Расчет момента инерции дополнительной массы, обеспечивающей работу двигателя в двигательном режиме

1. Выбрать марку электродвигателя.

Мощность двигателя:

 

,

 

где − мощность, необходимая для совершения работы,

− суммарный КПД приводного механизма,

 

 

Частота вращения вала двигателя

 

 

 

где − частота вращения кривошипа, мин^-1;

 

− суммарное передаточное отношение привода,

 

мин^-1;

 

мин^-1.

 

Электродвигатель 4А80А4У3 [3, с.132, т.3.12]:

Р_Н = 1,1 кВт, n_c = 1500 мин^-1, n_Н = 1420 мин^-1, mД² =0,0129 кг∙м².

 

2. Рассчитать коэффициент неравномерности установившегося движения.

 

где − синхронная частота вращения вала электродвигателя, мин^-1;

 

− номинальная частота, мин^-1.

 

 

3. Рассчитать приведенный момент инерции звеньев исполнительного механизма в одном из положений

где − масса звена, кг;

− скорость центра тяжести звена, м/с;

− момент инерции звена, кг∙м²;

− угловая скорость звена, с^-1;

− количество звеньев в механизме,

 

Результаты расчета сведены в табл. 2.

Для определения скоростей центров тяжести и угловых скоростей звеньев необходимо построить план скоростей для одного из положений механизма (например положение №3).

Окружная скорость т. А:

 

 

На основании векторных уравнений с применением принципа подобия строится план скоростей в масштабе (см. рис.7).

где − длина вектора т. А в плане скоростей (см. рис.7).

Таблица 2

 

Обозначение звена
	2.04	12.24	12.24	10.2	10.2
	0.54	0.89	0.51	2.0	1.97
	0.002	0.44	0.44	0.255	_
		1.573	5.0	0.8

 

,
где − длина вектора скорости центра тяжести звена, мм;

− масштаб плана скоростей, м/с∙мм;

− относительная скорость звена по плану скоростей, м/с;

 

− длина звена, м.

 

 

 

Приведенный момент инерции ползуна в рассматриваемом положении:

 

 

Коэффициент пропорциональности:

 

 

4. Рассчитать в остальных положениях механизма и приращение кинематической энергии звеньев :

 

 

где − приведенный момент информации ползуна, кг∙м².

 

 

 

где − скорость ползуна в i-м положении по кинематической диаграмме, м/с (см. табл. 1).

 

Приращение кинематической энергии звеньев.

 

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.

 

Таблица 3

 

	1.67	1.6	0.74	0.38		1.5	1.63	1.76	1.73	1.7
	0.28	0.26	0.06	0.015		0.23	0.27	0.32	0.31	0.29
	0.76	0.7	0.15	0.04		0.62	0.72	0.85	0.82	0.79
	38.2	35.1	7.5	2.0		30.8	36.4	42.4		39.6

 

 

Окончание табл. 3

 

	1.18	0.7		1.28	1.52	1.76	1.67
	0.14	0.05		0.17	0.24	0.32	0.28
	0.38	0.13		0.45	0.63	0.85	0.76
	19.1	6.7		22.4	3.16	42.4	38.2

 

5. Построить диаграмму приращения кинематической энергии приводного механизма машинного агрегата

 

 

 

где приращение кинетической энергии машинного агрегата, Дж;

 

приращение кинетической энергии звеньев исполнительного механизма, Дж.

 

 

 

Диаграммы и представлены на рис. 9. Численные значения и с учетом масштаба Дж/мм и представлены в табл. 4

Таблица 4

 

№ положения
Дж
Дж
Дж						104			-34	-81	-118	-129

 

Окончание табл. 4

 

	-114		-55

 

 

Диаграммы и строятся в едином масштабе (рис. 10).

 

где максимальное значение приращения кинетической энергии машинного агрегата, Дж;

 

максимальная ордината диаграммы , 100 мм.

 

 

Дж/мм

 

 

 

Рис. 10. Диаграммы приращений кинетической энергии

 

В этом же масштабе строится диаграмма (см. табл. 3) и графическим вычитанием ординат из ординат строится диаграмма (см. рис. 10)

 

6. Рассчитать приведенный момент инерции звеньев приводного механизма

 

 

где амплитуда диаграммы , мм;

масштаб диаграммы, Дж/мм;

 

 

допустимый коэффициент неравномерности установившегося движения,

 

угловая скорость звена приведения (кривошипа), с^-1.

 

кг∙м²

 

7. Рассчитать момент инерции дополнительной массы (маховика) и ее диаметр при установке на валу кривошипа и на валу двигателя.

В соответствии со структурой приводного механизма (см. рис. 4)

 

 

где − приведенный момент инерции звеньев приводного механизма, кг∙м²;

коэффициент, учитывающий приведенные моменты инерции соединительных муфт и редуктора,

приведенный момент инерции вала двигателя, кг∙м².

 

 

где - момент инерции вала двигателя, кг∙м²;

- номинальная частота вращения вала двигателя, мин^-1;
- частота вращения вала кривошипа, мин^-1.

 

 

где – маховая масса вала электродвигателя, кг∙м².

 

кг∙м²

 

кг∙м²

 

 

Если представить дополнительную массу (маховик) в виде диска диаметром и толщиной то при ее установке на валу кривошипа

мм

 

при установке на валу электродвигателя

 

 

Где приведенный к валу электродвигателя момент инерции

маховика, кг∙м².

 

где момент инерции маховика, установленного на валу кривошипа, кг∙м².

 

кг∙м²

 

 

мм

 

 

Библиографический список

 

1. Покровский В.Б. Теория механизмов и машин. Динамический анализ. Зубчатые зацепления: конспект лекций/ В.Б. Покровский. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. 48 с.

2. Теория механизмов и механика машин /под ред. К.В. Фролова. М: Высшая школа, 2003. 496 с.

3. Теория механизмов и машин: учеб. пособие/ М.З. Коловский. М.: Academia, 2006. 560 c.

4. Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование: учеб. пособие/ А.И. Смелягин. Новосибирск; М.: ИНФРА-М: НГТУ, 2006. 263 с.

5. Покровский В.Б. Теория механизмов и машин: методические указания к курсовому проекту/сост. В.Б. Покровский, Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 2005. 11 с.

Бубнов Э.А. Теория механизмов и машин. Пример выполнения курсового проекта: методические указания для выполнения курсового проекта/сост. Э.А. Бубнов, А.Г. Черненко. Екатеринбург:УГТУ-УПИ, 2005.36 с.

7. Бубнов Э.А. Теория механизмов и машин. Содержание и оформление курсового проекта: методические указания / сост. Э.А. Бубнов,

А.Г. Черненко. Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 2006 42 с.

 

 

Учебное издание