3. Расчет маховика
Коэффициент неравномерности
Определить размеры маховика
3.1 Построение диаграммы приведённого момента сопротивления
Для каждого из 12 положений механизма определяется величина приведённого момента сопротивления по формуле:
(3.1)
Так как к нашему механизму не приложен
момент сил, инерционные моменты
не учитываются, так как они будут учтены
через приведённый момент инерции
,
то формула принимает вид:
(3.2)
Где: 
– масштаб плана скоростей,мс-1/мм;
– силы, приложенные к механизму,Н;
– проекция скорости на направление
силы,мм;
– угловая скорость звена приведения,с-1.
Вычислим приведённый момент сопротивления для 10-го положения механизма:
Значение моментов сопротивления для других положений механизма и данные их вычисления приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 Определение приведённых моментов сопротивлений
|
Положение механизма |
Величины | ||||||||||||
|
|
,Н |
мм |
Н |
мм |
Н |
мм |
Н |
мм |
Н |
мм |
Н |
мм |
Нм |
|
0 |
0 |
0 |
194,24 |
-16 |
117,72 |
-54 |
117,72 |
-26 |
164,8 |
-14 |
155,98 |
-52 |
-32,7768 |
|
1 |
0 |
39 |
194,24 |
-12 |
117,72 |
-47,5 |
117,72 |
-18 |
164,8 |
-10 |
155,98 |
-46 |
-26,9496 |
|
2 |
0 |
70,5 |
194,24 |
-1,5 |
117,72 |
-26 |
117,72 |
-1 |
164,8 |
-1,5 |
155,98 |
-26 |
-11,1036 |
|
3 |
0 |
84,5 |
194,24 |
9 |
117,72 |
3,5 |
117,72 |
15 |
164,8 |
8 |
155,98 |
2 |
7,93774 |
|
4 |
0 |
79 |
194,24 |
14,5 |
117,72 |
27,5 |
117,72 |
26 |
164,8 |
16 |
155,98 |
29 |
23,2498 |
|
5 |
0 |
46,5 |
194,24 |
11 |
117,72 |
40,5 |
117,72 |
23 |
164,8 |
18 |
155,98 |
48 |
28,665 |
|
6 |
0 |
6,5 |
194,24 |
3,5 |
117,72 |
41 |
117,72 |
12 |
164,8 |
12 |
155,98 |
49 |
23,6282 |
|
7 |
0 |
51,5 |
194,24 |
4 |
117,72 |
40 |
117,72 |
7 |
164,8 |
4 |
155,98 |
41 |
19,0917 |
|
8 |
0 |
78 |
194,24 |
6 |
117,72 |
30 |
117,72 |
5 |
164,8 |
-1 |
155,98 |
23 |
12,4405 |
|
9 |
0 |
81 |
194,24 |
1,5 |
117,72 |
7 |
117,72 |
-2,5 |
164,8 |
-5 |
155,98 |
0 |
-0,00421 |
|
10 |
150 |
66 |
194,24 |
-6 |
117,72 |
-19 |
117,72 |
-13 |
164,8 |
-10 |
155,98 |
-24 |
-28,8916 |
|
11 |
780 |
37 |
194,24 |
-14 |
117,72 |
-43 |
117,72 |
-25 |
164,8 |
-15 |
155,98 |
-45 |
-70,108 |
|
12 |
810 |
0 |
194,24 |
-16 |
117,72 |
-54 |
117,72 |
-26 |
164,8 |
-14 |
155,98 |
-52 |
-32,7768 |
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
По данным таблицы 3.1 строится диаграмма приведённого момента сопротивления
Примем масштаб оси ординат
Нм/мм.
Масштаб оси
вычислим:
мм-1
Где: 
– отрезок оси абсцисс, соответствующий
одному циклу движения механизма, мм.
3.2 Построение диаграммы работ сил сопротивления и движущих сил
Графическим интегрированием диаграммы приведённого момента сопротивления получаем диаграмму работ сил сопротивлений, масштаб которой:
Где: H– полюсное расстояние,мм.
Здесь же строится диаграмм диаграмма работ движущих сил, для этого соединим начало координат с точкой диаграммы работ сил сопротивления, соответствующей концу цикла, в виду равенства работ за цикл.
3.3 Построение диаграммы изменения кинетической энергии механизма
Диаграмма изменения кинетической
энергии строится графическим вычитанием,
вычитая из ординат диаграммы работ
движущих сил, ординаты диаграммы работ
сил сопротивления. То есть: 
Масштаб диаграммы
3.4 Построение диаграммы приведённого момента инерции
Величина приведённого момента инерции каждого положения механизма вычисляется по формуле:
(3.3)
Где: 
– момент инерции самого звена приведения;
приведённый момент инерции звена0
не зависящий от положения механизма;
– длина звена приведения;
– длина вектора скорости точкиА;
– массаi–го звена;
– длина вектора скорости центра массi–го звена;
– момент инерцииi–го
звена относительно центра масс;
– длина вектора относительной скорости
точекKиNзвенаKN;
– длина звенаKN.
Предварительно вычислим моменты инерции звеньев относительно центров масс
– момент инерции кривошипа определим,
полагая, что он уравновешен, то есть его
центр масс лежит на оси вращения. Если
уравновешивающую массу взять раной
массе кривошипа, то её необходимо
установить на расстоянииОА/2по
другую сторону от оси вращения. В этом
случае момент инерции будет равен:
кг
мм2(3.4)
Где: 
– момент инерции кривошипа;
– момент инерции противовеса.
