24





Московский, ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени

государственный технический университет им. Н. Э. Баумана




Факультет РК .


Кафедра Теория механизмов .





РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


к курсовому проекту на тему :


Проектирование и исследование

механизмов ДВС компрессорной установки.





Студент (Гусев А.Н.) Группа РК6-52


Руководитель проекта (Тарабарин В.Б.)














1998 г.




Аннотация к РПЗ


Расчетно-пояснительная записка состоит из 26 страниц, 6 рисунков, 5 таблиц.

Расчетно-пояснительная записка содержит динамический расчет двигателя передвижной компрессорной установки с учетом заданного коэффициента неравномерности вращения кривошипа . Расчет включает определение закона движения основного механизма, силовой расчет основного механизма, расчет и исследование зубчатой передачи и планетарного механизма, расчет кулачкового механизма.
































Содержание


1. Техническое задание ................................................................... cтр. 4

1.1. Назначение, функциональная схема, принцип работы...... cтр. 4

  1. Исходные данные .................................................................. cтр. 5

2. Проектирование основного рычажного механизма и

определение его закона движения...................................................стр. 7

2.1. Определение размеров основного рычажного механизма...стр.7

2.2. Силы и моменты, действующие на механизм.................... стр. 8

2.3. Выбор динамической модели механизма.............................. стр. 8

2.4. Метод приведения сил и моментов................................….. стр. 9

2.5. Метод приведения масс и моментов инерции.................. стр. 10

2.6. Определение передаточных функций скоростей.............. стр.11

2.7. Приведение сил и моментов............................................... стр.11

2.8. Приведение масс и моментов инерции...............................стр. 12

2.9. Построение графика суммарного работы А................стр. 13

2.10. Построение графиков кинетической энергии...............стр. 13

  1. Нахождение необходимого момента инерции маховых масс................................................................................………...стр.15

  1. Определение момента инерции и размеров дополнительной маховой массы (маховика)........................…………………........стр.15

2.13. Построение графика угловой скорости............................стр.16

2.14 Определение фактического коэффициента неравномерно­сти вращения кривошипа..…………………………...................................стр.16

3.силовой расчет механизма....………............................................стр.16

3.1.Исходные данные....................................................................стр.16

3.2. Определение ускорений центров масс и угловых ускорений……………..........................................................................стр.17

3.3. Определение главных векторов сил инерции.................стр.17

4. Проектирование зубчатой передачи.........................................стр.18

4.1. Исходные данные...................................................................стр.18

4.2. Последовательность расчета зубчатой передачи.......стр.18

  1. Выбор коэффициента смещения x1 с учетом

качественных показателей работы зубчатой передачи......стр.20

5. Проектирование планетарного редуктора...............................стр.20

5.1. Исходные данные..….............................................................стр.20

5.2. Некоторые особенности расчета заданной схемы..........стр.21

5.3. Условия, которым должны удовлетворять зубья колес..стр21

5.4. Выбор чисел зубьев планетарного редуктора..................стр.21

6. Проектирование кулачкового механизма..................................стр.21

6.1. Исходные данные..................................................................стр.21

6.2. Построение кинематической диаграммы и расчет масштабов построения.……………………………………………………………….стр.22

6.3. Получение начального радиуса кулачка..............................стр.22

6.4. Построение центрового и конструктивного профилей кулачка......................................................................……………….....стр.23

  1. Построение графика изменения угла давления..............стр.23

7. Заключение.....................................................................................стр.23

8. Список литературы..…................................................................стр.24

9. Приложение 1…..............................................................................стр.25








































1. Техническое задание


1.1. Назначение, функциональная схема,

принцип работы


ДВС – компрессорная установка,предназначенная для перекачки газов , представляет V-обрназную поршневую машину, у которой слева расположен цилиндр двигателя внутреннего сгорания (3), а справа – цилиндр комрессора (5).Угол развала осей цилиндров равен 90 градусов. Кривошипно-ползунный механизм 1-2-3 и 1-4-5 обоих цилиндров одинаков , а диаметры поршней – разные.

Рис. 1





Рабочие процессы в цилиндрах , протекающие при различных значениях максимального давления РД > РК , соответствуют одному обороту коленчатого вала. При движении поршня 3 двигателя вниз происходит расширение продуктов сгорания и давление в цилиндре

Снижается от РДМАХ до РДI , при движении вверх – всасывание и сжатие. При этом поршень компессора 5 идет вначале вниз, всасывая газ, а затем, вверх, сжимая его до РКМАХ и нагнетая в резервуар. Характер изменения давления в цилиндрах по ходу поршней 3 и 5 представлен индикаторными диаграммами ДВС и комрессора (рис. 2 ).Для поддержания установившегося режима должно выдерживаться равенство работ в левом и правом цилиндрах, которое обеспечивается за счет выбора соответствующей величины





Рис. 2


1.2. Исходные данные


Таблица 1



Наименование величины

Обозначение

Значение


Величины

единицы


Частота вращения коленчатого вала

n1

с-1

12,5

Средняя скорость поршня 5

Vcp

м/с

6

Относительное положение центра масс шатуна 2



-


0,3


Отношение длины кривошипа 1 к длине шатуна 4


-


4,08

Относительное положение центра масс шатуна 4


-


0,4

Диаметр цилиндра ДВС

D3

м

0,125

Диаметр цилиндра компрессора


D5


м


0,23

Максимальное давление в цилиндре компрессора

Pkmax

МПа

1,18

Масса шатуна 2 и 4

m2=m4

м

12

Масса поршня 3

m3

м

10

Масса поршня 5

m5

м

15

Коэффициент неравномерности вращения валов 1 и 1

-

1/100

Момент инерции шатуна относительно оси проходящей через центр масс


J2S =J4S


кг*м2


0.32

Момент инерции коленчатого вала

J1S

кг*м2

0,1

Механический КПД двигателя

Компрессора




д


-

0,84


0,77


Момент инерции вращающихся звеньев,приведенный к звену 1

Jгпр

кг*м2

1,25

Угловая координата для силового расчета



град

30

Угол рабочего профиля кулачка

p

град

188

Ход толкателя кулачка

h

м

0.01

Максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме

[v]

