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
I. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА МАШИНЫ
Приводом называется устройство, предназначенное для приведения в движение звеньев исполнительного механизма. В его состав входят двигатель, передаточный механизм (редуктор) и система управления.
Выбор двигателя
В курсовом проекте предлагается использовать электрический двигатель постоянного тока независимого возбуждения. Такой двигатель имеет линейную статическую характеристику, что упрощает динамические расчеты.
Для того чтобы правильно подобрать двигатель, необходимо знать, в каких режимах работает машина. Если скорость входного звена исполнительного механизма остается приблизительно постоянной, то реализуется установившийся режим. В этом случае приводной двигатель выбирается по усредненной мощности
Однако, если движущий момент изменяется по синусоидальному закону , то . Поэтому при подборе двигателя правильнее использовать среднеквадратичное значение мощности
.
В переходных режимах двигатель выбирают по максимальной мощности
.
Поскольку двигатель не меняется при переходе с одного режима на другой режим, необходимо, чтобы его номинальная (паспортная) мощность , выбираемая по каталогу, была близкой, но не меньшей, чем любая из мощностей или , рассчитанных на программных движениях.
Из каталога определяется также коэффициент перегрузки , позволяющий оценить перегрузочную способность двигателя. Номинальный момент на двигателе должен быть не меньше ,чем его максимальное значение
.
Если это условие не выполняется, то выбирают двигатель большей мощности и снова осуществляют проверку. Дополнительно проводят тепловой расчет двигателя.
2. Разработка кинематической схемы редуктора
Исходными данными для разработки кинематической схемы редуктора служат частота вращения (число оборотов в минуту) кривошипа и номинальная частота вращения ротора электродвигателя , взятая из каталога. Пользуясь этими данными, определяют общее передаточное отношение редуктора
или передаточное число .
Далее разрабатывают несколько вариантов кинематических схем редуктора с разбивкой передаточного числа между ступенями передачи. При разбивке общего передаточного числа между ступенями учитывают вид передачи.
В цилиндрических и конических редукторах желательно на быстроходные ступени назначать передаточное число наибольшим. Передаточное число каждой последующей, более тихоходной ступени, следует принимать меньше каждой предыдущей на 20-30%. При этом колеса всех ступеней редуктора получаются примерно одинакового диаметра, что улучшает условия смазки зацепления и более полно заполняет колесами объем корпуса редуктора. В таких редукторах в одной ступени допускается .
В червячных редукторах () для повышения КПД необходимо применять многозаходные червяки. Применение червячных передач при малых передаточных числах () нецелесообразно.
Большие передаточные числа могут обеспечить планетарные редукторы. При синтезе планетарной передачи необходимо определить число зубьев каждого колеса и число сателлитов. Эти числа должны удовлетворять ряду условий, вытекающих из особенностей конструкции планетарной передачи.
а) Условие отсутствия подрезания ножки зуба. Для зубчатых колес без смещения (внешнее зацепление) и (внутреннее зацепление).
б) Условие соосности.
в) Условие соседства. Нагрузочная способность передачи тем выше, чем больше у нее сателлитов. Однако при большом количестве сателлитов они могут задевать друг друга. Чтобы этого не происходило должно выполняться для колес, образующих внешнее зацепление
внутреннее зацепление
где - число сателлитов.
г) Условие сборки. Зубчатые колеса должны собираться в кинематическую пару, если равны их окружные шаги. Для сборки планетарного механизма требуется, чтобы число сателлитов было кратным сумме чисел зубьев центральных колес.
3. Порядок выполнения этапа курсового проекта
1) С помощью общего уравнения динамики (уравнения Лагранжа-Даламбера) определить закон изменения движущего момента .
2) Построить график зависимости и пронумеровать расчетные точки, где
3) Определить потребную мощность
,
где .
4) По потребной мощности с помощью каталога выбрать двигатель.
