Разработка одноцилиндрового компрессора простого действия

расчёты по определению масс звеньев, координат центров масс звеньев, моментов инерции звеньев, сил тяжести, сил инерции, моментов сил инерции, рабочей нагрузки (с учётом силы трения)  представлены в приложении 2.

Рис. 4.2. Нагрузочная диаграмма

Рис. 4.3. Совмещенный график рабочей нагрузки и аналога скорости выходного звена

Результаты кинетостатического анализа по определению реакций в кинематических парах представлены в приложении 2. План сил представлен на втором листе А1.

4.1. Проверка кинетостатического анализа

С помощью общего уравнения динамики определим движущий момент

Уравнения итоговые и  их вывод представлены в прилагаемом файле Mathcad в приложении 2.

Рис. 4.4. Зависимость движущего момента от обобщенной координаты

5.   Проектирование привода машины

Приводом называется устройство, предназначенное для приведения в движение звеньев исполнительного механизма. В его состав входят двигатель, передаточный механизм (редуктор) и система управления.

5.1. Выбор двигателя

Определение потребной мощности двигателя

N = 676,424 Вт

По потребной мощности с помощью каталога выбран двигатель электрический постоянного тока независимого возбуждения 2ПН1000М. Технические характеристики двигателя:

Мощность N_dn:=750 Вт

Частота вращения ротора n_dn:=1500 об/мин

Номинальный ток I_n1:=3,6 А

Номинальное напряжение u_n:=220 В

Сопротивление R:=3,4 Ом

Индуктивность L_d:=0,104 Гн

Момент инерции ротора I_p:=0,011 кг∙м².

Проверка двигателя при перегрузке.

         Номинальная угловая скорость двигателя, об/мин

Номинальный момент на двигателе, Н∙м

При коэффициенте перегрузки γ=1.5 максимальный момент на двигателе

Q_max по рис. 4.4. не превышает 80 Н∙м, следовательно, выбранный двигатель при перегрузке выдерживает.

Определение параметров двигателя

Число оборотов двигателя на холостом ходу, об/мин

Электромагнитная постоянная времени, Гн/Ом

Крутизна статической характеристики двигателя, Н∙м∙с

5.2. Разработка кинематической схемы редуктора

Определение передаточного числа редуктора

u=n_dn/n=6,25

По имеющимся решениям составлена кинематическая схема машины, в соответствии с которой выполнены последующие разделы проекта.

6. Внешняя виброактивность механизма

6.1. Оценка внешней виброактивности рычажного механизма

Свойство механизма  во время движения воздействовать на корпус машины переменными силами называется внешней виброактивностью. Мерой внешней виброактивности механизма являются усилия, действующие на стойку (корпус) машины, численно равные главным векторам и главным момента внешних активных сил и сил инерции

В большинстве случаев активные силы, приложенные к звеньям механизма, оказываются по отношению к машине в целом силами внутренними, поэтому

В плоском механизме ограничиваются определением составляющих главного вектора и главного момента внешних реакций, лежащих в плоскости движения

где - номер подвижного звена; - центр масс  - го звена.

Таким образом так как главный вектор сил инерции есть мера внешней виброактивности, то для ее уменьшения необходимо уравновесить главный вектор сил инерции.

Уравновешивание можно произвести двумя способами:

1. Установка противовесов на звенья.

Этот способ позволяет  полностью уравновесить главный вектор сил инерции, но, как следствие установки противовеса, подвижные звенья механизма нагружены значительными массами.

2. Установка вращающихся противовесов.

Этот способ наиболее часто используется. В результате использования этого способа уравнивается одна гармоника главного вектора сил инерции.    Главным достоинством данного способа является то, что массы звеньев механизма нагружены не сильно. Но в то же время, изменение главного вектора сил инерции может быть не эффективным. Мы воспользуемся вторым методом.

Определим главный вектор сил инерции

 – число звеньев механизма;

– масса i-го звена;

 – ускорение и аналог ускорения центра масс i-го звена в проекции на оси x,y;

 – угловая скорость кривошипа.

Рис. 6.1. График главного вектора сил инерции

Главный вектор сил инерции для упрощения уравновешивания может быть разложен в ряд Фурье. Необходимая точность – до пяти гармоник.

Определение отдельных гармоник главного вектора сил инерции

Для определения коэффициентов ряда вычисляются значения  и  при некоторых дискретных значениях , , . Тогда

Рис. 6.2. Годограф эллиптических гармоник главного вектора сил инерции

Эллиптические гармоники могут быть заменены суммой двух круговых