Конструкция и геометрические Размеры маховика 1 страница

В приводах различных машин применяются маховики, обычно выполняемые в виде сплошного диска (рис. 39, а) или в виде колеса со спицами (рис. 39, б). Основными геометрическими характеристиками маховика являются его наружный диаметр D, ширина b, толщина обода h и некоторые другие.

Масса и момент инерции маховика зависят от его установки в кинематической цепи механизма. Чем больше частота вращения вала, на котором установлен маховик, тем меньше его масса и размеры при одном и том же моменте инерции J_H первой группы звеньев механизма.

Для маховика, выполненного в виде сплошного диска, зависимость между его моментом инерции J_СД, массой m и основными геометрическими размерами выражается формулой

J_СД , (76)

где r – плотность материала маховика, кг/м³. Размеры D и b принимаются в метрах. Для стальных маховиков принимают r = 7800 кг/м³, для чугунных – 7100 кг/м³.

На практике в качестве первого приближения при выборе геометрических размеров маховика в виде сплошного диска принимают соотношение . Для момента инерции маховика J = 39,87 кгм² инерционного конвейера, определенного выше в разделе 7.2, выполненного из чугуна, из формулы (76) получаем диаметр маховика D = 0,764 м, ширина маховика b = 0,153 м. Масса маховика m = 564 кг. При необходимости размеры маховика могут быть изменены путем изменения соотношения b/D.

Для маховика, выполненного в виде колеса со спицами и массивным ободом, соотношение между его моментом инерции J_об, массой m, диаметром D и толщиной обода h имеет вид

, (77)

где m = .

Для маховика со спицами, с таким же моментом инерции как и у дискового маховика, при соотношении из выражения (77) получаем

= 0,85 м; h = 0,085 м; b = 0,17 м; масса маховика m = 270 кг.

Из сравнения диаметров и массы маховиков дискового и со спицами следует, что конструкция маховика определяется в зависимости от требований, предъявляемых к нему по габаритным размерам и весу.

При использовании маховика в виде колеса со спицами и ободом, маховик проверяют на прочность из условия исключения разрыва обода под действием центробежных сил, возникающих при максимальной скорости вращения.

ЗАДАНИЯ НА ВЫПОЛНЕНИЕ РАЗДЕЛА КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН «ДИНАМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ДВИЖЕНИЯ»

В заданиях приведены схемы механизмов по каждой теме с необходимыми пояснениями и исходные данные для выполнения синтеза, представленные в виде 12 таблиц с 10 вариантами заданий. Нумерация таблиц соответствует нумерации тем заданий. Если массы или моменты инерции звеньев не заданы, их следует принимать равными нулю.

Тема 1 – Механизм кривошипно-рычажных летучих ножниц (табл. 1)

При синтезе силу резания Р_рез принимать направленной вертикально. Ножи Н жестко закреплены на шатунах АВ и ЕF. Резание происходит при движении заготовки с вертикальным расположением ножей, начинается при повороте кривошипов ОА и DE относительно начального вертикального положения на углы j₁ = j₄ и завершается при их конечном положении (на схеме механизма показано пунктиром). При синтезе для механизма ножниц принимать установку двух маховиков на валах О и D. Вращение кривошипов ОА и DE осуществляется через редуктор с передаточным отношением равным единице с приводом от одного электродвигателя.

