1. Проектирование основного рычажного механизма и определение закона движения его начального звена.

1.1. Построение механизма. Определение необходимых данных к проектированию кинематической схемы кривошипно-ползунного механизма и определению динамических характеристик и сил в кинематических парах механизма компрессора.

Проектирование ведем по средней скорости поршня.

Исходные данные:

1) Средняя скорость поршня Vср=5,8 м/с;

2) Угловая (круговая) частота вращения коленчатого вала n1=1550 об/мин.

3) Отношение длин шатуна 2 к длине кривошипа 1 λ2= λ4=l2/l1= l4/l1=5



Время одного оборота Т=1/n,

где n=1550/60=25,83 1/с.

Ход поршня Нс=2L1

Средняя скорость поршня

Откуда найдена искомую величину кривошипа.

Из заданного отношения длин шатуна 2 и кривошипа 1 определили длину шатуна

Расстояние от точки В шатуна до центра масс



Построение механизма:

м;



м;

м.

Вычерчиваем схему механизма, выбрав масштаб построений =750 мм/м.

Угол поворота начального звена разбиваем на 12 равных частей. Отсчет производится от верхнего мертвого положения 0 поршня 3.

1.2. Определение требуемых передаточных функций скоростей.

Полученные в результате использования программы DIADA данные заносим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Для первого поршня 3 и звена 2 шатуна.



0

1

2

3

4

5

V(qc)

м

0,0

0,0329

0,0534

0,056

0,0436

0,0231

V(qs2)

м

0,0392

0,045

0,0537

0,056

0,0509

0,0431

U21


-0.2

-0.174

-0.102

0

0.102

0.174



6

7

8

9

10

11



0,0

0,0231

0,0436

0,056

0,0534

0,0329



0,0392

0,0431

0,0509

0,056

0,0537

0,045



0.2

0.174

0.102

0

-0.102

-0.174



Для второго поршня 5 и звена 4 шатуна.



0

1

2

3

4

5

V(qd)

м

0,056

0,0534

0,0329

0,0

0,0329

0,0534

V(qs4)

м

0,056

0,0537

0,045

0,0392

0,045

0,0537

U41


0

-0.102

-0.174

-0.2

-0.174

-0.102



6

7

8

9

10

11



0,056

0,0436

0,0231

0,0

0,0231

0,0436



0,056

0,0509

0,0431

0,0392

0,0431

0,0509



0

0.102

0.174

0.2

0.174

0.102





1.3. Построение индикаторной диаграммы и графиков сил , действующих на поршни.

Отрезок хода поршня на листе делим на 10 интервалов.

Данные индикаторной диаграммы.

Давление в цилиндрах компрессора в долях от максимального давления в зависимости от положения поршня.

Таблица 1.2

Величина

Значение

S/H

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

P/Pmax

Ступень I

0,75

1,0

1,0

1,0

0,75

0,50

0,75

-0,019

-0,024

-0,024

-0,023

-0,022

P/Pmax

Ступень II

0,76

1,0

0,94

0,83

0,71

0,60

0,76

0,43

0,38

0,333

0,333

0,333



Величина

Значение

S/H

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

P/Pmax

Ступень I

0,35

0,15

0,0

-0,001

-0,013

-0,022

-0,021

-0,020

-0,019

-0,013

P/Pmax

Ступень II

0,48

0,43

0,38

0,35

0,34

0,333

0,333

0,333

0,333

0,34



Для Ступени I:

Задаемся максимальной ординатой при PI= 180 кПа , которую выбираем равной

=90 мм.

Масштаб индикаторной диаграммы:

500 мм/МПа.

Для Ступени II:

Задаемся максимальной ординатой при PII= 540 кПа , которую выбираем равной

=91,8 мм.

Масштаб индикаторной диаграммы:

170 мм/МПа.

Строим индикаторную диаграмму давлений для первого и второго поршня.

Для определения сил давления на поршни, необходимо давления в соответствующих цилиндрах умножить на площади соответствующих поршней.

;

.

При построении графика силы, действующей на поршень, ординаты этого графика принимаем равными ординатам индикаторной диаграммы. Тогда масштаб силы может быть определен по формуле

;

Положительные значения сил и соответствуют положительным расширению, а отрицательные - сжатию.



0

1

2

3

4

5

FC

кН

4.671

0,278

-0.15

-0.146

-0.13

-0.125

FD

кН

-4,279

-6,074

-6,455

+-4,97

3,108

2,441



6

7

8

9

10

11



0

0.03

-0,782

-3,816

-6.228

-6.141



2,176

2,176

2,183

2,222

-2,287

-2,751



1.4.Построение графиков приведенных моментов: , и графика суммарного приведенного момента .

Чтобы упростить определение закона движения механизма, заменяем реальный механизм одномассовой динамической моделью и находим приложенный к ее звену суммарный приведенный момент.





Приведенные моменты и , заменяющие силы сопротивления и соответственно определим в каждом положении механизма по формулам:

; ;

Силы и определяются из графиков сил по формулам: