Проектирование и исследование механизма инерционного конвейера

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту

На тему: «Проектирование и исследование механизма инерционного конвейера»

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

.1 Синтез (проектирование) рычажного механизма

.2 Определение скоростей и ускорений всех точек и звеньев механизма методом планов (построение плана скоростей и плана ускорений)

.3 Определение перемещений, скоростей и ускорений ведомого звена методом построения кинематических диаграмм

. СИЛОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА

.1 Определение сил, действующих на звенья механизма

.2 Определение реакций в кинематических парах

.2.1 Силовой расчет структурной группы 4-5

.2.2 Силовой расчет структурной группы 2-3

.2.3 Силовой расчет ведущего звена

.3 Определение уравновешивающей силы методом Н.Е. Жуковского

Заключение

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Инерционный конвейер предназначен для перемещения сыпучих материалов в горизонтальном направлении на расстояние от 50-100 м. движение от электродвигателя 10 передается кривошипу 1 через планетарный редуктор 11 и зубчатую передачу z₄-z₅. Рычажный механизм, состоящий из кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, кулисного камня 4 и ползуна 5, обеспечивает возвратно-поступательное движение транспортирующего желоба 6. Желоб при движении вправо увлекает насыпанный на него материал. Когда отрицательное ускорение желоба достигает критического значения, начинается относительное скольжение материала по желобу за счет накопленной ранее кинетической энергии. Далее материал движется со скоростью, убывающий по линейному закону до момента выравнивая скоростей материала и желоба при движении последнего влево. Материал должен перемещаться по желобу все время в одну сторону (вправо). Для этого положительное ускорение не должно превышать критического значения. Подача материала на желоб из бункера осуществляется кулачковым механизмом 7-8. Кулачок 7 получает вращение от кривошипного вала через цепную передачу 9 с передаточным отношением U=1. Для получения требуемой равномерности движения на кривошипном валу закреплен маховик 12.

кинематический инерционный конвейер рычажный

Рис. Механизм инерционного конвейера: а - схема планетарного механизма; б - схема механизма кулачкового; в - схема рычажного механизма инерционного конвейера; г - графики сил трения, приложенных к жёлобу (F_Т.П.. - в направляющих желоба; F_Т.М. - материала по желобу)

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Параметр	Обозначения		Числовые значения параметров
	Параметр	Единицы СИ
Ход желоба	ℓS	м	0,28
Коэффициент изменения средней скорости желоба	Кv	-	1,18
Частота вращения кривошипа	n1	об/мин	75
Угол размаха коромысла	ψ	град	72
Угол, определяющий положение межосевой линии	β0	град	75
Номера положений для построения планов ускорений	-	-	3,5,8
Положение для силового расчета	-	-	5
Сила трения в направляющих желоба	FT.H.	кH	1,3
Коэффициент неравномерности движения	δ	-	0,12
Сила трения материала по желобу	FT.M.	кН
Ход толкателя	lhmax	м	0,045
Фаза удаления = фазе приближения	φу=φп	град	75
Фаза дальнего стояния	φд.с.	град	20
Закон движения толкателя	-	-	косинусоидальный
Число зубьев колес	Z4 Z5	-	12 18
Модуль зубчатой передачи	m	мм	3,5
Перед. отношен. планет. редуктора	U1H	-	4,5
Тип зацепления	-	-	равносмещенное

Указания. За начало отсчета принять положение, при котором ползун 5 находится в крайнем левом положении. Кинематические диаграммы построить для штанги 5.

Для всех вариантов принять: 1) ℓ_СВ=0,6ℓ_СD; ℓ_а= 0,25ℓ_S; ℓ_S = 3м; 2) центры масс звеньев ℓ_АS2 = 0,5ℓ_АВ; ℓ_СS3 = 0,5ℓ_СD; 3) осевые моменты инерции звеньев J_S = 0.1mℓ² (кгм²); 4) массы звеньев m₂=qℓ_AB; m₃ = qℓ_CD; где q=60; m₅=100 кг; кривошип уравновешен; 5) допустимый угол давления ϑ_доп=30^о.

2.     
СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

Название звеньев:

-кривошип; 2-шатун;

-коромысло; 4-кулисный камень;

-ползун; 6-опоры.

