1.7.4 Построение графиков работ сил сопротивления и движущих сил

Наш механизм работает в установившемся режиме, при котором угловая скорость кривошипа есть периодическая функция его угла поворота, а среднее значение угловой скорости не изменяется. Для изучения установившегося движения, достаточно рассмотреть его динамический цикл, равный одному обороту кривошипа φ=2π. Определяем работу приведенного момента М^с_п при повороте звена приведения на угол φ=2π:

Для этого сначала изображаем на чертеже график М^с_п. Масштабные коэффициенты принимаем равными:

,

,

В конце цикла А_д = А_с. Для упрощения графического решения и экономии места на чертеже график М^с_п строим перевернутым относительно оси абсцисс, т.е. отрицательные значения М^с_п, взятые из ранее полученной таблицы, откладываем в области положительных значений ординат, а положительные в области отрицательных значений.

График А_с получаем путем графического интегрирования построенного графика М^с_п(φ) при этом масштабный коэффициент полученного графика будет равен:

,

Построим теперь график изменения работы А_д(φ) приведенного момента движущий сил. Т. к. в начале и конце цикла установившегося движения, угловая скорость звена приведения одинакова, то приращение кинетической энергии в этих точках равна нулю, что означает равенство по модулю работ А_с и А_д. График А_д (φ) должен пройти через начало и конец графика А_с, построенного за один цикл. Введем допущение, что вращающий момент электродвигателя и, соответственно, приведенный момент М^д_п движущих сил есть величины постоянные. Тогда график А_д(φ) представляет собой линейную зависимость. Учитывая это, получим график А_д(φ), соединив начало и конец графика отрезком прямой.

Значение М^д_п=const получим, выполнив графическое дифференцирование графика А_д(φ).

М^д_п =300 H^.м.

1.8 Выбор электродвигателя

В машинных агрегатах, работающих в установившемся режиме применяются, как правило, асинхронные трехфазные электродвигатели переменного тока единой серии 4А с обычным и новейшим скольжением. Конкретный двигатель выбирается по номинальной мощности N_н и синхронной частоте n_c.

Чем выше синхронная частота двигателя, тем он компактнее и дешевле. Однако при этом увеличивается передаточное отношение привода, что ведет к увеличению габаритов и стоимости, уменьшению КПД и надежности привода. Поэтому рекомендуется выбирать двигатели со средними значениями синхронной частоты n_c = 1000, 1500 об/мин.

Момент движущих сил: М^д_п = 300 Н∙м

Мощность N_D, Вт приведенного момента М^д_п на звене приведения вычисляется по формуле

N = М_дв ∙ = 3.768 кВт

Потребная мощность двигателя N_пд с учетом потерь энергии на трение в приводе и в механизмах определяется по формуле N_п.д. = = 5,3834 кВт

Выбираем электродвигатель 4А112М4УЗ

N=5.5 кВт

п =1445 об/мин

mD² =7,0∙10 кг ^. м²

1.9 Определение момента инерции маховика

Для синтеза маховика по методу Мерцалова вычисляется кинетическая энергия Т звеньев, не связанных с кривошипом постоянным передаточным

отношением по формуле:

,

где

Результаты расчета для каждого положения механизма заносим в таблицу.

Выбрав масштабный коэффициент: = 0.5 , строим график Т (φ). Зависимость I имеет такой же вид, так как ω_ср=const, а масштабный коэффициент подсчитывается по формуле:

Далее строится зависимость ∑А = А_д+ А_с, путем сложения с учетом знаков графиков А_д(φ) и А_с(φ). Затем из графика ∑А(φ) вычитается график Т (φ) Полученная кривая ∆Т =∑А-Т - есть зависимость приращения кинетической энергии звеньев механизма, связанных с кривошипом постоянным передаточным соотношением.

На построенной кривой ∆Т (φ) находим максимум и минимум. Разность между ними позволяет вычислить наибольший размах изменения кинетической энергии:

∆Т = 1825,2 Дж

Приведенный момент инерции звеньев связанных с кривошипом постоянным передаточным отношением находим по формуле:

Закон изменения угловой скорости звена приведения при установившемся движении машинного агрегата совпадает с законом изменения ∆Т (φ). Масштабное значение коэффициента угловой скорости рассчитывается по формуле:

= 0,0872 ,

Начало координатных осей графикам ω=ω(φ) определяется ординатой:

= 144 мм.