. Мембрана 14 насоса приводится в действие от электродвигателя 1 через зубчатую передачу 2-3, планетарный редуктор 4-5-6-7-8 и шестизвенный рычажно-ползунный механизм 9-10-11-12-13.

Характер изменения давления в цилиндре насоса представлен индикаторной диаграммой. Приведенный момент двигателя при запуске можно принять постоянным. Для смазки подвижных соединений механизма используется плунжерный насос с кулачковым приводом 15-16. Закон изменения ускорения толкателя 10 в пределах угла поворота кулачка 15 представлен на рисунке.

Примечания: 1. Шестизвенный механизм проектируется по заданным коэффициенту изменения скорости штока 13, углам размаха и , длинам звеньев , и размерам a и b.

2. Давление всасывания принять равным атмосферному.

3. Запуск установки осуществляется с позиции кривошипа при =0.

4. Центры масс звеньев расположены: для звена 9 – в точке О; для звена 11 – в точке С; для звеньев 10 и 12 – посередине их длин.

5. Геометрический расчет зубчатой передачи произвести для зубчатых колес 2-3.




Исходные данные

Таблица1

Наименование параметров

Обозначение

Размерность

Числовое значение

1

2

3

6

7

1

Коэффициент изменения средней скорости штока 13

1,2

2

Углы крайних положений звена BD

град

65

град

115

3

Расстояние

a

м

0,05

4

Расстояние

b

м

0,07

5

Длина коромысла BC

м

0,32

6

Длина звена CD

м

0,7

7

Длина звена DE

м

0,22

8

Скорость вращения электромотора

об/мин

975

9

Скорость вращения кривошипа при установившемся движении

об/мин

45

10

Масса кривошипного вала с маховиком

кг

10

11

Масса шатуна

кг

6

12

Масса звена BD

кг

9

13

Масса звена DE

кг

6

14

Масса мембраны 14 со штоком 13

кг

3

15

Моменты инерции вала 9 с маховиком

кг·м

0,0981

16

Моменты инерции относительно центров масс


Звена AB

кг·м

0,2943

Звена BD

кг·м

0,0687

Звена DE

кг·м

0,0984

17

Маховой момент ротора электродвигателя

кг·м

0,36

18

Сумма моментов инерции планетарного редуктора и колес 2,3, присоединенных к валу 9

кг·м

1,9031

19

Давление в цилиндре (при нагнетании)

Па

1,0791·105

20

Диаметр цилиндра

D

м

0,26

21

Максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме

град

35

22

Угловая координата для силового расчета

град

5

23

Ход толкателя кулачкового механизма

h

м

0,08

24

Число оборотов кулачка

об/мин

100

25

Угол рабочего профиля кулачка

град

170

26

Модули колес 2, 3

m

мм

6

27

Число зубьев колес 2, 3

11/22

28

Число сателлитов в редукторе

K

3

29

Движущий момент электродвигателя, приведенный к валу 9

Н·м

294,3

2.Проектирование основного механизма и определение законов его движения.


Постановка задачи:

  1. Определение основных размеров звеньев механизма по заданным условиям.

  2. Определение закона движения механизма при неустановившемся режиме (построение диаграмм изменения угловой скорости и углового ускорения звена приведения за время работы механизма).

  3. Построение диаграммы времени движения.


2.1 Определение размеров механизма.

Проектирование кривошипно-коромыслового механизма будем проводить по известному коэффициенту изменения средней скорости выходного звена. Все необходимые данные для проектирования представлены в таблице 2:

Таблица 2

Длина коромысла

м

0,4

Координаты коромысла в крайних положениях

град

γ1­=75

γ 2­=105

Расстояние a

м

0,12

Коэффициент изменения средней скорости штока KV

-

1,1


Кривошип вращается равномерно, то есть ω=const. Разность γ 1- γ 2=β определяет угловой ход (угол качания коромысла) звена 11. За время прямого хода кривошип повернётся на угол (180+θ), а за время обратного хода на угол (180-θ), где угол θ равен углу BOB”.

Следовательно

Откуда находим выражение для θ:

Дальнейшее решение основано на теореме геометрии, согласно которой вписанный в дугу окружности угол равен половине центрального угла, опирающегося на ту же дугу. Для этого построим равнобедренный треугольник BCB”, в котором угол BCB”=2θ

Окружность с радиусом