град

30

Внеосность толкателя кулачкового механизма

е

м

0

Отношение ускорений толкателя

a1/a2

-

2

Передаточное отношение планетарного редуктора

U1H

-

28

Угол наклона линии зуба колес

6 и 7

град

16

Число зубьев колес

Z12

Z13

-

-

10

20

Модуль зубчатых колес передачи и планетарного редуктора

M

мм

0.004

Число сателлитов планетарного редуктора

K

-

3






2. Проектирование основного рычажного механизма и определение его закона движения


2.1. Определение размеров основного

рычажного механизма


Размеры основного рычажного механизма определяем графически. В качестве исходных данных имеем частоту вращения коленчатого вала, среднюю скорость поршня 5 и отношение длин шатуна и кривошипа l=lOA/lAB.

Так как время одного оборота вала равно 1/n , то средняя скорость ползуна VСР=4lОА/(1/n) , откуда l1=vср/4n, lАВ=l*lOA..

2.2. Силы и моменты, действующие на механизм


Рис. 3




G2=

117.7

Сила тяжести действующая на шатун 2

G3=

98

Сила тяжести действующая на поршень 3

G4=

117.6

Сила тяжести действующая на шатун 4

G5=

147

Сила тяжести действующая на поршень 5

F3=

67410

Сила от давления газа в цилиндре действующая на поршень 3

F5=

4910

Сила от давления газа в цилиндре действующая на поршень 5

На механизм так же действуют силы инерции и моменты инерции, которые будут найдены в ходе выполнения второго листа проекта (Силовой расчет механизма)


2.3. Выбор динамической модели механизма


В качестве звена приведения выбираем кривошип 1 (рис 5.).

Рис. 4





Мпр. - суммарный приведенный момент - параметр ди­намической модели, который является эквивалентом задан­ной нагрузки, приложенной к механизму;

Jпр. - суммарный приведенный момент инерции - является эквивалентом всей инерционности механизма;

2.4. Метод приведения сил и моментов


Таким образом, все фактические силы и моменты заменяем М пр., приложенным к динамической модели. Эта замена не должна нарушить законы движения механизма. В основу приведения сил и моментов должно быть положено условие равенства элементарных работ каждой силы на возможном перемещении точки ее приложения или момента на возможном угловом перемещении звена, на которое он действует, работе Мiпр. , приложенного к модели на угло­вом перемещении модели:


(3)

(4)

Проводя приведение действующих сил и моментов по формулам (3) и (4) получаем следующие выражения:

,, ,,, .


(5)


2.5. Метод приведения масс и моментов инерции


Приведенным моментом инерции называется параметр динамической модели, кинетическая энергия которой равна кинетической энергии реально движущихся звеньев. Сум­марный приведенный момент инерции механизма Jпр. пред­ставляет собой сумму приведенных моментов инерции всех подвижных звеньев механизма.

JПР. = JЗК ПР. + J2 ПР.+J3ПР. + JМ ПР.


Выделяют моменты инерции первой и второй группы:


JПР. = JI ПР. + JII ПР. :


JI ПР. = J1 ПР. + JМ ПР. - сумма приведенных моментов инерции звеньев, связанных со звеном приведения посто­янным передаточным отношением

JII ПР. = J2ПР. + J3 ПР. - сумма приведенных моментов инерции звеньев, связанных со звеном приведения пере­менным передаточным отношением

Для отдельно взятого звена:


;


Для звеньев заданного механизма имеем:


(6)


Таким образом видим, что для приведения сил, момен­тов, масс и моментов инерции необходимо определить сле­дующие передаточные функции скоростей Vqi и передаточные отношения угловых скоростей ui1: VqS2y, VqS4y, Vq5, Vq3, u41, u21, VqS2, VqS4.




2.6. Определение передаточных

функций скоростей


Передаточные функции скоростей находим с помощью программы TMM_KP.EXE. Результаты расчета представлены в таблице 4.


Таблица 2

Vq S2

Vq S4

U21

U41

Vq 3

Vq 5








0

0,0170

0,0170

0

0

0,0170

0,0170

30

0,0165

0,0118

-0,123

0,179

0,0201

0,0060

60

0,0110

0,0046

-0,202

0,277

0,0160

-0,0033

90

0,0021

-0,0033

-0,222

0,289

0,0063

-0,0098

120

-0,0073

-0,0105

-0,186

0,233

-0,0048

-0,0145

150

-0,0143

-0,0156

-0,106

0,13

-0,0133

-0,0173

180

-0,0170

-0,0170

0

0

-0,0170

-0,0170

210

-0,0152

-0,0139

0,106

-0,13

-0,0162

-0,0122

240

-0,0098

-0,0065

0,186

-0,233

-0,0122

-0,0026

270

-0,0021

0,0033

0,222

-0,289

-0,0063

0,0098

300

0,0060

0,0125

0,202

-0,277

0,0011

0,0203

330

0,0130

0,0177

0,123

-0,179

0,0095

0,0235

360

0,0170

0,0170

0

0

0,0170

0,0170


Случайные файлы

Файл
16116-1.rtf
43312.rtf
100263.rtf
62932.rtf
124823.rtf