Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Динамический синтез насоса.




Динамический синтез насоса проводим с целью повышения его общего к.п.д. путём снижения теплового излучения обмоток приводного электродвигателя при неравномерном вращении ротора внутри цикла.

Задачу решают подбором и перераспределением масс звеньев, введением, при необходимости, дополнительной массы с постоянным моментом инерции в виде маховика. Предварительно анализируем инертные свойства имеющихся механизмов.

 

Расчёт масс и моментов инерции звеньев.

Инертные свойства звеньев характеризуют показатели массы (при поступательном движении) и момента инерции (при вращательном).

В первом приближении можно принять, что по длине рычагов массы распределены равномерно, что интенсивность распределения q = 30 кг/м и что зубчатые колёса – сплошные диски.

Массы рычагов определяются как: mi = q×li

Моменты инерции звеньев относительно их центров масс находим как ,

а относительно оси вращения (для вращательных звеньев): .

Массы зубчатых колёс определяются через делительные диаметры и межосевые расстояния aw по формуле: .

Моменты инерции колёс относительно оси вращения определим через их массу и делительный диаметр как для однородных дисков: .

Массу водила планетарной ступени редуктора находим с помощью формулы:

где ширину водила принимаем равной толщине смонтированного в нём саттелита Z2, т.е. bH=aw×ψa; ψa =0.25; bH = 0.0394м

C учётом этого: кг

Момент инерции определяем как для сплошного диска:

IH = 25,482×0,3252/8 = 0,3364 кг×м2

 

Массу кулачка mk и момент инерции Iк оцениваем по среднему его радиусу:

Rср = (2R0+H)/2

Rср = (2·0.0273731+0.15)/2 = 0.1024 м;

и ширине bk, которую мы задаём как

bk = 0,2×Dср; bk = 0,2·2·0,1024 = 0,04096мм

В этом случае:

;

а момент инерции

Ik = mk×D2ср/8

Ik = 10,5192·×0,0,20482/8 = 0,0552 кг×м

Момент инерции ротора электродвигателя определяем по маховому моменту

mpD2 p = 0,58 кг×м2. Получаем:

Ip = mpD2 p/8

Ip = 0,58/8 =0,0725 кг×м2.

Динамические характеристики остальных движущихся звеньев из-за малых их масс, либо скоростей точек, считаем пренебрежимо малыми и далее не учитываем.

Полученные результаты расчётов заносим в таблицу 6.1. таблица 6.1

Наименование звена Обозначение звена Наименование параметра и его обозначение
Длина рычага, диаметр колеса, м Масса, кг Момент инерции относительно оси вращения, кг×м2. Момент инерции относительно центра масс, кг×м2.
Рычаг AB ВC CDF 0,071 0,393 0,440 2,13 11, 79 13,2 0,0036 ____ 0,8518 ____ 0,1517 ____
Зубчатые колёса Z1 Z2 Z4 Z5 0,090 0,225 0,114 0,204 1,9529 12,2053 3,1631 10,1289 0,00198 0,0772 0,00514 0.05269    
Ползун F ___ 39,6 ___ ___
Водило H 0.325 25,482 0,3364  
Кулачок ___ ___   10,5192 0,0552 0,0552
Ротор электродвигателя ___ ___ ___ 0,0725 0,0725

 

Расчёт приведённых моментов инерции.

Инертные свойства машин и механизмов характеризуют приведённой массой, либо приведённым моментом инерции, в зависимости от того, линейным или угловым является перемещение звена приведения.

Приведённый момент инерции механизма может быть приведён к главному валу машины, для чего его величину умножают на квадрат передаточной функции от звена приведения к указанному валу.

Приведённый к главному валу машины момент инерции её маховых масс вычисляют как сумму произведений масс и моментов инерции её звеньев, а также приведённых масс; либо приведённых моментов инерции её механизмов, на квадраты передаточных функций в движении приводимых звеньев и звеньев приведения относительно вала машины, принятого

за главный.

Главным приведённым моментом насоса будет момент, приведённый к валу кривошипа АВ.

Приведённый момент ротора приведённого электродвигателя:

Ip.пр = Ip×Uпер2 = 0,0725×12,722 = 11,73 кг×м2

Приведённый момент зубчатой передачи:

Iпер. пр. = (Iпл + IZ4)×U4-5 + IZ5,

где Iпл – приведенный к валу водило момент инерции планетарного механизма, а величину Iпл вычисляем:

Iпл = Iн + IZ1× Uпл2 + k×(mZ2(V01H)2+ IZ2×(ω2H)2); где k – число сателлитов

Передаточная функция:

V01H = lH = (d1+d2)/2 = (0,090+0,225)/2 = 0,1575м

ω2H = (Z1+Z2)/Z2 = (d1+d2)/d2

ω2H = (0,090+0,225)/0,225 = 1,4, а Uпл= 7

Остальные данные берем из таблицы 6.1.

Получаем:

Iпл = 0,3364+ 0,00198×49+3(12,2053×0,15752+0,0772·1,42)= 1,7957 кг×м2

 

При этом:

Iпер. пр = (1,7957+0,00514) ·1,812+0,05269 = 5,9520 кг×м2

 

Приведенный момент инерции кулачкового механизма:

 

Iпоп.пр. = Iк=0,0552 кг×м2

 

Приведенный момент инерции несущего механизма:

 

Iнес.пр. = I01+m2(Vs21)2+Is221)2+ I0331)2+ m5(V51)2;

 

где передаточная функция в движении ползуна 5 относительно кривошипа АВ может быть

 

вычислена как:

 

V51 = ω31 * V53; где V53 = VВ1 = Н/cos2φ1*

, где

Далее получаем:

 

 

Значения координаты φ01 – угла кривошипа АВ с направлением стойки AD – замеряем

 

непосредственно из плана положений.

Полученные результаты расчетов заносим в таблицу 6.2 и 6.3:

 

 

таблица 6.2

 

N положения механизма φ01 μ0 φ02 φ03 ω21 ω31 Vs21 V51
    26,91 133,92 160,83 -0,3990 0,7104 0,0826 0,1482
    25,77 123,42 149,19 -0,2877 0,7652 0,1051 0,1596
    18,70 131,06 149,76 0,0271 0,3041 0,0659 0,0634
    35,11 95,08 130,19 0,1084 0,1589 0,0507 0,0331
    22,50 129,18 151,68 0,4654 -0,9045 0,1158 -0,1887
    26,37 129,25 155,62 0,2238 -0,6904 0,1006 -0,1440
    26,90 39,73 66,63 0,3666 -0,5015 0,0486 -0,1046
    26,24 132,49 158,73 0,0799 -0,4889 0,0840 -0,1020
    16,06 155,12 171,18 -0,3084 0,2694 0,0173 0,0562
Положения кривошипа АВ Значение обоб. координаты φ010 Приращение кинетической энергии ∆Т, Дж Момент инерции, приведенный к валу кривошипа ОА, кг×м2  
Iр.пр Iпер.пр Iнес.пр
      11,73 5,9520 1,4402
    -164,3 11,73 5,9520 1,6861
    -345,03 11,73 5,9520 0,3253
    -476,47 11,73 5,9520 0,1330
    -657,2 11,73 5,9520 2,3340
    -361,46 11,73 5,9520 1,3901
    -312,17 11,73 5,9520 0,7317
    -295,74 11,73 5,9520 0,7357
    -268,88 11,73 5,9520 0,2409
      11,73 5,9520 1,4402

таблица 6.3

 

φ010 – угол поворота кривошипа АВ от своего нулевого положения, соответствующего одному из крайних положений ползуна.

В таблице определено:

∆Тiдi-Асi

На листе 1 строим диаграмму энергомасс – зависимость ∆Тi от ∆Iпрi. С помощью этой диаграммы находим момент инерции постоянной составляющей маховых масс(I*пр), при которой частота вращения приводного электродвигателя за цикл установившегося движения изменяется

соответственно допустимому коэффициенту δ изменения средней скорости хода. Такое ограничение необходимо для предохранения приводного электродвигателя от перегрева, для повышения общего к.п.д. работы насоса за счет снижения получаемого тепла обмотками электродвигателя. Принимаем:

δ=0,04

 

Средняя угловая скорость вала кривошипа АВ:

ωср= π·nкр/30 = π·231,48/30 = 24,2 с-1

Углы наклона касательных к диаграмме энергомасс определяем по формулам:

tgψmaxI·(1+ δ)·ωср2/(2· μT);

tgψminI·(1-δ)· ωср2/(2· μT); где

μI=0,03 кг×м2/мм;

μT=30 Дж/мм – масштабы приведенного момента инерции и энергии, выбранные для диаграммы энергомасс.

После подстановки чисел получаем:

tgψmax=0,03·(1+0,04)·24,22/(2·30)=0,30453;

tgψmin=0,03·(1-0,04)·24,22/(2·30)=0,28111;

Откуда:

ψmax=16,940; ψmin=15,70

Проведя касательные к диаграмме под указанными углами к оси ∆Iпрi, находим отрезки О1К и О1L(в мм), которые используем для определения координат начала О системы Т- Iпр - зависимости полной кинетической энергии движущихся звеньев механизма от их приведенного момента инерции (О1К = 1,5мм; О1L=-93мм).

Уравнения касательных:

y=x tgψmax+ О1К;

y=x tgψmin+ О1L;

Решаем совместно вычитанием второго уравнения из первого:

После чего подстановка в первое уравнение дает:

y=-4021,5·tg16,94+1,5=-1223,39 мм

Постоянная составляющая момента инерции насоса:

Iпр*=x×μI=4021,5·0.03=120,645 кг×м2

T0=y× μT=1223,39·30=36701,7 Дж

Чтобы перейти от системы координат ∆Т-∆I к системе Т-Iпр, вычислим:

Т=Т0+∆Тmax= 36701,7-657,2=36044,5 =36,0445 кВт·сек=36,0445/3600=1,001·10-2 кВт·ч

Что соответствует подводимой из сети энергии

Т*=Т/ηдв=1,001·10-2 /0,98=1,021·10-2 кВт·ч.

Максимальный маховый момент определим по следующей формуле

Задаваясь радиусом маховика r=0,5 м примем его массу mмах=102.963/0,52=411,852 кг.

Переносим маховик на более быстроходный вал

Пересчитываем массу маховика mмах=0,636/0,52=2,544 кг

Определяем ориентировочную массу звеньев станка.

а с учетом массы электродвигателя, соединительных валов и деталей (принимаем мсоед=0,1·м), станины (принимаем мстан=1,2·м), ориентировочная масса станка оказывается приблизительно равной

М=м+0,1·м+1,2·м=2,3·м=361,4 кг.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-12; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 767 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Надо любить жизнь больше, чем смысл жизни. © Федор Достоевский
==> читать все изречения...

2333 - | 2011 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.013 с.