3. Выравнивание угловой скорости вала машины

С ПОМОЩЬЮ МАХОВИКА

3.1. Из курса лекций известно, что установившееся движение машины

с кривошипно-ползунным механизмом является неравновесным. Неравно-весность влечет за собой неравномерность вращения вала машины, которая

должна быть ограничена. Степень неравномерности оценивают отношением

(3.1)

где - угловая скорость кривошипа.

В задании на проект задана допустимая степень неравномерности хода

, которую необходимо выдержать с помощью установки маховика на валу кривошипа.

В этой части проекта рассматриваем не только кривошипно-ползунный механизм, но и всю машину с двигателем (насосы, компрессоры) или нагру-

зочным генератором (двигатели) (рис. 8).

Момент инерции маховика будем определять графо-аналитическим ме-тодом по диаграмме энергомоментов (диаграмма Виттенбауэра). Для ее построения необходимо выполнить ряд расчетов и построений вспомога-

тельных графиков - графика приведенного момента инерции машины и гра-

фика избыточных работ.

12

2. Расчет и построение графика приведенных моментов инерции машины.

Приведенный момент инерции выполняем для каждого положения кри-

вошипа по формуле

(3.2)

В выражении (3.2.) все члены суммы, стоящей справа, постоянны за исключением последнего. Расшифруем постоянную часть: m_а, m_в - массы

в точках А и В, уже подсчитаны по формулам (2.1) и (2.2); m_пр - масса про-

тивовеса также известна из формулы (2.5). Моменты инерции - J_Ш1 - шкива на валу кривошипа, J_ШЭ, J_Э - шкива и ротора электродвигателя (генератора) - берутся из задания на проект, кгсм²;

n_э, n₁ - частоты вращения ротора

(об/мин) электродвигателя (генератора) и кривошипа берутся из задания на

проект; - средняя угловая скорость кривошипа, 1/с.

В переменном члене суммы V_в (м/с) берется из табл. 1.

Все вычисления J_пр проводим в пояснительной записке и сводим в таблицу по типу табл. 1.

В правом верхнем углу второго чертежного листа примериваем

расположение графика J_пр. По горизонтали - ось берем длиной определяем или .

По вертикали размер графика определяем по максимуму откуда . Строим график J_пр опре-

деляем по положениям 1 - 8:

13

3. Построение графика избыточных работ

Графики строятся последовательно в три этапа.

1 этап - построение графика приведенного момента всех сил, действующих на машину;

2 этап - графическое интегрирование;

3 этап - построение графика избыточных работ.

Начинаем с обработки индикаторных диаграмм, данных в задании. Пе-

рерисовываем диаграмму в пояснительную записку с сохранением масштаб-

ного коэффициента давлений

Разбиваем ось S на неровные отрезки, пропорциональные перемеще-

нию точки В поршня. Из концов отрезков восстанавливаем ординаты до

пересечения с диаграммой и нумеруем точки пересечения 1 - 8 по ходу цикла для компрессоров и двигателей - всасывание - сжатие - расширение

(рис. 9). Для насосов все упрощается, поскольку жидкость считается несжи-

маемой и индикаторное давление скачком меняется лишь в мертвых поло-жениях механизма. Значения индикаторных давлений заносим в таблицу. По ним определяем давление Р на поршень в каждой точке диаграммы по формуле для насосов и компрессоров двойного действия

(3.3)

где q_Hi - давление нагнетания; q_Вi - давление всасывания в Н/м²; D - диа-

метр поршня, м; k_q - масштабный коэффициент, Н/м² .

Для машин простого действия и двигателей давления в надпоршневом

пространстве имеют сложную природу и незначительны, поэтому берем в

расчет лишь давление в надпоршневом пространстве. Тогда

(3.4)

(3.5)

Из курса лекций известно, что давление на поршень Р_i реализуется на

пальце А кривошипа в приведенную силу по закон

14

(3.6)

где , V_в берется из табл. 1,

или приведенный момент

(3.7)

Ноль в индексе означает отсутствие потерь на трение.

Поскольку силы трения не заданы, то их наличие косвенно учитывается

введением КПД - , заданным постоянным числом в задании.

В исполнительных машинах силы трения увеличивают нагрузку на дви-

гатель и поэтому

(3.8)

В двигателях силы трения уменьшают движущую силу и поэтому

(3.9)

В левом верхнем углу чертежа располагаем график М_пр. Масштабные коэффициенты сил определяем по максимальным размерам

(3.10)

Как обычно

(3.11)

От левого края чертежа диаграмму следует отодвинуть на 80-100 мм с целью возможности дальнейшего графического интегрирования (выбор размера Н, рис. 10 и 11).

15