Определяем степень подвижности механизма:= 5 - количество подвижных звеньев,

р₅ = 7 - количество низших кинематических пар,

Р₄⁼ 0 - количество высших кинематических пар. Тогда

= Зn - 2р₅ - р₄ =3·5 -2·7-0 = 1.

Структурная группа 4-5

ΙΙ  5 вид

=3·2-2·3=0

Структурная группа 2-3

ΙΙ  1 вид

=3·2-2·3=0

Механизм I класса

Ι

W=3·1-2·1=1Ι → ΙΙ → ΙΙ

Вывод: данный механизм ΙΙ класса

Все данные сводим в таблицы 2.1 и 2.2

Таблица 2.1 - Название звеньев

№ звена	Наименование звена	Подвижность звена	Число подвижных звеньев
1	Кривошип	Подвижное	n = 5
2	Шатун	Подвижное
3	Коромысло	Подвижное
4	Кулисный камень
5	Ползун	Подвижное
6	Опора	Неподвижное

Таблица 2.2 - Наименование кинематических пар

Обозн.	Соединяемые элементы	Тип пары			Индекс пары	Число пар
		вид движения	Хар-р соед.	подвижность		Одно подвижные	Двух подвижные
О	1,6	вращ.	низшая	одноподв.	В0(1,6)	Р5=7	Р4=0
А	1,2	вращ.	низшая	одноподв.	ВА(1,2)
В	2,3	вращ.	низшая	одноподв.	ВВ(2,3)
С	3,6	вращ.	низшая	одноподдв.	ВС(3,6)
D	3,4	вращ.	низшая	одноподв.	ВD(3,4)
D	4,5	пост.	низшая	одноподв.	ПD(4,5)
Е	5,6	пост.	низшая	одноподв.	ПЕ(5,6)

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

 

.1 Синтез (проектирование) рычажного механизма

Данный типовой механизм является кулисным с качающейся кулисой.

Рассчитываем масштабный коэффициент длины:

μ_ℓ = ℓ_S/S = 0,28/100 = 0,0028 м/мм.

Определяем угол размаха кулисы:

θ =  15 (град).

Чертежное значение кривошипа:

[O₁A]=([O₁B₀]-[O₁B^*])/2=(150-90)/2=30(мм).

Чертежные расстояния: а=25(мм); ОА=30(мм); АВ=120(мм); СD=85(мм); Ответ: ℓ_ОА=0,084 м; ℓ_АВ=0,336 м; ℓ_ВС=0,14 м; ℓ_СD=0,238 м.

Определяем скорость кривошипа:

_A1 = ω₁ ·ℓ_оа= 7,85·0,084 =0,66 м/с.

Рассчитываем масштабный коэффициент для планов скоростей:

.

Уравнения для построения планов скоростей:

_В2 = V_A1 + V_в2A1 ┴ АВ V_D5 = V_D3 + V_D5D3 ׀׀ х-х_В3 =V_С + V_B3С ÐÐ А       V_Е5 = V_Е6 + V_Е5Е6 ׀׀ у-у.

Скорость точки D определим по правилу подобия:

Определяем ускорение кривошипа:

Рассчитываем масштабный коэффициент для планов ускорений:

ω

Ускорение точки D определим по правилу подобия

_B3A = (ab)*μ_v=41*0,0165=0,68 м/с;_D3C=V=(P_vb)*μ_v=14*0.0165=0.23 м/с;

ω₂=V_B2A/_AB=0.68/0.33=2 м/с²;

ω₃=V_B3C/_BC=0.23/0.14=1.6 м/с²;_D5D3=(d₃d₅)*μ_v=11*0.0165=0.18 м/с;_E5E6=(P_Ve₅)*μ_v=21*0.0165=0.35 м/с;

а_B=(P_ab)*μ_a=33*0.1=3.3 м/с²;

а_Е=(P_ad₃)*μ_a=55*0.1=5.5 м/с²;_BA^τ=(n₁b)*μ_a=14*0.1=1.4 м/с²;_BC^τ=(n₂b)*μ_a=33*0.1=3.3 м/с²;