5) Указать типоразмер двигателя и его параметры: а) номинальную мощность двигателя (Вт); б) номинальное число оборотов ротора двигателя (об/мин); в) коэффициент перегрузки ; г) номинальную силу тока (А); д) активное сопротивление якорной цепи (Ом); е) реактивное сопротивление якорной цепи (Гн); ж) номинальное напряжение (В); з) осевой момент инерции ротора двигателя ().
6) Найти номинальный момент на двигателе
и определить . Если , то необходимо взять двигатель большей мощности. В курсовом проекте принять .
7) Определить параметры двигателя:
а) число оборотов в минуту на холостом ходу
б) электромагнитную постоянную времени
в) крутизну статической характеристики двигателя
.
8) Определить передаточное число редуктора
9) Разбить передаточное число по ступеням и подобрать числа зубьев.
10) Начертить кинематическую схему редуктора и указать его габариты.
|
Типоразмер двигателя |
Мощность Nдн |
Скорость nдн |
Номинальный ток , Iн |
Номинальное напряжение, u н |
Сопротив- ление, R |
Индуктивность L |
Момент инерции ротора, Jр |
|
|
Вт |
об/мин |
А |
В |
Ом |
Гн |
кгм2 |
|
2ПН90М |
250 |
1 120 |
1,2 |
220 |
15,47 |
0,297 |
0,004 |
|
2ПН90М |
370 |
1 500 |
1,7 |
220 |
10,61 |
0,19 |
0,004 |
|
2ПН90L |
550 |
1 500 |
2,6 |
220 |
5,44 |
0,132 |
0,005 |
|
2ПН100М |
750 |
1 500 |
3,6 |
220 |
3,4 |
0,104 |
0,011 |
|
2ПН100L |
1 100 |
1 500 |
5,5 |
220 |
2,2 |
0,083 |
0,012 |
|
2ПН112М |
1 500 |
1 500 |
7,2 |
220 |
1,77 |
0,0195 |
0,015 |
|
2ПН112L |
2 200 |
1 500 |
11 |
220 |
0,968 |
0,014 |
0,018 |
|
2ПН132М |
4 000 |
1 500 |
19 |
220 |
0,564 |
0,011 |
0,038 |
|
2ПН132L |
5 500 |
1 500 |
27 |
220 |
0,322 |
0,007 |
0,048 |
|
2ПН160М |
7 500 |
1 500 |
37 |
220 |
0,183 |
0,005 |
0,083 |
|
2ПН200L |
11 000 |
800 |
53 |
220 |
0,125 |
0,0046 |
0,3 |
|
2ПН180М |
15 000 |
1 500 |
77 |
220 |
0,084 |
0,0027 |
0,2 |
|
2ПН225L |
18 500 |
750 |
88 |
220 |
0,095 |
0,0024 |
0,6 |
|
2ПН250М |
22 000 |
750 |
112 |
220 |
0,11 |
0,0021 |
1,05 |
|
2ПН250L |
30 000 |
750 |
140 |
220 |
0,05 |
0,0018 |
1,31 |
|
2ПН280М |
45 000 |
750 |
210 |
220 |
0,034 |
0,0011 |
2,2 |
|
2ПН280L |
55 000 |
750 |
270 |
220 |
0,025 |
0,0008 |
2,39 |
|
2ПН315L |
75 000 |
750 |
350 |
220 |
0,013 |
0,0005 |
4,52 |
|
2ПН315М |
110 000 |
1 000 |
535 |
220 |
0,0082 |
0,0003 |
4,09 |
|
2ПФ315М |
160 000 |
1 500 |
750 |
220 |
0,004 |
0,00014 |
4,1 |
|
2ПФ315L |
200 000 |
1 500 |
940 |
220 |
0,003 |
0,00011 |
4,44 |
II. ВНЕШНЯЯ ВИБРОАКТИВНОСТЬ МЕХАНИЗМА
1. Оценка внешней виброактивности рычажного механизма
Свойство механизма во время движения воздействовать на корпус машины переменными силами называется внешней виброактивностью. Мерой внешней виброактивности механизма являются усилия, действующие на стойку (корпус) машины, численно равные главным векторам и главным момента внешних активных сил и сил инерции
В большинстве случаев активные силы, приложенные к звеньям механизма, оказываются по отношению к машине в целом силами внутренними, поэтому
В плоском механизме ограничиваются определением составляющих главного вектора и главного момента внешних реакций, лежащих в плоскости движения
где - номер подвижного звена; - центр масс - го звена.
