Расчет маховика. Задачи динамического анализа. Диаграммы сил и приведенных моментов. Графическое интегрирование, страница 2

При  энергии к механизму прикладывается больше, чем потребляется. Избыток энергии идет на увеличение , то есть прежде всего на увеличение кинетической энергии маховика (его скорости). При  кинетическая энергия маховика уменьшается. Таким образом, маховик то накапливает кинетическую энергию, когда работа двигателя оказывается в избытке, то отдает часть ее. Чем больше , тем выше аккумулирующая способность маховика, тем меньше будут колебания  при колебаниях потока энергии и тем равномернее будет вращаться кривошип. Требуемый момент инерции маховика при заданном коэффициенте неравномерность определяют разными методами. В курсовом проекте рекомендуется использовать метод Мерцалова.

Итак, для того, чтобы получить вращение главного вала машины с циклической неравномерностью, не превышающей требуемой величины, на главном валу закрепляют добавочную массу, называемую маховиком. Подбирая его момент инерции, обеспечивают вращение главного вала машины с заданным коэффициентом неравномерности d.

Определение момента инерции маховика по заданной величине d в процессе проектирования машины составляет задачу динамического синтеза.

7.3. Диаграммы сил и приведенных моментов

Графические методы позволяют в наглядной форме показать, как изменяются кинетическая энергия механизма и угловая скорость звена приведения при изменении положения звена приведения. Ниже рассматривается метод Н.И. Мерцалова, позволяющий рассчитать момент инерции маховика и определить зависимость угловой скорости и углового ускорения от времени.

Конструктивно кривошип 1, выбираемый в качестве звена приведения, представляет собой коленчатый вал, получающий вращение от электродвигателя через муфту и зубчатую передачу либо от коленвала  движение передаётся к исполнительному органу через муфту и зубчатую передачу. Коленчатый вал снабжен противовесами  для его уравно-вешивания.

Из индикаторной диаграммы рычажного механизма ДВС (рис. 2.1.1, б) видно, что давления и соответственно силы непрерывно изменяются. Также переменны силы инерции и момент сил инерции. Переменные силы способствуют колебанию угловой скорости кривошипа относительно среднего значения. Поставленный на коленчатый вал маховик предназначен для вписывания колебаний угловой скорости в заданные пределы. Приведенный момент движущих сил определяютиз равенства мощностей по формуле:

        (7.5)

Параметры скоростей, входящих в формулу (7.5), находят из кинематического анализа, силовые параметры — из силового расчета. Значения M_п определяют для одного положения механизма, принятого в силовом расчёте. Компьютерные расчёты, которые следует использовать при построении диаграммы, дают 12 значений  M_п, которую строят в масштабах m_м и m_j  (пример содержания и оформления листа 2 приведен на рис. 7.2). Масштаб угла поворота в мм:

,                                                     (7.6)

где  — отрезок в мм, изображающий на оси абсцисс полный оборот кривошипа; на листах формата А2 обычно принимают  мм. Масштаб приведенного момента, мм/(Н∙м):

,                                             (7.7)

где М_{п max} — максимальная величина момента, Н∙м;  — длина отрезка, изображающего максимальный момент, мм.

Диаграмму приведенных моментов студент должен построить по компьютерным распечаткам, помня, что знак М_у, приведенного в табл. 10 распечатки, необходимо для получения М_п изменить на противоположный. Образец распечатки моментов и других параметров приведен на рис. 5.7.

7.4. Графическое интегрирование

Методом графического интегрирования диаграммы М_п = М_п(j) строят диаграмму работ движущих сил А_Д = А_Д (j) (для двигателей) либо работ сил сопротивления А_С = А_С (j) в соответствии с формулой:

      .                                                (7.8)