Ԑ₂=a_AB^τ/_AB=1.4/0.33=4.3 с^-2;

 

.3 Îïðåäåëåíèå ïåðåìåùåíèé, ñêîðîñòåé è óñêîðåíèé âåäîìîãî çâåíà ìåòîäîì ïîñòðîåíèÿ êèíåìàòè÷åñêèõ äèàãðàìì

Ðàññ÷èòûâàåì ìàñøòàáíûé êîýôôèöèåíò âðåìåíè:

μ_t = t_{äåéñòâ.}/[0-12] = 0,8/240 = 0,003ñ/ìì._{äåéñòâ.} = 2π/ω₁ = 6,28/7,85 = 0,8 ñ.

Ðàññ÷èòûâàåì ìàñøòàáíûé êîýôôèöèåíò ïåðåìåùåíèÿ:

μ_S ⁼ μ_ℓ ⁼ 0.0028 ì/ìì. Òîãäà₁ = S₁ = 5 ìì,₂ = S₂ = 28 ìì,₃ = S₃ = 60 ìì,₄ = S₄ = 81 ìì,₅ = S₅ = 94 ìì,₆ ⁼ S₆ = 98 ìì,₇ = S₇ = 92 ìì,₈ = S₈ = 76ìì,₉ = S₉ = 52 ìì,₁₀ = S₁₀ = 26 ìì,₁₁ = S₁₁ = 6,5 ìì,₁₂ = S₁₂ = 0 ìì,

Îïðåäåëÿåì ìàêñèìóì íà äèàãðàììå ïåðåìåùåíèÿ.

[À₆À^*]/[À₆À₅] = [6÷^*]/[6÷5] → [6÷^*] = ([À₆À^*][6÷5])/[À₆À₅] = 40/35 = 1,2 ìì.

Ðàññ÷èòûâàåì ìàñøòàáíûé êîýôôèöèåíò ñêîðîñòè:

Ðàññ÷èòûâàåì ìàñøòàáíûé êîýôôèöèåíò óñêîðåíèÿ:

Çíà÷åíèÿ ïåðåìåùåíèé, ñêîðîñòåé è óñêîðåíèé ñâîäèì â òàáëèöó:

Ïàðàìåòð	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Ïåðåìåùåíèå S, ì	0	0,014	0,0784	0,168	0,227	0,263	0,274	0,258	0,213	0,146	0,073	0,018	0
Ñêîðîñòü V, ì/ñ	0	0,68	1,32	1,28	0,8	0,44	0,04	0,52	0,96	1,2	0,72	0
Óñêîðåíèå a, ì/ñ2	6,9	15	4,5	6,6	6	5,1	6,9	7,8	4,8	3,6	3,6	9,6	9

 

.       
ÑÈËÎÂÎÅ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÌÅÕÀÍÈÇÌÀ

 

.1 Îïðåäåëåíèå ñèë, äåéñòâóþùèõ íà çâåíüÿ ìåõàíèçìà

Îïðåäåëÿåì ñèëû òÿæåñòè:

₁= m₁g = 20,16*9,8 = 197,57 Í₃ = m₃g = 14,28*9,8 = 139,94 Í₅= m₅g = 100*9.8 =980 H

Óñêîðåíèÿ öåíòðîâ ìàññ:

Îïðåäåëÿåì ñèëû èíåðöèè:

_u2 = (-)m₂a_s2 =20,16*4,1 = 82,66 Í_u3 = (-)m₃a_s3 = 14,28*2,7= 38,56 Í_u5 = (-)m₅a_D = 100*5 = 500 H.

Îïðåäåëÿåì îñåâûå ìîìåíòû èíåðöèè:

_S2 = m₂ℓ_AB² = 0,1*20,16*0,336² = 0,228 êã·ì²_S3 = m₃ℓ_ÑD² =0,1*14,28*0,238² = 0,081 êã·ì².

Îïðåäåëÿåì ìîìåíòû èíåðöèè:

Ì_u2 = (-)ε₂J₂ = 4,3*0,228 =0,98 Íì.

Ì_uç = (-)ε₃J₃ = 23,6*0,238 =5,617 Íì.