Механизм кривошипно-рычажных летучих ножниц

Таблица 1

Параметры	Обозначе-ние	Единица измерения	Варианты числовых значений
Размеры звеньев рычажного механизма   lАS2=lЕS4= lAВ/3= lEF/3	lOA = lDE	м	0,435	0,42	0,44	0,45	0,445	0,44	0,425	0,43	0,435	0,44
lAB = lEF	м	1,96	1,85	1,9	1,95	2,0	1,96	1,98	2,0	1,96	1,98
lBC = lFK	м	0,65	0,64	0,66	0,65	0,64	0,66	0,65	0,64	0,66	0,65
y	м	0,545	0,54	0,55	0,545	0,54	0,53	0,56	0,55	0,54	0,56
x	м	1,73	1,68	1,7	1,72	1,74	1,73	1,68	1,7	1,72	1,74
Длина ножа	lн	м	0,4	0,35	0,42	0,36	0,38	0,4	0,35	0,42	0,36	0,38
Частота вращения электродвигателя	nк	об/мин
Частота вращения кривошипов ОА и DE	n1 = n4	об/мин
Массы звеньев рычажного механизма	m2 = m5	кг
Моменты инерции звеньев Моменты инерции звеньев	JS1 = JS4	кгм^2					27,5
JS2 = JS5	кгм^2
JS3 = JS6	кгм^2		4,5			5,5		5,7		5,4	5,2
Максимальное усилие резания	Ррез.макс	кН
Коэффициент неравномерности вращения кривошипов ОА и ED (вращаются синхронно)	δ	-	1/30	1/20	1/25	1/30	1/20	1/25	1/30	1/25	1/20	1/30

Тема 2 – Механизм вытяжного пресса (табл. 2)

а б

Механизм вытяжного пресса: а – рычажный механизм перемещения ползуна с пуансоном; б – график изменения усилия вытяжки

Таблица 2

Параметры	Обозначение	Единица измерения	Варианты числовых значений
Размеры звеньев рычажного механизма	lOA	м	0,10	0,09	0,09	0,09	0,08	0,10	0,07	0,10	0,11	0,08
lAB =2lAS2	м	0,32	0,38	0,29	0,40	0,26	0,45	0,23	0,43	0,36	0,36
lBC	м	0,30	0,26	0,27	0,28	0,24	0,30	0,21	0,29	0,33	0,25
lCD =2lCS3	м	0,42	0,37	0,38	0,39	0,34	0,44	0,30	0,42	0,47	0,35
lDF	м	0,11	0,09	0,10	0,10	0,09	0,11	0,08	0,10	0,12	0,09
a	м	0,16	0,13	0,14	0,14	0,13	0,15	0,11	0,15	0,17	0,12
b	м	0,29	0,37	0,26	0,39	0,23	0,44	0,20	0,42	0,32	0,35
c	м	0,41	0,35	0,37	0,37	0,33	0,41	0,29	0,39	0,45	0,33
Частота вращения электродвигателя	nдв	об/мин
Частота вращения кривошипа	n1	об/мин
Массы звеньев рычажного механизма	m1	кг
m2	кг
m3	кг
m5	кг
Момент инерции ротора двигателя	Jд	кгм^2	1,6	1,4	1,7	1,2	1,45	1,1	1,0	1,34	1,25	0,8
Момент инерции кривошипа 1	JS1	кгм^2	2,0	2,4	2,6	2,5	2,2	2,0	2,2	2,2	2,4	2,0
Моменты инерции звеньев	JS2	кгм^2	0,10	0,16	0,08	0,20	0,06	0,26	0,05	0,24	0,14	0,13
JS3	кг·м^2	0.20	0.14	0.16	0.16	0.12	0.28	0.09	0.21	0.31	0.13
JS4	кг·м^2	0.10	0.11	0.11	0.12	0.10	0.10	0.11	0.11	0.12	0.10
Максимальное усилие вытяжки	РFмакс	кН
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа	δ	-	1/6	1/7	1/8	1/7	1/6	1/5	1/6	1/7	1/8	1/5

Тема 3 – Механизм поперечно-строгального станка (табл. 3)

а б

Механизм поперечно-строгального станка: а – кривошипно-кулисный механизм привода ползуна с резцовой головкой; б – нагрузочная диаграмма сил резания

