Проектирование уравновешивающих механизмов: Методическое пособие, страница 7

В качестве ЦФ В.В. Самковичем и Н.Н. Худковым предлагалась минимизация максимального значения момента неуравновешенности (1.5):

ЦФ1: F=.

В данной работе предлагается в качестве ЦФ использовать минимизацию площади рассогласования между моментами силы уравновешивающего механизма и веса качающейся части (квадратичной невязки):

ЦФ2: F=                     (1.8)

Выбор этой функции представляется более удобной с точки зрения вычислительного процесса, т.к. минимизирует неуравновешенность на всем заданном интервале углов возвышения [jmin, jmax].

В качестве переменных проектирования рассматривается набор параметров, полностью определяющих конструкцию. Желательно, чтобы эти параметры имели осязаемые пределы существования.

Например, для пневматического уравновешивающего механизма рекомендуемый набор переменных проектирования с возможными ограничениями представлен в табл. 1.1, где введены следующие обозначения:

X_A; Y_A; X_B ;Y_B  – координаты подвижного шарнира (А) и неподвижного шарнира  (B); d–рабочий диаметр цилиндра;pm– минимальноедавление в цилиндре (на максимальном угле возвышения); m – степень сжатия газа в цилиндре.

Минимальноедавление в цилиндре не должно превышать давление имеющегося компрессора pm£p_com.

Таблица 1.1 - Переменные проектирования (полный набор)

Параметр		XA	YA	XB	YB	d	pm	m
Предел	нижний	X1A	Y1A	X1B	Y1B	>0	-	>1
	вехний	X2A	Y2A	X2B	Y2B	-	< pcom	<5

Если положение шарниров полагается  неизменным, то ставиться более узкая задача: определение параметров аккумулятора. В этом случае рекомендуется сокращенный набор переменных проектирования (табл. 1.2.)

Таблица 1.2 - Переменные проектирования (минимальный набор)

2  РАСЧЕТ ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МЕХАНИЗМА ТОЛКАЮЩЕГО ТИПА

Исходными данными для расчета уравновешивающего механизма являются: Qк (кг), Ск (м), Xa (м), Ya (м), Xb (м), Yb (м), φ_min, φ_max, α0, количество колонок N. Диапазон углов возвышения φ min ... φ max, разбиваем на ряд с интервалом Dj.

Расчетная схема механизма представлена на рис. 1.4.

2.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПРИМЕРА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Пример проектирования уравновешивающего механизма рассматривается для следующих исходных данных:

диапазон углов возвышения -  φmin= -3⁰ ... φmax= 55⁰

вес качающейся части  –  Q_k  =7200 H;

координаты положения центра тяжестикачающейся части при j = 0:

– C_k = 0,77 м; – α₀ = -1⁰;

координаты подвижного шарнира(А):

– X_A   =0,3 м;  –  Y_A   = -0,2 м;

координаты неподвижного шарнира(B):

–  X_B   = 0,4 м; –  Y_B   = -0,5 м.

Для проведения практических расчетов по уравновешивающему механизму (здесь и далее) используется популярный процессор электронных таблиц Excel в составе MS Office 2007.

2.2 ПРОГРАММИРОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ В СРЕДЕ Excel

Программирование и расчеты в среде Excel выполняются в следующей последовательности:

1.  Создается рабочий лист книги (например, «Исходная информация»)

2.  Организуется ввод исходных данных:

3.  Вычисляются геометрические параметры расчетной схемы:

·  расстояние от оси цапф до подвижного шарнира

 [м]                      

·  расстояние от оси цапф до неподвижного шарнира

[м]                                

·  константы

;  

·  угол между радиусами a и r при φ=0⁰

.                        

4.  Рассчитываются параметры, зависящие от угла возвышения

Диапазон углов возвышения: φ_min= -3⁰ ... φ_max= 55⁰ представляется дискретным рядом с интервалом 5°.

Расчеты, повторяющиеся для каждого угла возвышения, целесообразно свести в табл. 2.1.