Курсовое проектирование по "Теории механизмов и машин", страница 40

                                       ,                               (7.4)

где  — приращение кинетической энергии начального звена вместе с маховиком и другими звеньями, например, зубчатой передачей;  — приращение кинетической энергии всех подвижных звеньев, кроме кривошипа.

Кинетическая энергия звеньев механизма определяется через момент инерции, которой также можно представить как сумму составляющих:

                                   ,                                 где  — момент инерции начального звена вместе с маховиком, кг·м², практически это момент инерции маховика, так как моменты инерции других элементов (коленчатого вала, зубчатого колеса) намного меньше;  — приведенный момент инерции всех подвижных звеньев, кроме начального.

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 неравномерности определяют разными методами. В курсовом проекте рекомендуется использовать метод Н.И. 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 кривошипа 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 передается к исполнительному органу через муфту и зубчатую передачу. Коленчатый вал снабжен противовесами для его уравновешивания.

Из индикаторной диаграммы рычажного механизма ДВС (рис. 2.1, 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 силопределяют из равенства мощностей по формуле:

   (7.5)

Параметры скоростей, входящих в формулу (7.5), находят из кинематического анализа, силовые параметры — из силового расчета. При использовании компьютерных расчетов значения M_п определяют для одного положения механизма, заданного руководителем проекта. Компьютерные расчеты, 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.