3.Силовой анализ механизма.
3.1
Строим кинематическую схему и план
положений механизма в масштабе
м/мм , план скоростей в масштабе
план ускорений в масштабе
=
и индикаторную
диаграмму двигателя.
По индикаторной диаграмме а соответствии с разметкой хода ползунов В и С определяем удельное давление на поршень для каждого ползуна, размерность ось S диаграмм параллельно оси его движения. Проводя из каждой точки положения ползуна прямые параллельные оси Р получим на диаграмме разметку положений точек В и С. При этом необходимо учесть , что порядок нумераций положений на диаграмме должен соответствовать направлению рабочего и холостого хода ползуна.
Масштаб индикаторной диаграммы по оси Р:
=
=
=
где
заданное максимальное удельное давление
на поршень, равное 4 МПа.
принятая
высота индикаторной диаграммы (100 мм).
Сила давления газа на поршень
(3.1)
где
удельное давление газа на поршень в Па
диаметр
поршня в м.
Для расчетного положения (2) механизма:
(МПа)
=
=
Силы тяжести приложенные к их центрам тяжести. Их величины определяем по формуле:
=
где
масса звеньев в кг.
Силы тяжести звеньев 1 и 3.
Силы инерции определяем по формуле:
(3.3)
где
ускорение центра тяжести центра масс
звена в м/
направление
силы инерции противоположно направлению
вектора (
).
Сила инерции звена 1 равна нулю, так центр масс звена лежит на оси вращения и его ускорение равно нулю.
Cила инерции звена 2
Cила инерции звена 3
Момент сил инерций (инерционные моменты) звеньев определяем по формуле:
(3.4)
где
момент инерции массы звена относительно
оси, проходящей через центр масс
перпендикулярно к плоскости движения
(кг
);
(кг
)
угловое
ускорение звена (
)
Направление
сил инерции
противоположно угловому ускорению
звена
.
Момент
сил инерции звена 1 равен нулю , так как
его угловое ускорение равно нулю
(равномерное вращательное движение при
).
Момент инерции звена 2.
2
=
Определение реакций в кинематических парах начинаем с группы, состоящей из звеньев 2 и 3.
3.2 Силовой расчет группы из звеньев 2 и 3.
Группу
из звеньев 2 и 3 вычерчиваем отдельно в
масштабе длин
и в соответствующих точках прикладываем
силы веса и силы инерции звеньев, а к
звену 2 момент сил инерции
.
Отброшенные связи заменяются реакциями
. Под действием внешних сил, сил инерции
и реакций
группа будет находиться в равновесии.
Составляем условие равновесия группы, приравнивая нулю сумму всех внешних сил, действующих на группу
=0
Неизвестными
здесь являются реакции
. Направление реакции
Известно она перпендикулярна к направляющей поршня B (без учета сил трения).
Величину
реакции
определим из уравнения моментов всех
сил, приложенных к звеньям 2 и 3 относительно
точки B:
Всё уравнение делим на и выражаем неизвестную величину :
=
Для
определения
строим план сил в масштабе
Из
точки
параллельно силе
откладываем отрезок
откладываем
отрезок
из
точки с в направлении силы инерции
откладываем отрезок
из
точки
в направлении реакции
откладываем
отрезок
Силы
веса
и
в масштабе
на плане сил изображаются точками.
Соединив точку
с точкой а на плане сил, получим вектор
,
изображающий собой искомую реакцию
величина которой
Реакции
в шарнире
определяется
вектором
на плане сил
(H)