По выполнению разделов курсового проекта

Раздел 1. Динамический синтез рычажного механизма

И расчет маховика

Установившийся режим, в котором обычно выполняется технологический процесс, универсален для всех машин. Ему присуще постоянство средней скорости начального звена (главного вала) при наличии циклических колебаний мгновенной скорости относительно среднего значения. При этом работы движущих сил и сил сопротивления за цикл равны. Колебания угловой скорости в установившемся движении обусловлены циклическими изменениями суммарного приведенного момента и приведенного момента инерции и характеризуются величиной коэффициента неравномерности

 

, (1)

 

где , - наибольшее и наименьшее значения угловой скорости за цикл, с^-1.

Все звенья механизма обладают инертностью - чем инертнее тело (т.е. чем больше его момент инерции, масса), тем медленнее изменяется его скорость под действием приложенных сил и внутренних инерционных факторов. Поэтому для получения малой неравномерности движения механизма необходимо сделать достаточно большой инертность его главного вала. Уменьшение неравномерности движения при неизменности внешних силовых факторов может быть достигнуто путем увеличения постоянной составляющей приведенного момента инерции механизма. Это обеспечивается установкой на одном из равномерно вращающихся валов, обычно главном, маховика - массивного диска или колеса с массивным ободом с моментом инерции J_мах.

Целью динамического синтеза механизма является определение необходимой величины момента инерции J*_мах главного вала с маховиком, обеспечивающего требуемое значение коэффициента неравномерности δ.

С помощью маховика решается задача регулирования циклических колебаний угловой скорости главного вала машины в установившемся режиме движения. Маховик накапливает кинетическую энергию, когда работа движущих сил и сил инерции машины превышает работу сил сопротивления и главный вал вращается ускоренно и восполняет недостаток работы движущих сил и сил инерции при превышении их силами сопротивления, когда главный вал вращается замедленно.

Использование маховика позволяет за счет увеличения постоянной составляющей величины кинетической энергии машины уменьшить колебания угловой скорости главного вала, обеспечив необходимое значение коэффициента неравномерности [ ].

Поскольку требуемая по условиям технологического процесса величина коэффициента неравномерности для машин обычно мала ( = 0,01...0,2), а основной причиной неравномерности движения является непостоянство внешних нагрузок, момент инерции маховика обычно значительно превосходит переменную составляющую приведенного момента инерции механизма и поэтому приведенный момент инерции машины с маховиком можно считать величиной постоянной

.

В этом случае расчет момента инерции маховика становится достаточно простым, поскольку можно считать, что экстремальные значения кинетической энергии соответствуют положениям механизма с экстремальными значениями угловых скоростей w_max и w_min звена приведения, для которого уравнение движения принимает вид

, (2)

где - максимальный перепад работы внешних сил в уравнении, компенсируемый кинетической энергией маховика, Нм.

Из уравнения (2) получена расчетная зависимость для определения момента инерции маховика

. (3)

где - необходимая маховая масса кривошипа с маховиком, кгм²; - угловая скорость кривошипа, с^-1; - допускаемое значение коэффициента неравномерности вращения кривошипа.

Для определения величины J*_мах по формуле (3) необходимо предварительно найти максимальный перепад работы внешних сил .

Методология выполнения динамического синтеза механизмов подробно изложена в рассмотренном ниже примере. Общий вид 1-го листа проекта приведен на рисунках 4 (а, б).

 

Рис.4 (а). Общий вид 1-го листа курсового проекта для студентов-механиков

Рис.4 (б). Общий вид 1-го листа курсового проекта для студентов-технологов