4.2    Îïðåäåëåíèå ðåàêöèé â êèíåìàòè÷åñêèõ ïàðàõ

 

4.2.1 Ñèëîâîé ðàñ÷åò ñòðóêòóðíîé ãðóïïû 4-5

Ðåàêöèè  è  îïðåäåëèì èç ïîñòðîåíèÿ ïëàíà ñèë.

Âûáèðàåì ìàñøòàáíûé êîýôôèöèåíò ïëàíà ñèë:

μ_P = 10 Í/ìì.

Âûñ÷èòûâàåì âåêòîðà ñèë â ìì:

 

Ïîñëå ïîñòðîåíèÿ îïðåäåëÿåì ðåàêöèè:

4.2.2 Ñèëîâîé ðàñ÷åò ñòðóêòóðíîé ãðóïïû 2-3

Çàìåíÿåì Ì_è3 è Ð_è3 îäíîé ñèëîé , ïðèëîæåííîé íå â öåíòðå ìàññ:

 Òîãäà

Îïðåäåëÿåì ðåàêöèþ R₁₂:

  

Ðåàêöèþ R₆₃ îïðåäåëèì èç ïîñòðîåíèÿ ïëàíà ñèë.

Îïðåäåëÿåì ìàñøòàáíûé êîýôôèöèåíò ïëàíà ñèë:

μ_P = 5 Í/ìì.

Âûñ÷èòûâàåì âåêòîðà ñèë â ìì:

   

Ïîñëå ïîñòðîåíèÿ îïðåäåëÿåì ðåàêöèþ:

4.2.3 Ñèëîâîé ðàñ÷åò âåäóùåãî çâåíà

Îïðåäåëÿåì óðàâíîâåøèâàþùóþ ñèëó Ð_óð:

 

Îïðåäåëÿåì ðåàêöèþ R₆₁ â øàðíèðå Î:

Çàäàåìñÿ ìàñøòàáîì ïëàíà ñèë

μ_P = 10 Í/ìì.

 

Ïîñëå ïîñòðîåíèÿ îïðåäåëÿåì ðåàêöèþ:

4.3 Îïðåäåëåíèå óðàâíîâåøèâàþùåé ñèëû ìåòîäîì Í.Å. Æóêîâñêîãî

 

Îïðåäåëÿåì ïîãðåøíîñòü ìåæäó íàéäåííûìè óðàâíîâåøèâàþùèìè ñèëàìè:

∆% = (Ð_óð.− Ð_óð')/Ð_Óð.·100%

∆% = (128 − 126)/128·100% = 1.6% < 5%

 

Çàêëþ÷åíèå

Âûïîëíåíèå äàííîãî êóðñîâîé ðàáîòû äàëî âîçìîæíîñòü ïîíÿòü îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è çàäà÷è êóðñà, îçíàêîìèòüñÿ ñ îñíîâàìè ïîñòðîåíèÿ ìåõàíèçìîâ, ðàññìîòðåííûõ â äàííîé ðàáîòå, óÿñíèòü ïðèíöèïû ñòðóêòóðíîãî, êèíåìàòè÷åñêîãî àíàëèçà è ñèëîâîãî èññëåäîâàíèÿ ìåõàíèçìà, ïðîåêòèðîâàíèå ìåõàíèçìîâ ñ âûñøèìè è íèçøèìè êèíåìàòè÷åñêèìè ïàðàìè.

ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ

1. Àðòîáîëåâñêèé È.È. Òåîðèÿ ìåõàíèçìîâ è ìàøèí. - Ì: Íàóêà, 2010.

. Êîæåâíèêîâ Ñ.Í. Òåîðèÿ ìåõàíèçìîâ è ìàøèí. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1973.

. Ïîïîâ Ñ.À. Êóðñîâîå ïðîåêòèðîâàíèå ïî òåîðèè ìåõàíèçìîâ è ìåõàíèêå ìàøèí. - Ì.: Âûñøàÿ øêîëà, 2006.

5. Òåîðèÿ ìåõàíèçìîâ è ìàøèí./ Ïîä ðåäàêöèåé Ê.Â. Ôðîëîâà - Ì.; Âûñøàÿ øêîëà, 2007.

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru