136-й курсач (Записка)

Посмотреть архив целиком

25



Московский Государственный Технический Университет

им. Н. Э. Баумана


кафедра РК 2 «Теория машин и механизмов»







Курсовой проект по основам проектирования машин


«Проектирование и исследование механизмов двухступенчатого компрессора двойного действия»


Задание № 136 Б










Выполнил: Федяков А.В.

Группа Э 10-52


Преподаватель: Костиков Ю. В.













Москва 2004



Реферат


В курсовой работе выполнено проектирование углового двухступенчатого компрессора двойного действия. Проведено:

- проектирование основного механизма и определен закон его движения

- силовой расчет механизма с учетом динамических нагрузок

- проектирование цилиндрической зубчатой передачи

- проектирование кулачкового механизма с роликовым толкателем.


Расчетно-пояснительная записка содержит страниц формата А4, 4 листа формата А1 и приложений.































Содержание.


Техническое задание………………………………………………………


1. Определение закона движения механизма………………………….

1.1. Определение размеров сдвоенного кривошипно-ползунного механизма…………………………………………………………………………

1.2 Построение диаграмм сил сопротивления……..

1.3 Построение планов возможных скоростей

1.4 Определение суммарного приведенного момента от сил сопротивления …………………………………………………………………….....

1.5 Определение работы сил сопротивления …………………………

1.6 Определение работы движущих сил и приведенного момента движущих сил ………………………………

1.7 Определение суммарной работы…………………………………...

1.8 Определение приведённых моментов инерции звеньев …………

1.9 Построение приближенного графика кинетической энергии II группы звеньев механизма

1.10 Построение приближенного графика кинетической энергии I группы звеньев механизма

1.11 Определение необходимого момента инерции маховых масс

1.12 Закон движения механизма


2. Силовой расчет механизма…………………………………………

2.1 Определение углового ускорение в заданном положении……..

2.2 Определение линейных и угловых ускорений точек и звеньев механизма…………………………………………………………………..

2.3 Определение сил, действующих на механизм………………….














Техническое задание


Угловой двухступенчатый компрессор двойного действия предназначен для сжатия воздуха и выполнен на базе сдвоенного кривошипно-ползунного механизма, состоящего из коленчатого вала 1 с шатунами 2, 4 и ползунов 3 и 5(жестко связанных между собой поршней, штоков и крейцкопфов).Механизмы компрессора приводятся в действие асинхронным электродвигателем, связанным с коленчатым валом 1 редуктора. Смазка коренных и шатунных подшипников основного механизма компрессора осуществляется от шестеренного насоса, который приводится в движение от коленчатого вала. Смазку цилиндров осуществляют поршнями, представляющими собой многопоршневые насосы с кулачковым механизмом 6, 7. Насос имеет отдельный привод с планетарным редуктором.

Представлен косинусоидальный закон изменения аналога ускорений S71) поршня. Изменение давления в цилиндрах компрессора по перемещению поршней характеризуется индикаторными диаграммами I и II ступеней, данные для построения которой приведены в таблице 1.2




























Таблица 1

Таблицы исходных данных.


Параметр

Обозначение

Значение(Б)

величины

единицы

Угловая(круговая) частота вращения коленчатого вала

ώ1

рад/с

110

Объемная подача воздуха при нормальных атмосферных условиях

Vn

м3/мин

6.2

Средняя скорость поршней

ύср

м/с

3.3

Максимальное давление ступеней I , II компрессора

pmax I

pmax II

МПа

МПа

0.3

0.9

Отношение диаметров поршней ступеней I , II

d2/d1

-

0.58

Отношение длин шатуна 2 и кривошипа 1

λ2=l2/l1

-

2.6

Относительное положение центра тяжести шатуна

λS2=lSA/l2

-

0.3

Моменты инерции звеньев относительно осей, проходящих через центр тяжести

IS2

IS4

кг*м2

кг*м2

0.08

0.08

Момент инерции коленчатого вала

IS1

кг*м2

0.25

Массы поршней 3, 5 и шатунов 2, 4

m2

m3

m4

m5

кг

кг

кг

кг

42

21

21

21

Коэффициент неравномерности вращения вала

δ

-

1/50

Угловая координата для силового расчета

φ1

град

345

Число зубьев шестерни редуктора

z1

-

17

Число сателлитов в планетарном редукторе

k

-

3

Передаточное отношение планетарного редуктора

uпл

-

8.9

Модуль зубчатых колес планетарного редуктора

m

-

1

Ход поршня 7

h7

м

0.15

Угол давления в кулачковом механизме

доп

град

35

Рабочий угол профиля кулачка

φр

град

150


Таблица 2

Данные индикаторных диаграмм.


Величина

Значения

S/H

0

0.02

0.08

0.17

0.28

0.435

0.54

0.67

0.78

0.875

0.945

1.0

p/pmax

ступень I

1.0

0.8

0.495

0.03

0.03

0.03

0.03

0.03

0.03

0.03

0.03

0.031

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

0.87

0.625

0.488

0.4

0.35

0.0316

0.031

p/pmax

ступень II

1.0

0.81

0.51

0.31

0.31

0.31

0.31

0.31

0.31

0.31

0.31

0.031

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

0.935

0.67

0.525

0.43

0.355

0.34

0.031


1. Определение закона движения механизма


    1. Определение размеров сдвоенного кривошипно-ползунного механизма

Основным механизмом компрессора является кривошипно-ползунный механизм. Проектирование кривошипно-ползунного механизма ведется по средней скорости поршня. При этом известными являются следующие параметры (табл. 1 исх. данных): средняя скорость поршней Vср=3.3 м/с, частота вращения вала кривошипа n==17.5 c-1, отношение длин шатуна и кривошипа =lAB/lOA =lAC/lOA = l2/l1 =2.6.

Время одного оборота вала t=1/n, а расстояние, которое проходит поршень за один оборот, S равно 4.l1. Но Vср=S/t. Нетрудно заметить, что l1=Vср/(4.n) ==0.047 м

l2=lАC= lАВ=2.6*l1=0.1226 м.

lSA=0.3*l2=0.368 м


Ход поршня Н=2l1=0.094 м.

Получив размеры звеньев, выбираем масштаб для построения механизма:


1.2 Построение диаграмм сил сопротивления


По заданным индикаторным диаграммам (табл. 1.2) для каждого из компрессоров строим диаграммы сил сопротивления. По заданному максимальному давлению в цилиндре компрессора определяем максимальное давление в цилиндре ДВС, связанное с ним соотношением:

Pдmax= Pкmax(dk/dд)2/(hдhk)=6.177 МПа.


Определяем масштабы давлений:

Для определения сил сопротивления необходимо рассчитать площади поршней:

Vnср*t1*S1 => м2

S2/S1=(d2/d1)2=0.582=0.3364 => S2=0.0105 м2


Далее по известным максимальным давлениям в цилиндрах и площадям поршней находим максимальную силу сопротивления Pc


Определяем масштаб сил:

I ступени:

II ступени:

Таким образом, построив диаграммы сил и определив их масштаб, находим силу в любом положении механизма.


1.3 Построение планов возможных скоростей и определение передаточных функций и отношений.


Для построения планов возможных скоростей зададимся отрезком изображающим скорость точки А кривошипа.

Определим отрезки соответствующие скоростям точек B и С поршней по следующему соотношению:


Определим передаточные функции и передаточные отношения:

;

аналогично:


1.4 Определение суммарного приведенного момента от сил сопротивления

Приведенный момент заменяющий действующую силу находится из условия равенства работы действующей силы на своем возможном перемещении и работы приведенного момента на его возможном перемещении.

Силу сопротивления Pc определяем по формуле:

Для построения графика вычислим ординаты в каждой позиции, т.е. с шагом в 300.

Суммарный приведенный момент сил сопротивления определяется как сумма приведенных моментов сил сопротивления каждой ступени:


МпрΣ= МпрРс1 + МпрРс2

Значения суммарного приведенного момента приведены в приложении 1.

Вычисляем масштаб графика суммарного приведенного момента:


Таблица 1.4

М(Рc1)

Нм

2215,9

150,1

152,7

105,3

49,8

0

-167,4

-1648,4

-3927,2

-5041,8

-3332,7

0

М(Рc2)

Нм

1153,1

536,3

0

-592,7

-1641,8

-3845,4

-5095,4

-3497,7

0

1782

1582,2

1609

Мсум(Pc)

Нм

3369,0

686,5

152,7

-487,3

-1591,9

-3845,4

-5262,9

-5146,2

-3927,2

-3259,8

-1750,4

1609


Моментами, от действия сил тяжести звеньев пренебрегаем, так как их величина очень незначительна – менее 5 % от максимального суммарного приведенного момента.


1.5 Определение работы сил сопротивления


Построение графика работы сил сопротивления производится путем графического интегрирования графика приведенного момента сил сопротивления.


Отрезок интегрирования ОК выбираем равным 50 мм. После построения графика суммарной работы сил сопротивления определим масштаб по следующей формуле:

График суммарной работы построим, сложив в каждом положении ординаты работы движущих сил и сил сопротив­ления.


Таблица 1.5

A(Mcyм pc)

Дж

1489

2422

2644

2555

2111

655

-1722

-4778

-7222

-9178

-10600

-10644

А(Мдв)

Дж

855

1733

2633

3489

4367

5255

6111

7000

7889

8778

9644

10644

Асум

Дж

2344

4155

5277

6044

6478

5910

4389

2222

667

-400

-956

0



1.6 Определение работы движущих сил и момента движущих сил

При установившемся движении суммарная работа за цикл , следовательно, работа движущих сил за цикл по величине равна работе сил сопротивления: . Конечная ордината графика должна быть равна нулю: это признак установившегося движения. Из этого условия, считая момент движущих сил постоянным , определим сначала работу, а затем обратным интегрированием приведенный момент движущих сил.


1.7 Определение приведённых моментов инерции звеньев.

Приведение моментов инерции осуществили на основе метода приведения масс.Для определения приведённого момента инерции каждого звена механизма составили равенство кинетических энергий рассматриваемого звена и звена модели.

Поршни 3 и 5 совершают поступательное движение:

.

Шатуны 2 и 4 совершают плоскопараллельное движение:

.

После алгебраических преобразований получили:

,

Для первого звена: Iпр1=const.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.

Масштаб графиков

График суммарного приведенного момента инерции второй группы звеньев получаем как графическую сумму всех составляющих.

Суммарный приведённый момент инерции нашли по формуле:

Где IпрI,- приведённый момент инерции первой группы звеньев,

IпрII- приведённый момент инерции второй группы звеньев.


Таблица 1.7

I 2пр вр

кг*м^2

0,009

0,003

0

0,003

0,009

0,011

0,009

0,003

0

0,003

0,009

0,011

I 2пр п

кг*м^2

0,371

0,549

0,631

0,474

0,324

0,28

0,324

0,474

0,631

0,549

0,371

0,28

I 2пр

кг*м^2

0,38

0,553

0,631

0,477

0,333

0,292

0,333

0,477

0,631

0,553

0,380

0,292

I 3пр

кг*м^2

0,133

0,305

0,315

0,15

0,033

0

0,033

0,15

0,315

0,305

0,133

0

I 4пр вр

кг*м^2

0,003

0,009

0,011

0,009

0,003

0

0,003

0,009

0,011

0,009

0,003

0

I 4пр п