Моменты инерции остальных звеньев определяются как:
(3.5)
Все данные для вычисления сводим в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 Определение приведены моментов инерции
|
Положение механизма |
Величины | |||||||||||
|
|
мм |
мм |
кг |
мм |
кг·мм2 |
мм |
мм |
кг |
мм |
кг·мм2 |
мм |
мм |
|
0 |
77 |
110 |
15,9 |
61,5 |
372192,5 |
53,5 |
530 |
16,8 |
31 |
439040 |
62 |
560 |
|
1 |
77 |
110 |
15,9 |
46 |
372192,5 |
78 |
530 |
16,8 |
18,75 |
439040 |
37,5 |
560 |
|
2 |
77 |
110 |
15,9 |
37,5 |
372192,5 |
79 |
530 |
16,8 |
3 |
439040 |
6 |
560 |
|
3 |
77 |
110 |
15,9 |
50 |
372192,5 |
58 |
530 |
16,8 |
15 |
439040 |
30 |
560 |
|
4 |
77 |
110 |
15,9 |
73 |
372192,5 |
13 |
530 |
16,8 |
34,5 |
439040 |
69 |
560 |
|
5 |
77 |
110 |
15,9 |
85 |
372192,5 |
50 |
530 |
16,8 |
49,5 |
439040 |
99 |
560 |
|
6 |
77 |
110 |
15,9 |
71 |
372192,5 |
95 |
530 |
16,8 |
47 |
439040 |
94 |
560 |
|
7 |
77 |
110 |
15,9 |
42 |
372192,5 |
97 |
530 |
16,8 |
23,5 |
439040 |
47 |
560 |
|
8 |
77 |
110 |
15,9 |
45 |
372192,5 |
67 |
530 |
16,8 |
8,25 |
439040 |
16,5 |
560 |
|
9 |
77 |
110 |
15,9 |
68,5 |
372192,5 |
29 |
530 |
16,8 |
30 |
439040 |
60 |
560 |
|
10 |
77 |
110 |
15,9 |
78 |
372192,5 |
8 |
530 |
16,8 |
40 |
439040 |
80 |
560 |
|
11 |
77 |
110 |
15,9 |
75 |
372192,5 |
38 |
530 |
16,8 |
39 |
439040 |
78 |
560 |
|
12 |
77 |
110 |
15,9 |
61,5 |
372192,5 |
53,5 |
530 |
16,8 |
31 |
439040 |
62 |
560 |
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,-
Положение механизма
Величины
,кг
,мм
,кг·мм2
,мм
,мм
,кг
,мм
,кг·мм2
,мм
,мм
0
12
31
160000
49
400
12
54
160000
47
400
1
12
21
160000
66
400
12
59
160000
52
400
2
12
33
160000
74
400
12
70
160000
47
400
3
12
51,5
160000
64
400
12
78,5
160000
32
400
4
12
64
160000
30
400
12
78
160000
2,5
400
5
12
59
160000
25
400
12
60,5
160000
39,5
400
6
12
30
160000
73,5
400
12
41
160000
72
400
7
12
12,5
160000
87
400
12
56,5
160000
70,5
400
8
12
47
160000
70,5
400
12
78
160000
42
400
9
12
62
160000
40
400
12
79
160000
9,5
400
10
12
60
160000
9
400
12
70
160000
17,5
400
11
12
47
160000
22
400
12
59
160000
36,5
400
12
12
31
160000
49
400
12
54
160000
47
400
-
Положение механизма
Величины
,кг
,мм
,кг·мм2
,мм
,мм
,кг
,мм
,кг·м2
0
19,8
16,5
718740
33
660
26
0
0,316717105
1
19,8
42,5
718740
24
660
26
39
0,390567704
2
19,8
71
718740
3
660
26
70,5
0,716019949
3
19,8
83
718740
19
660
26
84,5
1,008569337
4
19,8
77,5
718740
29
660
26
79
1,078925714
5
19,8
45,5
718740
21
660
26
46,5
0,755727092
6
19,8
8
718740
7
660
26
6,5
0,402060714
7
19,8
52,5
718740
8,5
660
26
51,5
0,49116523
8
19,8
80
718740
12
660
26
78
0,903010612
9
19,8
81,5
718740
3
660
26
81
1,085963418
10
19,8
64
718740
13
660
26
66
0,900197194
11
19,8
47
718740
29
660
26
37
0,587042092
12
19,8
16,5
718740
33
660
26
0
0,316717105
По вычисленным значениям приведённого
момента инерции строится его диаграмма
в масштабе
кг·м2/мм.Значение масштаба принимаем таким
образом, что бы обеспечивалась достаточная
точность последующих вычислений.
3.5 Определение момента инерции методом Ф. Виттенбауэра
Строим диаграмму «энергомасс» графическим исключением параметра φиз диаграммыΔТ(φ)иIn(φ).
Находим координаты оси новой системы,
в которой диаграмма «энергомасс»
соответствует механизму с заданным
коэффициентом неравномерности
при
средней угловой скорости
Для этого находим тангенсы максимального и минимального углов наклона касательных к диаграмме «энергомасс»:
рад
рад
Проведя касательные под вычисленными
углами к диаграмме «энергомасс», находим
отрезок
,
отсекаемый или на оси энергий:
мм.
Теперь можно найти момент инерции маховика по формуле
кг·м2(3.6)
3.6 Определение размеров обода маховика
Средний диаметр обода маховика, представляет собой кольцо, у которого размеры сечения меньше среднего диаметра кольца, можно найти по формуле момента инерции точечной массы:
(3.7)
Где: D– средний диаметр кольца.
Задавшись сечением обода (примем его прямоугольным) bиhопределим средний диаметр его
Пусть
мм;
мм;
кг/м3– плотность материала, тогда
и
м(3.8)
мм/мм
