МГТУ им. Баумана Кафедра РК-2

Курсовой проект по курсу теория машин и механизмов.

Проектирование и исследование механизмов плунжерного насоса простого действия.


Расчетно-пояснительная записка.

Вариант 37В






Студент :Шенгальс В.А.

Группа: МТ4-51

Консультант: Барышникова О.О.

Дата предъявления:

Дата зачета:

Подпись преподавателя:

2006

Реферат.


В данной работе производиться исследование работы механизмов плунжерного насоса. Проект состоит из расчетно-пояснительной записки и четырех графических листов.

На первом листе производится определение закона движения механизма, расчет требуемого момента инерции маховых масс, обеспечивающего заданную неравномерность вращения коленчатого вала двигателя. Приведено аналитическое выражение передаточных функций по скоростям и координатам.

На втором листе производиться исследование силового нагружения кривошипно-ползунного механизма двигателя. Приведены годографы сил в кинематических парах.

На третьем листе проведено проектирование зубчатой передачи привода распределительного вала. Приведена схема зацепления и схема станочного зацепления. Производиться кинематический расчет планетарного редуктора главной передачи.

На четвертом листе произведено конструирование кулачкового механизма масляного насоса по известному закону изменения ускорения. Приведен график угла давления в механизме.

























Техническое задание.



Проектирование и исследование механизмов насосом простого действия.


Определить основные размеры звеньев по заданным условиям (средняя скорость поршня, число оборотов коленчатого вала на холостом ходу).

Определить момент инерции маховых масс обеспечивающих заданный коэффициент неравномерности при установившемся режиме.

Построить диаграмму изменения угловой скорости коленчатого вала для установившегося режима работы.

Построить картину силового нагружения механизма.

Определить силовые факторы в кинематических парах при значении угловой координаты кривошипа 30.

Построить кинематические диаграммы движения толкателя.

Определить минимальные размеры кулачка из условия недопустимости заклинивания.

Построить диаграмму изменения угла давления в зависимости от поворота кулачка.

Спроектировать зубчатую передачу привода кулачкового механизма.

Спроектировать планетарный редуктор главной передачи.

























Краткое описание работы механизма


     Насос простого действия 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 (смотрите индикаторную диаграмму).

     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. Закон движения толкателя в пределах рабочего угла поворота кулачка jраб .Вращение кулачка 17 осуществляется от кривошипа 1 через корригированные зубчатые колеса 15 и 16 с неподвижными осями вращения.





ц/п

Наименование параметра

Обозначение

Единица СИ

Численные значения для вариантов



В



1

Средняя скорость поршня 3 насоса

Vср

м/с



0,40



2

Число оборотов коленчатого вала 1

n1

с-1



0,84



3

Отношение длины шатуна к длине кривошипа 1

lAB/lOA



4,70



4

Положение центра тяжести шатуна 2

lAS2/lAB



0,30



5

Диаметр цилиндра 4

d

м



0,16



6

Давление плунжера 3

Pmax

МПа



0,85



Pmin

МПа



0,04



7

Вес шатуна 2

G2

Н



140



8

Вес поршня (плунжера 3)

G3

Н



280



9

Положение центра тяжести звена 3

lBS3

м



0,25



10

Момент инерции шатуна

JS2

кг· м2



0,32



11

Коэффициент неравномерности вращения вала 1



1/19



12

Момент инерции коленчатого вала (без маховика)

J'O1

кг· м2



0,038



13

Маховой момент ротора электродвигателя 7

Н· м



0,145



14

Маховой момент муфты 13

кг· м2



0,03



15

Момент инерции редуктора, приведенный к вала 1

кг· м2



0,25



16

Угловая координата кривошипа для силового расчета

1

град



270



17

Рабочий угол поворота кулачка

раб

град



280



18

Число зубьев колес 3

z15



9



z16



12



19

Угол наклона зубьев для колес 15-16

град



20



20

Модуль зубчатых колес 15-16

m

мм



5,0



21

Число сателлитов в планетарном редукторе

K



3



22

Передаточное отношение планетарного редуктора

u8-12



14,6



23

Ход плунжера 17" маслянного насоса 17

h

м



0,016



24

Угол давления в кулачковом механизме 17

[ ]

град



26



25

Угол рабочего профиля кулачка

раб

град



360



26

Радиус скругления плунжера по отношению к r0

/r0



0,25



Таблица 1.1



На первом листе будет приведен кинематический расчет механизма, определение его основных размеров и т.д. Итогом первого листа будет определение приведенного момента и углового ускорения первого звена механизма.