Таблица 3

Параметры	Обозначение	Единица измерения	Варианты числовых значений
Размеры звеньев рычажного механизма	lOA	м	0,12	0,07	0,07	0,07	0,08	0,09	0,09	0,10	0,10	0,11
lОB	м	0,27	0,35	0,30	0,27	0,30	0,27	0,35	0,27	0,35	0,30
lBC	м	0,49	0,64	0,56	0,49	0,56	0,49	0,64	0,49	0,64	0,56
lCD	м	0,20	0,21	0,20	0,20	0,21	0,20	0,21	0,20	0,21	0,20
h2	м	0,19	0,29	0,25	0,21	0,25	0,20	0,28	0,20	0,28	0,24
l1	м	0,47	0,39	0,39	0,39	0,41	0,41	0,41	0,43	0,43	0,43
l2	м	0,35	0,29	0,29	0,29	0,30	0,30	0,30	0,32	0,32	0,32
lBS3	м	0,25	0,34	0,30	0,25	0,30	0,25	0,34	0,25	0,34	0,30
lDS5	м	0,10	0,11	0,10	0,10	0,11	0,10	0,11	0,10	0,11	0,10
h1	м	0,13	0,10	0,13	0,11	0,12	0,14	0,15	0,10	0,11	0,12
Частота вращения электродвигателя	nдв	об/мин
Частота вращения кривошипа 1	nк	об/мин
Массы звеньев рычажного механизма	m3	кг
m5	кг
Моменты инерции звеньев	JS1	кгм^2	2,0	3,5	3,0	2,5	2,0	2,0	1,8	3,5	3,0	2,5
JS3	кгм^2	0,43	0,82	0,60	0,43	0,82	0,43	0,82	0,43	0,80	0,60
JДВ	кгм^2	0,06	0,05	0,12	0,09	0,10	0,05	0,06	0,07	0,08	0,06
Сила резания	Pрез	кН	1,8	2,0	1,6	1,7	1,9	2,2	2,4	2,6	2,0	2,5
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа	δ	-	1/30	1/20	1/25	1/30	1/20	1/25	1/30	1/25	1/20	1/30

Тема 4 – Механизм долбежного станка (табл. 4)

а б

Механизм долбежного станка: а – рычажный механизм перемещения

долбяка; б – нагрузочная диаграмма сил резания

Таблица 4

Параметры	Обозначение	Единица измерения	Варианты числовых значений
Размеры звеньев рычажного механизма lCS4=0,5 lCD	lOA	м	0,10	0,11	0,12	0,13	0,14	0,10	0,15	0,12	0,16	0,14
lОB	м	0,05	0,05	0,04	0,06	0,08	0,04	0,05	0,06	0,08	0,07
lBC	м	0,10	0,11	0,08	0,12	0,12	0,09	0,10	0,14	0,15	0,15
lCD	м	0,40	0,45	0,35	0,50	0,56	0,30	0,50	0,48	0,60	0,55
a	м	0,02	0,01	0,03	0,02	0,02	0,01	0,01	0,02	0,02	0,01
b	м	0,03	0,02	0,04	0,03	0,03	0,02	0,02	0,03	0,04	0,02
y1	м	0,30	0,34	0,27	0,38	0,44	0,21	0,40	0,34	0,45	0,40
y2	м	0,50	0,56	0,43	0,62	0,68	0,39	0,60	0,52	0,75	0,70
Частота вращения электродвигателя	nдв	об/мин
Частота вращения кривошипа 1	nк	об/мин
Массы звеньев рычажного механизма	m3	кг
m4	кг
m5	кг
Моменты инерции звеньев	JS1	кгм^2	0,20	0,25	0,20	0,30	0,40	0,20	0,30	0,24	0,25	0,18
JS3	кгм^2	0,23	0,40	0,25	0,48	0,60	0,18	0,60	0,44	0,90	0,60
JS4	кгм^2	0,08	0,10	0,07	0,12	0,18	0,04	0,15	0,11	0,25	0,15
JS4	кгм^2	0,05	0,08	0,05	0,06	0,05	0,1	0,05	0,06	0,10	0,10
Сила резания	Ррез	кН	2,0	1,75	1,5	1,8	1,35	1,9	1,6	1,7	1,85	2,5
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа	δ	-	0,05	0,08	0,03	0,04	0,03	0,06	0,04	0,07	0,08	0,05

Тема 5 – Механизм качающегося конвейера (табл. 5)

