4 Уравновешивание сил инерции кривошипно-ползунного механизма

У

Рисунок 4.1 - Схема статического уравновешивания сил инерции

равновешивание сил инерции КПМ производится с целью устранения переменных воздействий на опоры коленчатого вала, корпус и фундамент осуществляется с помощью противовесов, устанавливаемых на подвижные звенья. Для полного статического уравновешивания КПМ необходимо поставить противовесы и на кривошип, и на шатун. При этом добиваются постоянства положения центра масс всех подвижных звеньев механизма относительно стойки. Однако такое расположение противовесов приводит к значительному увеличению габаритов механизма, масс подвижных звеньев и динамических усилий в кинематических парах. Поэтому ограничиваются установкой противовеса только на кривошип (частичное уравновешивание) (рис. 4.1).

Рассчитаем массу противовеса.

Площадь поршня:

(4.1)

Масса поршня:

(4.2)

Масса шатуна:

(4.3)

Масса кривошипа:

(4.4)

Расстояние от центра тяжести шатуна до пальца кривошипа:

м (4.5)

Расстояние от центра тяжести кривошипа до оси его вращения:

м (4.6)

Замещающая масса сосредоточенная в шарнирной точке А:

(4.7)

Массу противовеса определяем по формуле:

, при (4.8)

Замещающая масса, сосредоточенная в шарнирной точке В, кг:

(4.9)

кг

Расчёт второй гармонической составляющей силы инерции:

, (4.10)

,

Расчёт первой гармонической составляющей силы инерции:

, (4.11)

,

Результаты расчётов заносим в таблицу 4.

Таблица 4 – Гармонические составляющие сил инерции.

0	477,7	296,369
30	413,68	147,96
60	238,83	-147,96
90	0	-296,369
120	-238,83	-147,96
150	-413,68	147,96
180	-477,7	296,369
210	-413,68	147,96
240	-238,83	-147,96
270	0	-296,369
300	238,83	-147,96
330	413,68	147,96
360	477,7	296,369

5 Определение мощности сил производственных сопротивлений

Давление воздуха в цилиндре изменяется в соответствии с заданной индикаторной диаграммой. Для того, чтобы определить давление воздуха в цилиндре при фиксированных углах поворота кривошипа _i = 0⁰, 30⁰, 60⁰, и.т.д., необходимо построить индикаторную диаграмму по заданным исходным данным. При этом давление воздуха в цилиндре компрессора и ход поршня удобней откладывать в относительных единицах, приняв по оси перемещений за единицу отрезок равный полному ходу ползуна на плане положений кривошипно-ползунного механизма. В этом случае ординаты диаграммы для точек - 1, 2, 3 и.т.д. В масштабе чертежа обозначают величину давления сжатого воздуха, действующего на поршень в соответствующих положениях механизма при фиксированных углах поворота кривошипа. Для определения масштаба используют заданное максимальное давление в цилиндре. По определённым значениям давления в цилиндре строят развёрнутую индикаторную диаграмму, где по оси абсцисс в масштабе откладывают углы поворота кривошипа, а по оси ординат – давление в цилиндре.

По определённым значениям давления строим развёрнутую индикаторную диаграмму (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 - Развёрнутая индикаторная диаграмма

Масштабные коэффициенты.

(5.1)

(5.2)

Давление воздуха в цилиндре определяем по индикаторной диаграмме:

Силами производственных сопротивлений в компрессоре являются силы давления воздуха на поршень, которые можно определить по формуле:

(5.3)

где давление воздуха в цилиндре, Па; диаметр цилиндра, равный диаметру поршня, м.; Н – ход поршня, м

Располагая значениями силы давления воздуха в цилиндре компрессора Р и значениями скорости поршня _B, можно определить приведенный к валу кривошипа момент сил производственных сопротивлений:

(5.4)

и построить диаграмму приведенного момента сил производственных сопротивлений (рис. 5.2).

Рисунок 5.2 - Диаграммы приведённых моментов

сил производственных сопротивлений и движущих сил

Диаграмму приведенного момента сил строят в масштабе под развернутой индикаторной диаграммой компрессора и на этой диаграмме откладывают среднее значение (численно равное в идеальных механизмах моменту движущих сил), которое определяется по формуле:

(5.5)

Мощность сил производственных сопротивлений определяем по формуле:

(5.6)

Масштабные коэффициенты.

(5.7)

(5.8)

Масштабный коэффициент работ.

(5.9)

Результаты расчётов заносим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – Мощности сил производственных сопротивлений

Нижний цилиндр

, град	р, МПа	Р, кН	М, кН·м
0	0,1	0,405	0
30		0,162	-0,14
60	0,088	0,356	-0,486
90	0,184	0,745	-1,015
120	0,332	1,345	-1,34
150	0,4	1,62	-0,807
180	0,4	1,62	0
210	0,156	0,63	0,314
240	0,08	0,32	0,32
270	0,1	0,405	0,55
300	0,1	0,405	0,54
330	0,1	0,405	0,35
360	0,1	0,405	0

Верхний цилиндр

, град	р, МПа	Р, кН	М, кН·м
0	0,4	1,62	0
30	0,1	0,405	-0,35
60	0,1	0,405	-0,54
90	0,1	0,405	-0,55
120	0,1	0,405	-0,4
150	0,1	0,405	-0,2
180	0,1	0,405	0
210	0,24	0,0972	0,049
240	0,68	0,275	0,27
270	1,58	0,64	0,87
300	2,76	1,12	1,53
330	0,4	1,62	1,4
360	0,4	1,62	0