Уравновешивание рычажного механизма
Одним из методов уменьшения внешней виброактивности машины является уравновешивание механизмов. Механизм называется уравновешенным, если динамические усилия, прикладываемые к стойке этим механизмом, образуют уравновешенную систему сил:
При внутренних активных силах для уравновешенности механизма необходимо выполнение условий
сводящих задачу уравновешивания механизма к задаче уравновешивания сил инерции. Здесь и - масса и центр масс механизма; - главный момент количества движения механизма.
Вышеприведенные условия будут выполняться, если координаты центра масс и главный момент количества движения будут неизменными. В плоском механизме чаще всего ограничиваются выполнением условий
Эти условия достигаются путем перераспределения масс механизма. Для этого к его звеньям присоединяют дополнительные массы, называемые противовесами. Противовесы чаще всего не устраняют, а уменьшают переменные усилия, действующие на стойку, т.е. решают задачу частичного уравновешивания. Рассмотрим одну из них.
Силы, действующие на стойку, являются периодическими функциями времени и могут быть представлены тригонометрическим рядом Фурье. В результате такого представления проекции главного вектора сил инерции запишутся в виде
где - координата входного звена (кривошипа); коэффициенты ряда
Отдельные гармонические составляющие этого ряда (гармоники) могут вызывать колебания основания, на котором установлена машина. Такие гармоники подлежат уравновешиванию. Из главного вектора сил инерции выделим - ую гармонику
Эти уравнения в параметрической форме задают эллипс. Поэтому такую гармонику называют эллиптической.
Для определения коэффициентов ряда Фурье вычисляются значения и при некоторых дискретных значениях Тогда
В математике доказывается, что любая эллиптическая гармоника может быть представлена в виде суммы двух круговых гармоник. Это, например, означает, что вектор сил инерции - го порядка может быть представлен в виде суммы двух векторов, имеющих постоянные модули и вращающихся в противоположные стороны со скоростью :
,
где
Коэффициенты векторов круговых гармоник связаны с коэффициентами эллиптической гармоники следующими зависимостями:
С их помощью можно определить модули круговых гармоник (их радиусы)
начальные углы круговых гармоник, зная
а также угол наклона большой оси эллипса, соответствующий - ой гармонике:
.
Смысл уравновешивания механизма на основе гармонического анализа заключается в том, что эллиптическую гармонику разлагают на две круговые гармоники, а затем каждую из круговых гармоник уравновешивают с помощью противовесов, установленных на кривошипе и на зубчатых колесах.
Для этого определяют массы противовесов
и начальные углы установки противовесов
Порядок выполнения этапа курсового проекта
1) Определить проекции главного вектора сил инерции механизма путем суммирования соответствующих проекций отдельных звеньев.
2) Построить в одном масштабе годограф главного вектора сил инерции и пронумеровать расчетные точки, где
3) Определить коэффициенты ряда Фурье
4) По полученным коэффициентам определить наиболее «опасные» гармоники.
5) Для этих гармоник определить коэффициенты круговых гармоник, их модули, начальные углы и углы наклона большой оси эллипса .
6) На отдельном рисунке в одном масштабе построить годограф каждой эллиптической гармоники, провести большую ось эллипса, построить две круговые гармоники и проиллюстрировать условие: .
7) Найти массы противовесов и начальные углы их установки. В проекте за плечо противовеса можно принять длину кривошипа
8) Изобразить схему установки противовесов.
9) Найти усилия, передаваемые на корпус машины, после постановки противовесов
где - число уравновешиваемых эллиптических гармоник.
10) Построить на первом годографе в том же масштабе зависимость .
11) По построенным годографам оценить целесообразность постановки круговых противовесов.