Полученное из плана аналогов скоростей значение сравнивается с расчетным.

Построения выполняются на листе 2 чертежей.

3.6. Динамическое исследование машины в установившемся режиме

В этой части проекта решается обратная задача динамики – определение законов движения звеньев по приложенным к ним внешним силам. Для проек­тируемых механизмов внешними силами являются: момент силы движу­щей, приложенный к входному валу редуктора, силы тяжести звеньев, сила полезного или производственного сопротивления, возникающая при выполне­нии рабочего процесса и приложенная к ползуну.

Требуется определить закон движения кривошипа КПМ в установив­шемся режиме. Для решения задачи необходимо составить уравнение движения машины. При составлении этого уравнения целесообразно привести все силы, массы и моменты инерции звеньев к кривошипу, который будем на­зывать звеном приведения [2, с. 9…14].

3.6.1. Приведение масс и моментов инерции звеньев

Приведенная инерционная характеристика определяется из соотношения [2, с. 10]

, (11)

где – кинетическая энергия звена приведения; – кинетическая энер­гия -го подвижного звена; – число подвижных звеньев механизма.

Для всех заданий условие (11) принимает вид

, (12)

где – приведенный момент инерции; – угловая скорость звена приведения кривошипа; – угловая скорость ротора двигателя; – скорость центра масс ша­туна; – скорость ползуна.

Величины , , , , , заданы.

Из (12) определяется приведенный момент инерции

. (13)

Поскольку – передаточное отношение редуктора, и

; ; ,

то (13) можно представить в виде

. (14)

Очевидно, является периодической функцией координаты с периодом, рав­ным одному обороту кривошипа, то есть 2.

Для проведения динамического анализа удобно выделить начальное значение при и представить выражение (14) в виде

, (15)

где – по­стоянная составляющая приведенного момента инерции, равная его начальному значению при ; – переменная составляющая приведен­ного момента инерции.

Начальное значение определяется выражением

, (16)

где ; , – значение аналогов скоростей при 0  (значения аналогов скоростей и при 0равны нулю).

Переменная составляющая приведенного момента инерции равна

. (17)

Эта составляющая определяется звеньями, совершающими сложное плоское и поступательное движения. В проекте это шатун и ползун.

По формуле (16) следует рассчитать постоянную часть приведенного момента инерции.

Используя выполненные по п. 3.5.2 расчеты аналогов скоростей, следует рассчи­тать по формуле (17) переменную часть приведенного момента инерции. Ре­зультаты свести в таблицу.

3.6.2. Приведение силы полезного сопротивления и сил тяжести

Каждая из внешних сил приводится к кривошипу на основе соотноше­ния [2, с. 12]

(18)

где – мощность приведенной внешней силы; – мощность внешней силы.

Сила полезного сопротивления приложена к ползуну, перемещаю­щемуся со скоростью . Кривошип вращается с угловой скоростью  . По­этому уравнение приведения силы , составленное на основе соотношения (18),

имеет вид

, (19)

где – искомый приведенный момент силы полезного сопротивления; – косинус угла между направлениями силы и скорости .

Поскольку , то из (19) получим

,

где – аналог скорости точки С, значения которого определены в п. 3.5.2.

Момент является величиной переменной, так как оба сомножителя являются переменными величинами.

В задании сила представлена в виде диаграммы, которая называется механической характеристикой. Пользуясь ею, определяем силу сопротивления для каждого положения механизма. Для этого в пределах хода ползуна строим в масштабе на листе 2 чертежей механическую характеристику (рис. 10, в).

Выберем отрезок длиной в мм, который изобразит на оси ординат (ось F) значения заданной максимальной силы . Тогда масштабный коэффици­ент сил будет равен

, [ ].

Используя полученное значение , определяем значение силы для любого положения ползуна. Для этого через точки 1, 2, 3 и т.д. разметки траек­тории ползуна проводим линии, параллельные оси механической характери­стики, до пересечения с графиком и осью . В изображенном примере на рис. 10, в , в первом, втором и третьем положениях ползуна , в четвертом  , в пятом –  и т.д. При этих вычисле-

ниях величины отрезков , и т.д. представляем в миллиметрах.

Результаты обработки механической характеристики представляются в по­яснительной записке в виде таблицы, в которой указываются положения пол­зуна (точки 1, 2, 3, …), соответствующие этим положениям углы поворота кри­вошипа и значения силы . Далее для соответствующих положений меха­низма по формуле (20) определяем приведенный момент силы полезного сопротивления, подставляя в (20) модульные значения . Результаты расчетов сво­дятся в таблицу.

Если силы тяжести звеньев соизмеримы с силой полезного сопротивления, их следует также привести к кривошипу. Выражения для определения приведенных моментов этих сил имеют вид

,

(центр масс звена 1 находится в неподвижной точке А – кривошип уравновешен);

;

, (20)

где , , – приведенные моменты сил тяжести , , .

При определении этих приведенных моментов следует учесть ориента­цию механизмов относительно вертикали и заданные системы коор­динат. Например, для задания 1 – , , а для заданий 2, 3 – , .

Приведенные моменты сил тяжести следует рассчитать для всего цикла работы машины от 0 до 360 с принятым ранее шагом  для рабочего и хо­лостого ходов. Знак моментов совпадает со знаком , при движении то­чек , С вверх, так как в этом случае сила тяжести является силой сопротив­ления. При движении точек , С вниз силы тяжести являются силами движу­щими и знак моментов противоположен знаку .

Результаты расчетов приведенных моментов сил тяжести сводим в таб­лицу. Определив , , находим суммарный приведенный момент

.

На листе 3 чертежей строится график . Перед построением рас­считываются масштабные коэффициенты по оси и по оси моментов. Пусть, например, график имеет вид, изображенный на рис.11, а. Максимальное значение момента изображено отрезком ab. Величина этого отрезка произвольна. Она должна соответствовать отведенному для по­строения месту на листе чертежа. Тогда

, [ ].

Угол изобразили отрезком, равным, например, 100 мм. Тогда

.