Задание № 146. Проектирование и исследование подъемно-уравновешивающего механизма

Подъемно-уравновешивающий механизм (рис. 146, а) предназначен для поворота платформы 1 в вертикальной плоскости на заданный угол a_max и удержания ее в этом положении.

В исходном положении платформа горизонтальна. Поворот платформы осуществляется подачей рабочей жидкости от гидронасоса Н шестеренчатого типа в соответствующую полость гидроцилиндра 3 через золотниковый распределитель Р. Гидронасос приводится в движение от двигателя Д, имеющего постоянную частоту вращения n_Д, через планетарный редуктор Пр с числом сателлитов k=3. Механическая характеристика гидронасоса, т.е. зависимость давления, развиваемого насосом, от расхода рабочей жидкости с учетом предохранительного клапана ПрК приведена на рис. 146, в.

Останов платформы в заданном положении осуществляется с помощью кулачкового механизма, состоящего из кулачка 4, кинематически связанного с коромыслом 1 (w₄=w₁), и поступательно-движущегося роликового толкателя 5, возвращающего золотниковый распределитель Р в нейтральное положение, при котором обе полости гидроцилиндра заперты.

Допустимый угол давления в кулачковом механизме [J]=30°. Закон изменения аналога ускорения толкателя в зависимости от угла поворота кулачка показан на рис. 146, б. Фазовый угол дальнего выстоя в кулачковом механизме j_д.в=90°.

Предохранительный ПрК и переливной ПлК клапаны предназначены для ограничения давления рабочей жидкости в гидросистеме. Клапаны настроены на максимальное давление в гидросистеме p_max.

На рис. 146, г представлены качественные графики изменения перепада давления в полостях гидроцилиндра и относительной скорости поршня при повороте платформы в зависимости от угла ее поворота. В начале поворота движение поршня ускоренное, а перепад давления в полостях гидроцилиндра определяется предохранительным клапаном ПрК. После достижения поршнем скорости V₀, при которой расход рабочей жидкости становится равным производительности Q₀ гидронасоса, движение поршня - равномерным, а перепад давления в полостях гидроцилиндра определяется силами, действующими на платформу, и ее инерционностью.

После возвращения золотникового распределителя Р в нейтральное положение движение поршня становится замедленным, а перепад давления в полостях гидроцилиндра определяется переливным клапаном ПлК.

Задание на проектирование - в соответствии с учебным планом.

П р и м е ч а н и я.

1. При синтезе рычажного механизма обеспечить угол давления в шарнире В в начале подъема равным нулю.

2. При исследовании движения рычажного механизма ввиду относительной малости углов разгона a_р и торможения a_т по сравнению с a_max соответствующие участки графиков изобразить отдельно с увеличенным масштабом по оси абсцисс.

3. Площадь поршня гидроцилиндра рассчитать из условия гарантированного 10 %-ного превышения движущей силы над приведенной силой сопротивления в любой момент времени.

4. Для проектирования зубчатой передачи принять числа зубьев колес кратными (с округлением) числам зубьев колес, образующих внешнее зацепление в планетарном редукторе. Колеса прямозубые (b = 0). Число зубьев меньшего колеса меньше 15. Модуль m=10 мм.

5. Массами гидроцилиндра и поршня со штоком пренебречь.

Т а б л и ц а 146

Исходные данные для проектирования

№ п/п	Величина	Еди-ница	Числовые значения величин для вариантов
		изме-рения	А	Б	В	Г	Д
1	Максимальное давление в гидросистеме pmax	МПа	16	12	8	12	16
2	Угол поворота платформы amax	град	60	50	40	60	70
3	Масса платформы m1	кг	10000	8000	5000	6000	8000
4	Момент инерции платформы J1S	кг×м2	60000	50000	30000	40000	40000
5	Координаты центра масс платформы в опущенном положении (yC=0) ХS1 нач/YS1 нач	м	4,0/2,0	5,0/2,5	6,0/3,0	3,0/1,5	3,0/1,0
6	Удельная производительность гидронасоса Q0	см3/об	32	32	16	16	32
7	Частота вращения ротора гидронасоса nН	об/мин	2000	1400	1400	2000	2000
8	Ход толкателя кулачкового механизма h	мм	5	6	8	10	8
9	Частота вращения вала двигателя nД	об/мин	5000	4000	3000	4000	5000
10	Ход поршня H	м	0,6	0,5	0,4	0,8	0,6
11	Минимальная длина гидроцилиндра lBC min	м	0,8	0,6	0,5	1,0	0,8
12	Фазовые углы удаления и сближения в кулачковом механизме jу / jс	град	10/10	15/15	20/20	30/30	20/20

Рис. 146