Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
32 ТАНГЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИЯ НА ПАЛЬЦЕ КРИВОШИПА
Для прочностного расчета элементов СК, ее уравновешивания , выбора мощности двигателя необходимо знать зависимости описывающие изменения усилий на элементы СК в течении двойного хода. Одним из важнейших силовых факторов является тангенциальное усилие (Т), действующее на палец кривошипа. Определим это усилие для общего случая.
Имеем Мкр = Т*r,
где Мкр – крутящих момент на ведомом валу редуктора.
Т – тангенциальная составляющая усилия действующего на палец кривошипа
r – радиус кривошипа.
Т.к. r всегда постоянно, необходимо определить Т = f( от сил действующих на СК за полный оборот кривошипа).
Для того, чтобы определить Т в зависимости от сил, действующих на СК и от положения механизма применяют теорему Жуковского о жестком рычаге.
,
где Т – скорость точки приложения силы Т
Pi – величина каждой действующей силы на эту систему
i – скорость движения точки приложения Pi
Piи – силы инерции от действия силы
(Pii) – угол между силой и скоростью.
Используя данную теорему получим
(1)
где В – скорость движения т.В
Q - общий вес балансира с уравновешивающим грузом
L – расстояние от центра тяжести балансира до оси качения
Li – радиус центра массы
QP – вес кривошипного совместно с уравновешивающим грузом
atB – тангенциальное значение ускорения т.В.
Анализ зависимости (1) показывает, что величина Т является:
Полученное выражение (1) можно представить по другому:
, (2)
где Т0 - тангенциальное усилие от действия силы Р0, т.е. от действия скважины
Тб – тангенциальное усилие от веса балансира и уравновешивающего груза на нем
Тi – тангенциальное усилие от действия инерционных сил, возникающих при движении балансира и уравновешивающего груза на нем
Ткгр = Тр – тангенциальное усилие от кривошипа и уравновешивающего груза на нем.
С другой стороны, Аливерзаде было показано, что выражение (1) и (2) можно достаточно точно представить в следующем виде
где Аsin - характеризует влияние статических сил
Bsin2 - характеризует влияние динамических сил.
В графическом виде имеем для неуравновешенного СК
Анализ рисунка показывает, что тангенциальные усилия, а следовательно и нагрузка на двигатель изменяется крайне неравномерно для неуравновешенного СК. Так Т достигает максимума при начале хода вверх. При ходе вниз Т становится меньше 0, т.е. система начинает двигаться под действием силы тяжести ШК, т.е. при ходе вниз двигатель не производит работы, а наоборот поглощает энергию, т.е. работает в режиме генератора. Изменение знака Т плохо влияет на долговечность элементов СК и зубьев редуктора.
В момент изменения знака от «+» к «-» происходит «перекидывание зубьев», т.е. редуктор стучит. Для того, чтобы избежать вредные явления применяют уравновешивание СК.
Уравновешивание позволяет уменьшить значение Тмах , загрузить двигатель при ходе вниз, Уменьшить зоны где Т0. С другой стороны, у уравновешенного СК Т=var , это приводит к неравномерному износу зубьев редуктора.
С другой стороны, анализ (2) показывает, что тангенциальную Т можно уменьшить, уменьшив Тi .
В свою очередь, Тi больше ,чем больше масса балансира, балансирного груза и ускорение балансира, поэтому, при больших числах качания стараются не применять балансирного уравновешивания. Балансирное уравновешивание не рекомендуется при большой грузоподъемности СК. В этом случае лучше применять кривошипное уравновешивание.
Кривошипное уравновешивание не дает появлению инерционных сил, т.к. кривошипный груз вращается равномерно с постоянной угловой скоростью.
Выбор мощности двигателя СК.
Электродвигатель СК должен обеспечивать следующие условия:
1.по упрощенной зависимости
2.По формуле Ефремова Д.Е.
Данные формулы не учитывают форму кривой крутящего момента на кривошипном валу, которая сильно влияет на потребную мощность
Мкр=Тr
Возникает вопрос: какую же величину Т брать для расчета мощности. Опыт показал:
Исходя из данных рассуждений берут среднеквадратичное значение тангенциального усилия Т.
,
в свою очередь
Подставляем и имеем
Данная формула является наиболее точной.