6. Динамический синтез насоса

Динамический синтез насоса проводим для динамической устойчивости технологического процесса, повышения общего к.п.д. насоса путем снижения теплового излучения обмоток приводного электродвигателя при неравномерном вращении ротора внутри цикла.

Задачу решаем подбором масс звеньев, введением, при необходимости, дополнительной маховой массы с постоянным моментом инерции маховика. Предварительно анализируем инертные свойства имеющихся механизмов.

Расчет массы и моментов инерции звеньев

Инертные свойства звеньев характеризуют показатели массы (при поступательном движении) и момента инерции при вращательном.

В первом приближении можем принять, что по длине рычагов массы распределены равномерно, что интенсивность распределения . При этом массы кривошипа 1 и кулисного камня 4 не учитываются.

Зубчатые колеса – сплошные диски с шириной , зависящей от межосевого расстояния , как

где принимаем представляет собой коэффициент ширины зуба. При этом центры масс рычагов располагаются по их серединам, массы определяются как

моменты инерции звеньев относительно их центров масс находятся как

а относительно оси вращения (для вращающихся звеньев) как

Массы зубчатых колес определяем через делительные диаметры и межосевые расстояния а_w по формуле

которая при плотности материала r = 7.8 ^, 10³ кг/м³ (сталь, чугун) и принятом y_а = 0.25, для облегчения вычислений, предварительно приведена к виду:

m_j = 1.53 ^. 10^{3 .} a_w ^. d²

Моменты инерции колес относительно оси вращения определяем через их массу и делительный диаметр как для однородных дисков: J_sj =

Результаты расчетов заносим в таблицу 5.

Оценка динамических характеристик деталей насоса:

1. Массу поршня вместе с перемещающим ее ползуном оцениваем приблизительно как

2. Массу водила Н планетарной ступени редуктора находим с помощью формулы

где ширину водила принимаем равной двойной толщине одного колеса смонтированного на нем сателлита Z₂, т.е.

С учетом этого

а момент инерции (как сплошного диска)

Табл.5 .

Наименование звена	Обозн. звена	Длина рычага диаметр колеса м	Масса кг.	Момент инерции относительно оси вращения кгм2	Момент инерции относительно центра масс кгм2
Рычаги: кривошип шатун коромысло кулиса	АВ ВС СD DF	0.109 0.306 0,38 0.44	m1= 0 m2= 9.2 m3’= 11.4 m3’’=13.2	J1=0 J3’=0.55 J3’’=0.852	JS2=0.072
Зубчатые колеса	Z1 Z2 Z4 Z5	0.090 0.270 0.132 0.312	mZ1=2.2 mZ2=20.1 mZ4=5.9 mZ5= 33.1	JZ1=0.00226 JZ2=0.183 JZ4=0.0129 JZ5=0.402	Для всех колес как и относительно оси вращения
Ползуны	Зв. 4 Зв. 5		0 m5 = 7,4
Водило	Н	0.36	mH = 35,7	JH =0.578
Кулачок толкатель			mk = 1.63 mт = 1,5	Jk = 0.0025
Ротор эл. дв.				Jp = 0.0501

3. Массу кулачка и его момент инерции оцениваем по среднему его радиусу

и ширине, которую задаем как b_k = 0.2 ^. D_ср = 0.2 ^. 2 ^. 55 = 22 мм.

В этом случае

а момент инерции

4. Массу толкателя кулачкового механизма принимаем m_т = 1.5 кг.

5. Момент инерции ротора электродвигателя определяем по маховому моменту

m_p = 0.41 кгм²

6. Динамические характеристики остальных движущихся звеньев – кулисный камень 4, валы, ролики кулачкового механизма и т.п. из-за малых их масс, либо скоростей точек, считаем пренебрежимо малыми и далее не учитываем.