1. Проектирование основного механизма и звена приведения.

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 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.








Передаточные функции вычисляем при помощи плана скоростей, построенного на отдельном листе.






Планы скоростей.



Передаточные функции. Таблица 1.2


,˚

(№ поз.)

(0)

30°

(1)

60°

(2)

90°

(3)

120°

(4)

150°

(5)

180°

(6)

210°

(7)

240°

(8)

270°

(9)

300°

(10)

330°

(11)

VQc


0


0,06

0,115

0,12

0,079

0,04

0

0,04

-0,079

-0,12

-0,115

-0,06


VQS2


0,079

0,081

0,115

0,12

0,107

0,081

0,079

0,081

0,107

0,12

0,115

0,081

U2-1


-0,21

-0,185

-0,104

0

0,108

0,185

0,21

0,185

0,108

0

-0,104

-0,185



Определение приведенного момента инерции звеньев.


В соответствии с определением приведенного момента инерции вычисляется приведенный к кривошипу момент инерции. На графическом листе 1 приведены графики приведенного момента шатуна, ползуна, суммарного приведенного момента инерции второй группы звеньев.



Суммарный приведенный момент инерции равен сумме трех предыдущих.



Таблица 1.3

Величина

Раз­мер­ность

Положение механизма

0,12

1,11

2,10

3,9

4,8

5,7

6

0

0,141

0,370

0,403

0,236

0,064

0

0,087

0,123

0,185

0,201

0,160

0,110

0,087

0,014

0,010

0,003

0

0,0037

0,011

0,014

0,101

0,274

0,558

0,604

0,399

0,185

0,101



Определение приведенного момента сил сопротивления.

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.

Индикаторная диаграмма давлений перестраивается в график сил сопротивлений, учитывая площадь поршня.


Таблица 1.4

,˚

(№ поз.)

(0)

30°

(1)

60°

(2)

90°

(3)

120°

(4)

150°

(5)

180°

(6)

210°

(7)

240°

(8)

270°

(9)

300°

(10)

330°

(11)

MПР



0


-57,51

-93,15

-97,2

-74,52

-38,88

0

-827,5

-1586

-2069

-1983

-1224

Определение работы сил сопротивления.

После построения графика приведенного момента сил сопротивления, строим график работы сил сопротивления. Для этого интегрируем график приведенного момента сил сопротивления графическим способом. Выберем отрезок ОК равным 50 мм и проинтегрируем.

После получения графика работы рассчитаем его масштаб



После построения графика работы сил сопротивления, строим суммарный график работы.


Задачей первого листа является определение закона движения звена приведения одномассной динамической модели. За звено приведения в курсовой работе принимают кривошип поршневой машины, так как именно закон движения кривошипа нас интересует.


В первом приближении графическая зависимость кинетической энергии первой группы звеньев, построенная в масштабе графика суммарной работы может быть принята за графическую зависимость угловой скорости кривошипа, построенная в соответствующем масштабе.


Рассчитаем по формуле:

После этого мы можем рассчитать масштаб для угловой скорости:



Рассчитаем угловое ускорение кривошипа в положении координаты =270





Движущий момент по данным первого листа равен: Мдв=157 Н*м
























2.Силовой расчёт механизма


2.1 Начальные данные.


Силовой расчет механизма проводится для одного положения, зада­ваемого числовым значением угловой координаты начального звена,

1=270

Угловая скорость и ускорение равны соответственно:

1= -1.82 с-2

Геометрические параметры механизма: LOA=0.12 м LAB=0.564 м

Сила, действующая на механизм в этом положении: F = 17200 H

Вес звена 2 и 3: G2=140 H G3=280 H


2.2 Построение кинематической схемы механизма.


На листе вычерчиваем схему механизма, выбрав масштаб построения,

l =250 мм/м

Тогда lОА=30 мм lАВ=141мм las2=47мм.



2.3 Нахождение скоростей точек механизма.


Рассматриваем Звено 1: VA=1LOA=5,22∙0.12=0,626 м/с


Рассматриваем Звено 2-3:

будем строить план скоростей в масштабе V=50

Из построения находим: