Реферат: Расчёт поперечно-строгального станка

Получим соответствующий ординате отрезок длиной ,,,,  

5.4. Построение графика изменения кинетической энергии машинного агрегата.

Изменение кинетической энергии машины равно разности работ сил движущих и сил сопротивления:

ΔТ=Аδ-Апс.

Обозначим ΔТ как Та.

Для построения графика зависимости Та=f(j) нужно снять в каждом положении разницу между значения Аδ и Ас.

Для всех графиков зависимости кинетической энергии от угла поворота ведущего звена назначают масштаб mт=2дж/мм. поэтому отрезок, характеризующий разницу Аδ и Ас делим пополам, прежде чем перенести его на график зависимости Та=f(j). Для этого графика назначаем масштабы mj=0,026 и mт=2

5.5. Построение графика изменения кинетической энергии звеньев механизма.

Величину кинетической энергии звеньев механизма в каждом из 12 положений определяем по формуле:

Тзв=w2ср*Jп/2, где

Тзв – кинетическая энергия звеньев механизма

wср – средняя угловая скорость ведущего звена

Jп – проведенный момент инерции звеньев

Для данного механизма wср=15,7 рад/с.

Приведённый момент инерции звеньев для каждого положения механизма вычисляем по формуле:

Jр=Jp.ред+Jп.к.с.+m5*L2п         2+m3*Lп2*        2+Js3           2, где

Jпр.ред – приведённый момент инерции редуктора

Jпк.с. – приведённый момент инерции коробки скоростей

m5, m3 – масса 3 5 звена

Js3 – момент инерции третьего звена относительно центра масс

Lп – расстояние от точки приведения до центра вращения.

Lп=Lав.=0,14 м.

Vп – скорость точки приведения.

Vп=2,2 м/с

wп – угловая скорость звена приведения

wп=15,7 рад/с.

Vs5 и Vs3 – скорости центров масс 5 и 3 звеньев соответственно

w3 – угловая скорость вращения 3 звена.

Приведём пример расчета Jп для 3-его положения:

Jр=2,8449+0,3924+22*(0,14*2.67)2/2,22+16*(0,14*1.095)2/2,22+0,3924*3.7752/15,72=3.4 кг*м2.

Аналогичным образом рассчитываем приведённый момент инерции для оставшихся положений.

Построение график изменения кинетической энергии звеньев механизма в зависимости от угла поворота Тзв=f(j). Для этого подсчитаем Тзв по формуле:

Тзв=w2ср*Jп/2, для третьего положения имеем

Тзв=15,72*3,4/2=419,18 кг*м2.

Полученные таким образом данные занесём в таблицу

Табл. 10

Изменение приведённого момента инерции звеньев и кинетической энергии для 12-ти положений.

№ пол.	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Vs3	0	0.623	0.95	1.095	1.11	1.003	0.732	0.204	0.722	1.875	2.082	1.035	0
Vs5	0	1.462	2.28	2.671	2.719	2.422	1.726	0.472	1.687	4.485	5.076	2.438	0
w3	0	2.149	3.276	3.775	3.829	3.46	2.524	0.703	2.49	6.465	7.179	3.569	0
Jp	3,23	3,28	3,35	3,40	3,40	3,37	3,30	3,24	3,30	3,71	3,82	3,37	3,23
Тзв	398,9	405,1	414,0	419,1	419,8	415,8	407,7	399,6	407,4	457,3	471,9	416,5	398,9

По данным таблицы строим график зависимости Тзв=f(j).

5.6. Определение момента инерции маховика

Момент инерции маховика определяем при помощи графика изменения кинетической энергии маховика, т.е. графика зависимости Тк=f(j), где Тк – изменение кинетической энергии маховика.

Для построения графика зависимости Тк=f(j) мы для каждого положения машины из ординат графика зависимости Та=f(j) вычитаем ординату графика зависимости Тзв=f(j), построенных в масштабе mт=2 дж/мм.

Это основано на том, что Тк=Та-Тзв.

Построенный таким образом график зависимости Тк=f(j) будет иметь масштабы:

mj=0,026 рад/мм. mт= 2 дж/мм.

далее проводим две горизонтальные прямые соприкасающиеся с кривой, графика зависимости Тк=f(j) в точках наибольшего максимума В’ и наименьшего минимума – D’, и отсекаем этими прямыми на оси ординат отрезок ВD.

Проведя затем через точки В’ и D’ вертикальные прямые до пересечения с осью абсцисс, находим точки b и d, соответствующие углам jb и jd. Зная эти углы и используя данные графика зависимости Тзв=f(j), находим приведённые моменты инерции Jпb и Jпd, соответствующие wmax и wmin:

Jпb= 2*mт(ас)/w 2ср=2*2*20,3/15,72=0,32 кгм2.

Jпd= 2*mт(ef)/w 2ср=2*2*181/15,72=2.9 кгм2.

Определяем момент инерции маховика по формуле, которая в нашем случае имеет вид:

Jм= mт(BD)/(δw 2ср)-(Jпb+Jпd)/2=165.9*2*15/15,72-(2.9+0.32)/2=17.1 кгм2.

6.7. Конструирование маховика

Выразим момент инерции и массу маховика в зависимости от наружного диаметра маховика:

Jм=Kj*p*D5.

mM= Km*p*D3, где

конкретные значения Kj и Kм вычисленные для каждого из видов конструкции маховиков. Т.е. зная величину Jм, конструкцию и материал маховика вычислим его массу mM и наружный диаметр D.

Для маховика выберем материал серый чугун марки СЧ12, имеющий плотность р=7540 кг/м3, т.к. величина на окружной скорости <25 м/с.

Конструкция маховика – со спицами. Число спиц зависит от величины внешнего диаметра D. Приняв D ~ 700 мм. назначим число спиц 4.

Для маховиков с 4 спицами Kj=0.0076, Km=0.0452.

Вычисляем величину D=                       =                                       =0.785м.

Вычисляем массу маховика mM= Km*p*D3=0,0452*7540*0,7853=165 кг.

Рабочие размеры рассчитываем по формулам:

Посадочный диаметр маховика на вал:

d1=0.2*D=0.2*785=160 мм.

Диаметр ступицы: d2=0.3D=235 мм.

Внутренний диаметр маховика: d3=0,8D=628 мм.

Ширена маховика: b=0.125D=98 мм.

Ширена ступецы: bст=1.05b=103 мм,

Сечение спиц эллиптическое с соотношением высот осей bcп/aсп=0,4. Спицы выполняются коническими. Размеры bсп b асп уменьшаются на 20%.

Толщина спицы у ступицы b1=1,1b=43 мм.

Толщина спицы у обода b2=0.352b=35 мм.

Ширена спицы у ступецы а1=1,1b=107.8 мм.

Ширена спицы у обода  а2=0,88b=86.3 мм.

По данным размерам выполняем чертёж маховика в масштабе ¼.

5.8. Расчёт привода.

Из механики известно что N=Mc*w, где

Мс – момент сил сопротивления, определяется из чертежа Мс=Lод*mм=46,7*2=93,4 нм.

w -- угловая скорость ведущего звена w=15,7 рад/с.

Мс=93,4*15,7=1466,4 вт

Большое расхождение с мощностью подсчитанной в п.2.5. получилось из-за того, что там была рассчитана мгновенная мощность, а здесь средняя за один оборот.

Список литературы:

1.    А. С. Кореняко «Курсовое проектирование по теории машин и механизмов» -- Вища школа, Киев 1970г.

2.    И. И. Артобалевский «Теория машин и механизмов» – Наука, Москва 1980г.

3.    Н. М. Постников «Теория машин и механизмов» (конспект лекций), ПГТУ Пермь 1994г.