Раздел 3. Кинематический синтез зацеплений на примере кулачкового механизма

Исходными данными к разделу являются: ход толкателя s_max, значения фаз подъёма _п ,фазы опускания _оп ,фазы верхнего выстоя _вв ,фазы нижнего выстоя _нв,. Закон изменения аналога ускорения s на фазах подъёма и опускания безударный гармонический:

s =2 sin (2 /_п ) на фазе подъёма;

s =2 sin (2 /_оп ) на фазе опускания,

где  - угловая координата, отсчитанная от начала фазы подъёма (опускания).

Предварительно, используя приёмы графического интегрирования ([2], § 24; [3],§ 3.4), выполнить построения для закона изменения аналога скорости s и перемещения толкателя s. Исходя из значения хода толкателя и полученного закона его перемещения, последовательно провести расчёт масштабов графика перемещения, аналога скорости и аналога ускорения. Произвести последовательное определение кинематических параметров: хода, аналога скорости и аналога ускорения для всех фазовых положений кулачка с шагом не более 5. Заполнить соответствующую таблицу.

Задание 3.1. Синтез профиля кулачка с роликовым толкателем

3.1.1. Провести графическое определение минимального радиуса центрового профиля кулачка R_min, исходя из заданного преподавателем максимального допустимого значения угла давления кулачка на толкатель _дол.

3.1.2. Провести построение центрового профиля кулачка по результатам замеров и расчётов кинематических параметров с учётом назначенного минимального радиуса центрового профиля кулачка.

3.1.3. Сравнить полученный центровой профиль с профилем тангенсного (профилированного по дугам окружностей и прямым) кулачка.

3.1.4. Произвести графическую оценку по трем соседним точкам минимального радиуса кривизны полученного центрового профиля кулачка _min

3.1.5. Назначить радиус ролика r_р, исходя из соотношений:

r_р  0,8 _min , r_р  0,4 R_min .

3.1.6. Построить профиль кулачка с роликовым толкателем путём последовательного построения контуров ролика.

Задание 3.2. Построение профиля кулачка с тарельчатым толкателем

3.2.1. Назначить минимальным значением радиуса центрового профиля R_min из условия выпуклости профиля кулачка

R_min  s_max + s_max .

3.2.2. Назначить радиус тарелки толкателя из соотношения

r_Т  s_max .

3.2.3. Построить профиль кулачка с тарельчатым толкателем путём последовательного построения габаритов тарелки.

3.2.4. Сравнить полученный профиль кулачка с профилем кулачка с роликовым толкателем.

Раздел 4. Анализ динамики машинных агрегатов

Задание 4.1. Исходными данными к заданию являются структурная схема агрегата (рис.5), значение пускового момента турбины Т_П , значения моментов инерции турбины J₁ , муфты J₂ , генератора J₃, установившаяся частота вращения n_уст . Требуется:

4.1.1. Составить и решить дифференциальное уравнение динамики разбега турбогенератора из состояния покоя до установившейся частоты вращения  _уст, исходя из условия изменения суммарного приведённого к валу турбины момента Т_{ пр} в зависимости от частоты вращения  при разбеге по линейному закону Т_{ пр} = А - В .

4 .1.2. Построить график изменения частоты вращения агрегата во времени n=f(t) по десяти точкам через интервал времени 0,5T, где T=J_пр /В – постоянная времени агрегата.

Рис. 5

При решении принять А=Т_П - Т_{ПС пр} , где Т_П - пусковой момент турбины; Т_{ПС пр} – приведённый момент полезного сопротивления (в режиме холостого хода Т_{ПС пр} =0). Значение В может быть найдено из соотношения В = А/ _уст .

Задание 4.2. Исходными данными к заданию являются структурная схема агрегата (рис.6), , значения моментов инерции генератора J₃, турбины J₁ , шестерни J₂ и колеса J₄ установившаяся частота вращения турбины n_уст , передаточное число передачи u_пр .

Требуется:

4.2.1. Составить и решить дифференциальные уравнения выбега агрегата от установившейся частоты вращения до состояния покоя:

4.2.1.1. Под действием постоянного момента сопротивления Т_СТ , приложенного к валу турбины;

4.2.1.2. Под действием постоянного момента сопротивления Т_СГ , приложенного к валу генератора.

Р ис. 6

4.2.2. Найти численные значения моментов сопротивления Т_СТ и Т_СГ, требуемых для обеспечения выбега агрегата в течение одной минуты, сравнить полученные значения, сделать выводы.

Исходные данные к выполнению контрольных заданий приведены в приложении 2.

Графические построения (кинематические схемы механизмов) в заданиях разделов 1 и 2 выполнять на формате А4 в принятых масштабах.

Графические построения (интегрирование и профилирование кулачков) в заданиях раздела 3 выполнять на формате А3 в принятых масштабах.