5. Динамический синтез механизма

Динамический синтез механизма проводится с целью проектирования махо­вика. Маховик предназначен для ограничения колебаний угловой скорости звена приведения в соответствие с необходимым коэффициентом неравномерно­сти движения . Коэффициент является характеристикой неравномерности уста­новившегося движения машины, который определяется как

,

где , – максимальная и минимальная угловые скорости звена приведения рис. 5.1, в рассматриваемом случае звеном приведения является кривошип;

– средняя угловая скорость звена приведения;

Маховик является аккумулятором механической энергии: при положитель­ном приращении кинетической энергии E_k>0 маховик накапливает ее, а при от­рицательном E_k<0 – возвращает ее в механическую систему. Для реализации этой задачи на валу кривошипа устанавливается дополнительная вращающаяся масса – маховик с потребным моментом инерции. Маховик устанавливается на звене приведения – кривошипе .

Иными словами можно сказать, маховик предназначен для уменьшения уг­лового ускорения кривошипа ₁ и ускорений всех звеньев механизма, а значит, и уменьшения сил инерции и моментов сил инерции механизма. Применение маховика позволяет частично уравновесить силы и моменты сил инерции механизма, вызванных неравномерным движением звеньев.

Рис. Колебание угловой скорости кривошипа за цикл установившегося движения:

1 – с установленным маховиком;2 – без маховика.

Рис.Установка маховика на кривошипе двигателя

5.1. Построение, индикаторной диаграммы двигателя

В качестве закона изменения движущих сил F_д (или сил полезного сопротивления F_с) задаются механические характеристики. Механической характеристикой ДВС, поршневых насосов и компрессоров является зависимость давления p_iгазов в цилиндре на поршень от его перемещения S. Индикаторная диаграмма строится совместно с планом положений механизма.Индикаторная диаграмма строится в относительных координатах – «давление -перемещение»в соответствии с функцией , которая представлена в виде табл.

здесь

– текущее давление в цилиндре в соответствие с i - тым положением кривошипа,

– максимальное давление в цилиндре,

– текущее перемещение поршня согласно i - тому положению кривошипа,

– ход поршня.

Ось абсцисс индикаторной диаграммы располагается параллельно оси цилиндра x-x (рис.5.2). На этой оси откладывается отрезок 0-1,0, равный ходу поршняв масштабе H=B₀B₆(точка B₀ соответствует верхней мертвой точке, точка B₆ – нижней мертвой точке), на которомбудет строиться индикаторная диаграмма. Отрезок 0-1делится на десять равных частей – 0-0,1, 0,1-0,2, 0,2-0,3, 0,4-0,5…. 0,9-1,0 (рис.5.3). Другой отрезок 0-1, которыйдопускаетсяпо-возможностивыбрать той же величины 0-1 = B₀B₆, необходимо отложить по оси ординат , затем его также делят на десять равных отрезков – 0-0,1, 0,1-0,2, 0,2-0,3, 0,4-0,5…. 0,9-1,0.

Индикаторная диаграмма для насосов состоит из отдельных участков, соответствующих тактам работы (всасывание, сжатие). По данным, указанным в табл. циклограмма нагружения цилиндров, для определенного такта по точкам строится индикаторная диаграмма. При движении поршня вниз – сжатие, при движении вверх – всасывание.

Табл. Циклограмма нагружения цилиндров.

Угол поворота кривошипа	0о – 180о	180о – 360о
B	сжатие	всасывание
D	всасывание	сжатие

Масштаб оси ординат индикаторной диаграммы рассчитывают по зависимости

МПа/мм,

где – максимальное давление в цилиндре, МПа;

– максимальная ордината, которая изображает на индикаторной диаграмме максимальное давление , , мм.