Механизм качающегося конвейера

Таблица 5

Параметры	Обозначение	Единица измерения	Варианты числовых значений
Размеры звеньев рычажного механизма   lАS2=0,5 lАВ; lВS3=0,5 lВC; lВS4 =0,5 lВD	lОА	м	0,09	0,10	0,11	0,12	0,14	0,10	0,12	0,14	0,12	0,10
lАВ	«	0,38	0,46	0,42	0,46	0,28	0,45	0,55	0,53	0,45	0,38
lВС	«	0,30	0,33	0,35	0,39	0,35	0,40	0,40	0,45	0,38	0,32
x	«	0,30	0,34	0,32	0,33	0,32	0,35	0,41	0,40	0,35	0,29
y	«	0,06	0,06	0,05	0,06	0,04	0,05	0,07	0,07	0,06	0,05
lBD	«	1,40	1,50	1,40	1,50	1,60	1,50	1,50	1,60	1,50	1,30
Частота вращения электродвигателя	nДВ	об/мин
Частота вращения кривошипа	nk	«
Массы звеньев рычажного механизма	m1	кг
m2	«
m3	«
m4	«
m5	«
Масса перемещаемого материала	mм	«
Моменты инерции звеньев	IО1 = IS3	кгм^2	1,0	1,1	1,0	1,2	1,4	1,0	1,2	1,4	1,2	1,0
IS2	«	0,4	0,6	0,5	0,5	0,6	0,4	0,5	0,6	0,5	0,4
IS4	«
IДВ	«	0,02	0,02	0,03	0,02	0,02	0,03	0,03	0,03	0,02	0,02
Сила сопротивления при движении желоба слева направо	РС1	кН	1,5	1,4	1,2	1,5	1.4	1,5	1,5	1,6	1,5	1,4
Сила сопротивления при обратном ходе	РС2	«	4,0	3,8	3,5	4,0	3,9	4,0	4,0	4,5	4,0	3,5
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа	d	-	0,10	0,09	0,07	0,06	0,08	0,07	0,06	0,08	0,10	0,09

Тема 6 – Механизм двухступенчатого двухцилиндрового воздушного компрессора (табл. 6)

а б в

Механизм двухступенчатого двухцилиндрового воздушного компрессора: а - рычажный механизм компрессора; б – индикаторная диаграмма I ступени компрессора; в – индикаторная диаграмма II ступени компрессора

Таблица 6

Параметры	Обозначение	Единица измерения	Варианты числовых значений
Размеры звеньев рычажного механизма lAS2 = lCS4 = lAB/3	lOA = lOC	м	0,14	0,13	0,15	0,12	0,14	0,15	0,14	0,12	0,14	0,13
lAB = lCD	м	0,55	0,52	0,62	0,48	0,59	0,60	0,56	0,50	0,60	0,55
Частота вращения электродвигателя	nдв	об/мин
Частота вращения коленчатого вала 1	n1	об/мин
Массы звеньев рычажного механизма	m2 = m4	кг
m3	кг
m5	кг
Моменты инерции звеньев	JS1	кгм^2	0,80	0,85	0,75	0,85	0,80	0,75	0,80	0,70	0,78	0,75
JS2 = JS4	кгм^2	0,55	0,50	0,60	0,50	0,55	0,60	0,55	0,50	0,60	0,55
JДВ	кгм^2	0,10	0,11	0,12	0,09	0,09	0,10	0,11	0,12	0,09	0,10
Максимальное давление в цилиндре I ступени	p1 макс	МПа	0,24	0,25	0,26	0,27	0,30	0,28	0,25	0,27	0,28	0,30
Максимальное давление в цилиндре II ступени	p2 макс	МПа	0,80	0,84	0,87	0,90	1,00	0,94	0,84	0,90	0,94	1,00
Диаметры цилиндров: I ступени     II ступени	d1	м	0,35	0,37	0,38	0,36	0,31	0,34	0,40	0,38	0,36	0,34
d2	м	0,20	0,21	0,22	0,20	0,18	0,20	0,23	0,22	0,21	0,18
Коэффициент неравномерности вращения коленчатого вала	δ	-	1/80	1/90	1/100	1/90	1/80	1/90	1/100	1/90	1/80	1/100

Дата добавления: 2014-12-26