5.4 Исследование внешней виброактивности механизма.
Уравновешивание
Т.к. главный вектор сил инерции есть мера внешней виброактивности, то для ее уменьшения необходимо уравновесить главный вектор сил инерции.
Уравновешивание можно произвести двумя способами:
1. Установка противовесов на звенья.
Этот способ позволяет полностью уравновесить главный вектор сил инерции, но, как следствие установки противовеса, подвижные звенья механизма нагружены значительными массами.
2. Установка вращающихся противовесов.
Этот способ наиболее часто используется. В результате использования этого способа уравнивается одна гармоника главного вектора сил инерции. Главным достоинством данного способа является то, что массы звеньев механизма нагружены не сильно. Но в то же время, изменение главного вектора сил инерции может быть не эффективным. Мы воспользуемся вторым методом.
Определим главный вектор сил инерции
–число
звеньев механизма;
–масса
i-го звена;
–ускорение
и аналог ускорения центра масс i-го звена
в проекции на оси x,y;
–угловая
скорость кривошипа.
Разложим функцию в ряд Фурье
Коэффициенты разложения:
–номер
гармоники.
Коэффициенты ряда Фурье
|
|
ФХ |
ФY |
|
A1 |
44,8478 |
21,3075 |
|
B1 |
18,927669 |
85,0815 |
|
A2 |
2,3404506 |
-42,658 |
|
B2 |
-25,96259 |
-2,3007 |
|
A3 |
-1,209548 |
6,02578 |
|
B3 |
12,451697 |
9,65463 |
|
A4 |
0,9849909 |
-12,723 |
|
B4 |
-7,339299 |
-4,2175 |
|
A5 |
-0,554483 |
1,73116 |
|
B5 |
3,5337914 |
3,0454 |
Рис. 5.7
–главный
вектор сил инерции, разложенный в ряд
Фурье :
;
–первая
гармоника главного вектора сил инерции:
Установим 2 вращающихся противовеса, чтобы выполнялось условие
для
любого
.
Определим:
–массы
противовесов;
–углы
установки противовесов при
=0.
Запишем
проекции векторов
на оси x,y:
Приравняем
коэффициенты при
и
(считаем, что радиусы
установки
противовесов равны радиусу кривошипа
):
1+4:
;
3+2:
;
1-4:
;
3-2:
.
Массы противовесов:
;
Углы установки:
;
;
Для данного механизма массы противовесов равны
Противовесы устанавливаем на углы:
Схема установки противовесов представлена на втором листе А1.
В результате установки противовеса годограф главного вектора сил инерции изменился значительно, это показывает, что первая гармоника ряда Фурье является основной. Для сравнения с первоначальным годографом (до уравновешивания) изобразим годографы на одном графике.
Рис. 5.8
Рис.5.9
5.5 Выводы
В результате проведения силового анализа механизма были определены реакции в кинематических парах исполнительного механизма и движущий момент, прикладываемый к кривошипу.
После уравновешивания первой гармоники главного вектора сил инерции виброактивность механизма резко уменьшилась, поэтому установка противовесов будет являться правильным решением.
5.6 Выбор двигателя
В курсовом проекте предлагается использовать электрический двигатель постоянного тока независимого возбуждения. Такой двигатель имеет линейную статическую характеристику, что упрощает расчет установившегося режима и режима разбега.
Двигатель выбирают по необходимой (эквивалентной) мощности, т.е. такой мощности, которая требуется для того, чтобы механизм, испытывающий воздействие заданных сил, совершал требуемые движения.
Выбор двигателя производим по среднеквадратичному значению момента .
С помощью ЭВМ, в результате силового расчета, находим значение эквивалентной мощности. В нашем случае
Этой мощности соответствует двигатель: 2ПН90М
Характеристики этого двигателя:
|
Мощность Nдв, Вт |
Скорость nдн, об/мин |
Номиналь-ный ток Iн, А |
Номинальное напряжение Uн, В |
Сопротив-ление Rя, Ом |
Индук-тивность Lя, Гн |
Момент инерции ротора Jр, кгм2 |
|
250 |
1120 |
1.2 |
220 |
15.47 |
0.297 |
0,004 |