Расчет машинного агрегата для получения электрической энергии с помощью генератора (стр. 8 из 9)

, (99)

кгм²

M_И2=-0,02

8795=-175,9 Нм

Строим кинематическую схему группы Ассура. В соответствующие точки прикладываем внешние силы, параллельно их действию. Суммарное действие на шатун силы и момента инерции силы заменяем одной результатирующей силой инерции, создающей момент действующий в противоположном направлении угловому ускорению, приложенной в точке К, отстоящей от линии действия силы инерции на расстоянии h, м:

h=

, (100)

h=

м

Определяем масштаб построения, м/мм:

,

м/мм

В шарнире «А» приложим реакцию R₁₂. Разложим ее на нормальную Rⁿ₁₂ и касательную R^t₁₂. В опоре «В» прикладываем горизонтально реакцию R₀₃. На схеме обозначим плечи h₁ и h₂.

h₁=0,002

43=0,086 м

h₂=0,002

11=0,022 м

Уравнение моментов сил относительно точки В для второго звена:

; R^t₁₂ AB- Р_И2 h₁+G₂ h₂, (101)

R^t₁₂=

R^t₁₂=

Н

Составляем векторное уравнение сил, действующих на группу Ассура:

Р_ИВ+G₃+ P+ G₂+P_И2+R^t₁₂+Rⁿ₁₂+R₀₃=0, (102)

Производим графическое сложение векторов в масштабе

=100 Н/мм.

Вектор R₀₃ откладываем от полюса плана сил р_Р. Получаем направления и значения сил в масштабе Rⁿ₁₂ и R₀₃. Векторно складываем касательную и нормальную составляющие, получаем абсолютное значение реакции R₁₂, Н:

R^t₁₂+Rⁿ₁₂= R₁₂, (103)

R₁₂=R₁₂

Rⁿ₁₂=-163

100=-16300 Н

R₁₂=-164

100=-16400 Н

Значение опорной реакции в шарнире О₃:

R₀₃=1100 Н

Величина реакции в шарнире В, Н:

R₂₃=-10700 Н

6.1.2 Силовой анализ начального механизма

Начальный механизм включает в себя кривошип 1 и стойку 0. Строим кинематическую схему начального механизма в масштабе

=10^-3 м/мм.

Кривошип 1 совершает вращательное движение под действие сил: инерции Р_И1, веса кривошипа G_1, реакции в шарнирах R₂₁ – шатуна 2 на кривошип 1, R₀₁ – стойки 0 на кривошип 1; уравновешивающей силы Р_УР.

Определяем вес кривошипа, Н:

G₁=m₁

g, (104)

G₁=0,4284

9,81=4,28 Н

Реакция в шарнире А, Н:

R₂₁=16400 Н

Уравновешивающая сила Р_УР прикладывается в точке А перпендикулярно 0₁А. Прикладываем все действующие силы в соответствующие точки кинематической схемы начального механизма.

Плечи сил относительно шарнира 0₁.

h₃=13

10^-3=0,013 м

h₄=19

10^-3=0,019 м

Оставляем уравнение моментов всех сил относительно точки О₁:

; R₂₁ h₄-Р_УР АО₁-G₁ h₃=0, (105)

Н

Уравновешивающий момент, Нм:

М_УР=Р_УР

r₁, (106)

М_УР=4867,87

0,064=311,54 Нм

Составляем векторное уравнение:

R₂₁+P_УР+G₁+R₀₁=0

Строим план сил в масштабе

=200 Н/мм

Опорная реакция R₀₁=15600 Н.

6.2 Определение уравновешивающего момента методом профессора Н.Е. Жуковского

Строим на чертеже для кривошипно-ползунного механизма повернутый на 90⁰ план скоростей. В соответствующие точки прикладываем параллельно самим себе силы: движущую Р, веса звеньев G_1, G₂, G₃, инерции Р_ИВ, Р_И», М_И2 и уравновешивающую Р_УР.

Вектор уравновешивающей силы перпендикулярен вектору v_A.

Плечи сил, мм:

h₅=42 мм; h₆=25 мм; h₇=20 мм

Составляем уравнение моментов сил относительно полюса:

; (-Р_ИВ-G₃+P) p_vв-G₂ h₅+P_И2 h₆-G₁ h₇-Р_УР аp_v=0, (107)

Находим равнодействующую, Н:

Р_УР=

Р_УР=

Н

По формуле 106 определяем уравновешивающий момент, Нм:

М_УР=4670,3

0,064=298,9 Нм

Сравним полученные обоими методами уравновешивающие моменты, %:

, (108)

7. Определение коэффициента полезного действия машинного агрегата

Машинный агрегат состоит из ДВС, зубчатого редуктора и генератора электрического тока, соединенных последовательно. ДВС состоит из кривошипно-ползунного механизма и механизма газораспределения.

Общий КПД машинного агрегата:

, (109)

где

- КПД кривошипно-ползунного механизма;

- общий КПД зубчатого редуктора, генератора и механизма выхлопа.

Определяем КПД кривошипно-ползунного механизма:

, (110)

где (N_ТР)_СР – мощности, затрачиваемые на трение в кинематических парах:

(N_ТР)_СР=N_O1+N_A+N_B+N_O3, (111)

где N_O1, N_A, N_B,N_O3 – мощности, затрачиваемые на трение в кинематических парах, Вт:

, (112)

, (113)

, (114)

, (115)

где f_ТР=0,15 – приведенный коэффициент трения;

d₀₁, d_A, d_B – диаметра цапф шарниров:

d₀₁=40 мм;

d_A=40 мм;

d_B=20 мм.

Вт

Вт