Расчет машинного агрегата для получения электрической энергии с помощью генератора (стр. 6 из 9)

где О₁К – радиус-вектор кулачка, м:

О₁К= О₁К

, (60)

О₁К=

м

v_Ке=

м/с

Вычисляем масштаб плана скоростей,

:

, (61)

где р_vk’– длина отрезка на чертеже, выражающая скорость точки К;

р_vk’=70 мм.

Через точку к’ проводим вектор относительной скорости параллельно прямой tt. Из полюса р_v плана скоростей проводим вектор скорости толкателя, на пересечении получаем точку к.

Определяем значение скорости толкателя, м/с:

v _К = р_vk , (61)

v _К =

м/с

Проецируем полюс плана скоростей на вектор относительной скорости, получаем значение максимального угла давления _max.

_max=32⁰

Определяем погрешности, %:

4. Уравновешивание сил инерции кривошипно-ползунного механизма

Уравновешивание сил инерции КПМ производится с целью устранения переменных воздействий на опоры коленчатого вала, корпус и фундамент и осуществляется с помощью противовесов, устанавливаемых на подвижные звенья. Для полного статического уравновешивания КПМ противовесы ставят как на кривошип, так и на шатун, добиваясь постоянства положения центра масс всех подвижных звеньев относительно стойки. Такое расположение противовесов приводит к увеличению габаритов механизма, масс подвижных звеньев и динамических усилий в кинематических парах. Поэтому противовес устанавливают только на кривошип (см. рисунок 6).

Рисунок 6 – Схемы статического уравновешивания сил инерции в кривошипно-ползунном механизме.

Так как кривошип выполнен в форме коленчатого вала, то противовесы устанавливаются на продолжении обеих щек коленчатого вала.

Определяем массу противовеса, кг:

, (77)

где m_A – замещающая масса, сосредоточенная в шарнирной точке А,кг:

, (78)

где m_B – замещающая масса, сосредоточенная в шарнирной точке В, кг:

, (79)

где m_1,m_2,m₃ - массы кривошипа, шатуна, ползуна, кг:

m₁=(0,4…0,5)m₃

m₂=(1,0…2,0)m₃

m₃=(0,01…0,02)S_П

где S_П – площадь поршня, см²:

S_П=

, (80)

где D – диаметр поршня, см:

D=

мм= см

S_П=

см²

m₃=

кг

m₂=

кг

m₁=

кг

кг

кг

кг

При частичном уравновешивании КПМ полностью уравновешена центробежная сила инерции вращающейся массы m_А, и остается неуравновешенной вторая гармоническая составляющая силы инерции:

, (81)

Н

Определяем первую гармоническую составляющую силы инерции, Н:

, (82)

Н

Первую и вторую гармоническую составляющую для остальных положений приводим в таблице 17.

Таблица 17 – Гармонические составляющие сил инерции

φi	0	30	60	90	120	150	180
P’B	-3592,26	-3111	-1796,13	0	1796,13	3111	3592,26
P”B	-1496,78	-748,4	748,4	1496,78	748,4	-748,4	-1496,78

φi	210	240	270	300	330	360
P’B	3111	1796,13	0	-1796,13	-3111	-3592,26
P”B	-748,4	748,4	1496,78	748,4	-748,4	-1496,78

Гармонические составляющие сил инерции передаются на опоры коленчатого вала и фундамент, вызывая вибрацию машинного агрегата. Амплитуда колебаний фундамента уменьшается в два раза по сравнению с тем случаем, когда первая гармоника силы инерции возвратно-поступательно движущейся массы ползуна полностью неуравновешенна.

5. Расчет махового колеса

Идеальное постоянство угловой скорости вращения кривошипа недостижимо вследствие конструктивных особенностей машины, режимов ее движения и технологическими процессами, вызывающими непрерывное колебание угловой скорости кривошипа.

При периодических колебаниях угловой скорости коэффициент неравномерности вращения кривошипа

обеспечивают путем установки на один из валов махового колеса, являющегося аккумулятором энергии.

Проектирование махового колеса заключается в определении величины момента инерции, при котором будет обеспечен заданный коэффициент

, а также его основных размеров.

При определении момента инерции махового колеса методом касательных усилий не учитываются дополнительные силы инерции, вызванные неравномерностью вращения ведущего звена. Этот метод применим при расчете маховых колес для тихоходных машин при коэффициенте

1/15. При 1/15 расчет производится по диаграмме кинетической энергии.

Для определения причин неравномерности вращения звена приведения строят графики приведенных моментов движущих сил и сил сопротивления. К движущим силам относят силы давления газов, действующих на поршень; силы веса подвижных звеньев КПМ не учитываются.

Приведенный момент сил движущих, Нм:

, (82)

где Р_i – движущая сила (сила давления на поршень):

, (83)

где D_ц – диаметр цилиндра, равный диаметру поршня D, м;

р_i – давление воздуха в цилиндре, Па.

Диаметр поршня, м:

D=h₀/(h₀/D), (84)

D=0,128/1,5=0,0853 м

Рабочий процесс четырехтактного двигателя внутреннего сгорания состоит из 4 тактов – расширения, выхлопа, всасывания, сжатия – осуществляется за 2 полных оборота коленчатого вала. Полный период равен

.

Диаграмма строится с такта расширения. По оси абсцисс в масштабе , м/мм, четыре участка, соответствующих ходу поршня , мм. На каждом участке отмечаем точки из технического задания.

Определяем масштаб

, м/мм:

м/мм

Из полученных точек

проводим ординаты, на которых откладываем в выбранном масштабе , МПа/мм, величины давления газа p_i, мм:

, (85)