Механизмы электротехнологических установок. Учебное пособие

сливается малая его часть. В связи с этим дуга, описываемая сливным носком, невелика, и ось наклона миксера располагают ближе к его центру тяжести, что уменьшает усилие, требуемое для наклона.

Расчетная схема для определения рабочего усилия представлена на рис. 3.14.

2

Q

G

A

Рис. 3.14. Расчетная схема механизма наклона индукционной тигельной печи

Исходными данными для расчета являются вес наклоняемой системы G, Н и конструктивные размеры, отражающие общую компоновку печи и гидроплунжера:

rq – радиус-вектор, проведенный от оси наклона О до центра тяжести печи Q, мм;

71

AB – длина плунжера, мм;

OB – расстояние от точки крепления плунжера к поворотной раме до оси наклона, мм;

OA – расстояние от точки крепления плунжера к опорной раме до оси наклона, мм;

2 – угол между отрезком ОА и вертикалью, град.

Для определения конструктивного угла β – угла AOB в исходном положении тигля (см. рис. 3.14) – необходимо рассмотреть треугольник AOB. Согласно теореме косинусов можно записать:

AB2= OB2+OA2 2OB OAcosβ, мм2 .

Из этого выражения определяется угол β:

Рабочее усилие определяется из уравнения равновесия моментов сил, действующих на наклоняемую систему:

Mр Mq , Н м,

где Mр – момент рабочего усилия; Mq – момент силы тяжести. Момент силы тяжести определяется по формуле

Mq Grqsin(β2 β φ), Н · м,

где rq OQ – радиус-вектор, проведенный из центра вращения накло-

няемой системы до ее центра тяжести, мм.

Рабочее усилие Fр определяется следующим образом:

где H – плечо рабочего усилия.

По определению плечо силы – это расстояние от оси вращения до линии действия силы. В данном случае согласно расчетной схеме,

72

изображенной на рис. 3.14, плечом рабочего усилия является высота треугольника АОВ, выпущенная из вершины О на сторону АВ. Оче-

видно, что при наклоне на угол в треугольнике АОВ перемещается вершина В, а значит, будет меняться длина стороны АВ, равная длине гидроплунжера. На рис. 3.14 крайнее положение вершины В отмечено

точкой B .

Текущая длина плунжера определяется по теореме косинусов:

Рис. 3.15. Зависимость рабочего усилия Fр (а) и его плеча Hφ (б) от угла наклона системы φ

73

Ход поршня h определяется следующим образом: h AB B A , мм.

Расчет рабочего усилия при различных углах наклона легко осуществим в среде Microsoft Excel. Расчеты для конструктивной схемы, изображенной на рис. 3.14, при следующих исходных данных:

позволяют проанализировать зависимость рабочего усилия, его плеча от угла наклона. Графики этих зависимостей представлены на рис. 3.15.

Из графиков видно, что максимальное рабочее усилие и максимальное плечо усилия достигаются при разных углах наклона системы. Такой расчет позволяет определить максимальное рабочее усилие и ход. Эти параметры являются исходными данными при проектировании привода.

С помощью изложенной выше методики можно провести исследование влияния различных компоновочных решений механизма (рис. 3.16) на габаритные размеры гидродвигателя и рабочее усилие.

Компоновочные решения могут отличаться расстоянием оси вертикального в исходном состоянии гидродвигателя от оси поворота печи (рис. 3.16, а и б) или наклоном гидропривода в исходном состоянии

(рис. 3.16, а и в).

Очевидно, что при смещении гидродвигателя к оси печи увеличивается плечо рабочего усилия, значит, рабочее усилие будет уменьшаться. Однако при этом увеличивается ход гидродвигателя, следовательно, увеличивается его длина, а поэтому увеличивается вертикальный габарит печи. В таком случае для нижней точки крепления гидродвигателя приходится формировать приямок. Поэтому чаще всего решение принимают в сторону упрощения монтажа печи и идут на увеличение рабочего усилия.

Аналогичные исследования можно провести для других вариантов компоновки гидродвигателя, например, при его наклонном расположе-

нии (рис. 3.16, в).

75

78