1. Описание работы механизма

Насос простого действия (рис. 1 – 1,а) состоит из кривошипно-ползунного механизма 1, 2, 3, ползун 3 которого является плунжером насоса, совершающим возвратно-поступательное движение в горизонтальном цилиндре 4 с автоматически действующими клапанами 5, 6. Рабочий цикл такой установки совершается за 1 оборот кривошипа 1. При движении плунжера 3 вправо происходит всасывание жидкости в цилиндр при давлении ниже атмосферного и при движении поршня влево – нагнетание жидкости в трубопровод при давлении (см. индикаторную диаграмму рис. 1 – 1,б). Коленчатый вал 1 кривошипно-ползунного механизма приводится во вращательное движение от электродвигателя 7 через планетарный редуктор с колесами 8, 9, 10, 11, водило 12 и муфту 13. Для обеспечения требуемой неравномерности движения коленчатого вала имеется маховик 14.

Смазка подвижных соединений механизма установки осуществляется под давлением от масляного насоса 17 кулачкового типа (рис. 1 – 1,в). Вращение кулачка 17^/ осуществляется от кривошипа 1 через корригированные зубчатые колеса 15 и 16 с неподвижными осями вращения.

Исходные данные представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Параметры	Обоз- начение	Размерность	Величина
1	2	3	4
Средняя скорость поршня 3 насоса		м / с	0,655
Отношение длины шатуна к длине кривошипа 1		-	4,36
Число оборотов коленчатого вала 1		об/мин	120
Положение центра тяжести шатуна 2		-	0,275
Диаметр цилиндра 4		м	0,09
Давление плунжера 3		Н/мм2	2,5 0,05
Масса шатуна 2		кг	6,0
Масса поршня (плунжера)		кг	18,0
Момент инерции шатуна		кгм2	0,014
Коэффициент неравномерности вращения вала 1		-
Момент инерции коленчатого вала (без маховика)		кгм2	0,0032
Момент инерции муфты 13		кгм2	0,006
Момент инерции редуктора, приведенный к валу 1		кгм2	0,020
Ход плунжера 17 масляного насоса		м	0,016
Угол давления в кулачковом механизме		град	24
Угол рабочего профиля кулачка		град	330
Законы движения плунжера при удалении и возвращении	-	-	параб син
Радиус скругления плунжера		м	0,21

2. Динамика машинного агрегата

2.1. Задачи исследования. Динамическая модель машинного агрегата и ее характеристики. Блок-схема исследования динамики машинного агрегата

Задачами исследования динамики машинного агрегата являются:

1) оценка динамической нагруженности машины в целом

2) оценка динамической нагруженности отдельных механизмом, входящих в состав машины.

Оценка динамической нагруженности машины включает определение уровня неравномерности вращения главного вала проектируемой машины и приведение его в соответствие с заданным коэффициентом неравномерности вращения (динамический синтез машины по заданному коэффициенту неравномерности движения), а также определение закона вращения главного вала машины после достижения заданной неравномерности вращения(динамический анализ машины). Параметром, характеризующим динамическую нагруженность машины, является коэффициентом динамичности.

Динамическая нагруженность отдельных механизмов машины оценивается величиной и направлением реактивных сил и моментов сил в кинематических парах (динамический анализ механизмом). Поскольку при определении реактивных нагрузок используется кинетостатический метод расчета, то динамический анализ механизмов включает последовательное выполнение кинематического анализа, а затем кинетостатического силового расчета.

Блок-схема машинного агрегата показана на рис.2.1

В движении входного звена исполнительного рычажного механизма имеют место колебания угловой скорости, основными причинами которых являются:

1) несовпадение законов изменения сил сопротивления и движущих сил в каждый момент времени;

2) непостоянство приведенного момента инерции звеньев исполнительного и некоторых вспомогательных механизмом.

Рис.2.1. Блок-схема машинного агрегата

Чтобы учесть влияние названных причин на закон движения входного звена исполнительного механизма, составляется упрощенная динамическая модель машинного агрегата и на ее основе – математическая модель, устанавливающая функциональную взаимосвязь исследуемых параметров.

Наиболее простой динамической моделью машинного агрегата может быть одномассовая модель, представленная на рис 2.2.

Рис.2.2. Наиболее простая динамическая модель машинного агрегата

В качестве такой модели рассматривается условное вращающееся звено – звено приведения, которое имеет момент инерции относительно оси вращения (приведенный момент инерции) и находится под действием момента сил (приведенного момента сил). В свою очередь , где - приведенный момент движущих сил; - приведенный момент сил сопротивления. Кроме того, , где - постоянная составляющая приведенного момента инерции; - переменная составляющая момента инерции. В величину входят собственный момент инерции кривошипа (I₀), приведенные моменты инерции ротора электродвигателя и передаточного механизма ( , ), а также момент инерции I_M добавочной массы (маховика), причем необходимость установки маховика определяется на основании заданной степени неравномерности движения звена приведения.

Динамические характеристики и должны быть такими, чтобы закон вращения звена приведения был таким же, как и у главного вала машины (кривошип 1 основного исполнительно механизма), т.е. , , .

Блок-схема исследования динамики машинного агрегата показана на рис. 2.3.

Рис.2.3. Блок-схема исследования динамики машинного агрегата

Из схемы видно, что в исследовании можно выделить следующие этапы:

1.Исследование динамики машины:

1.1. Определение кинематических характеристик исполнительного механизма, которое включает нахождение крайних положений рабочего органа и соответствующих ему значений обобщенных координат, вычисление функций положений, аналогов скоростей и ускорений для ряда последовательных положений за цикл движения.

1.2. Определений динамических характеристик звена приведения:

а) приведенных моментов сил полезного сопротивления и движущих сил

б) приведенного момента инерции ( ) и его производной.

1.3. Определение закона вращения звена приведения и оценки динамической нагруженности по коэффициенту динамичности.

2. Динамический анализ исполнительного механизма:

2.1. Кинематический анализ, включающий определение скоростей и ускорений точек и звеньев с учетом полученного закона вращения звена приведения.

2.2.Силовой расчет, целью которого является определение реакций в кинематических парах и уравновешивающего момента.