Фгбоу во новосибирский гау инженерный институт кафедра механизации животноводства и переработки сельскохозяйственной продукции
 Скачать 1.2 Mb.
|
|
– дляременных передач. 5. Определение для вариаторов предельных (максимальных и минимальных) значений передаточного отношения и частоты вращения выходного вала. 6. Определение скоростей перемещения поступательно движущихся элементов передаточных механизмов (винтов, гаек, реек, плунжеров, толкателей и т. д) по соответствующим формулам. 43 4. Разработка циклограмм Выполнение курсового или дипломного проектов, связанных с созданием машины для механизации производства или модернизацией действующего технологического оборудования, предполагает глубокие знания, с одной стороны, технологического процесса, осуществляемого машиной (порой расчлененного на отдельные простейшие операции, с другой знания законов движения рабочих органов машины, осуществляющих эти технологические операции. Последнее неразрывно связано со структурой построения исполнительного механизма, в состав которого входит обрабатываемый инструмент, и кинематикой движения отдельных звеньев этого механизма. Конструкторский документ, связывающий технологический процесс переработки продуктов, выполняемый машиной, с кинематикой движения рабочих органов, осуществляющих эту переработку, называется циклограммой. Циклограмма представляет собой совокупность диаграмм, изображающих последовательность, продолжительность и соотношения рабочих и холостых ходов, а также остановок (выстоев) рабочих органов машины при выполнении ею заданных технологических операций в пределах одного кинематического цикла – Т к (с. Она дает наглядное представление о согласованной работе отдельных механизмов, приводящих в движение рабочие органы машины, направленной на выполнение технологических операций. По циклограмме машины можно также определить кинематическое взаимодействие всех ее рабочих органов в любой момент времени и при необходимости найти конкретные значения таких параметров, как величина перемещения, скорость и ускорение. По принципу построения циклограммы могут быть двух видов. 1. Циклограммы интервалов времени или углов поворота распределительного управляющего вала (РУВ). Обычно их для краткости называют циклограммами интервалов. 2. Циклограммы абсолютных перемещений рабочих органов. Обычно их называют синхронными диаграммами или синхрограммами. По форме графического изображения циклограммы могут быть линейными и круговыми. Линейные циклограммы интервалов строят на горизонтальной оси времени t или угла φ, поворота РУВ в определенном масштабе или μ φ , показывающем, сколько секунд на циклограмме соответствуют 1 мм оси t, или соответственно сколько градусов или радианов) поворота РУВ соответствуют 1 мм оси φ. В целях получения наиболее полной информации оси времени и углов поворота РУВ совмещают в одну, указывая на ней обе эти величины, так как обычно угловая скорость ω (рад/с) РУВ постоянна, поэтому φ = ωτ, следовательно, время и угол поворота РУВ пропорциональны друг другу. При построении вначале задаются величиной отрезка t или φ в пределах размеров поля чертежа (мм. Затем, зная кинематический цикл машины Т к (с), который обычно соответствует одному обороту РУВ, те рад или φ = 360°, определяют масштабы μ t (с/мм) и μ φ , (рад/мм или град/мм). Для удобства дальнейшей работы с циклограммой сверху или снизу ее сразу же строят горизонтальную шкалу времени или углов поворота РУВ или совмещенную шкалу этих двух величин в пределах одного кинематического цикла. Затем по вертикали намечают определенное количество строк по числу рабочих органов машины, работу которых надо синхронизировать, строки нумеруют. Первую строку сверху обычно отводят для основного рабочего органа, цикл которого определяет работу всех остальных механизмов и обеспечивает ритмичную работу всей машины в целом в соответствии с заданной производительностью или цикличностью работы соседнего оборудования или всей поточной линии. Таким основным рабочим органом может быть конвейер, ротор, штамп, нож или какой-либо другой четко фиксируемый исполнительный механизм. За начало отсчета принимают обычно момент начала интервала рабочего хода или выстоя этого основного механизма. Например, в машинах-автоматах II класса основным механизмом следует считать ротор (или конвейер, передающий периодически обрабатываемые изделия с одной рабочей позиции на другую. И за начало отсчета следует принять момент остановки ротора, который служит как бы сигналом для начала работы всех рабочих органов, участвующих в обработке изделий на всех рабочих позициях. Отложив впервой строке отрезки, соответствующие продолжительности рабочего и холостого ходов, а также выстоя основного рабочего органа, приступают к подобной операции в следующей строке для второго рабочего органа и т. д. При этом особое внимание обращают на совмещение интервалов каждого механизма со всеми другими так, чтобы обеспечить их синхронную работу в пределах цикла Т к . По окончании разбивки каждой строки на соответствующие интервалы в конце каждого интервала проводят вертикальную линию (в пределах строки, получая прямоугольники, внутри которых делают краткие надписи – названия этих интервалов. Иногда одноименные прямоугольники заштриховывают одной штриховкой или закрашивают одним цветом. Тогда получают более наглядную циклограмму, на которой легче проследить взаимодействие рабочих органов машины. Встречается и такая форма линейной циклограммы, при которой интервалы рабочего хода изображают условно прямой восходящей линией, интервалы холостого хода – прямой нисходящей линией, а интервалы выстоя – горизонтальной прямой. При этом высоту получающихся трапеций выбирают для компактности изображения не очень большой и одинаковой для всех рабочих органов. Однако при курсовом и дипломном проектировании такой вид циклограммы лучше не применять, так как он напоминает зрительно синхрограмму, но законы движения рабочих органов при этом не соответствуют действительности. Поэтому, если позволяет место, то лучше строить более современный вид циклограммы синхрограмму. На синхрограмме в пределах строк для каждого рабочего органа строят диаграммы их перемещений в пределах интервалов движений. При этом горизонтальную ось времени или углов поворота РУВ строят также, как и для циклограммы интервалов, а на вертикальной оси для каждой строки (рабочего органа) также в масштабах откладывают линейные перемещения S мм) рабочего органа, если он перемещается поступательно, или угловые перемещения (рад или град, если рабочий орган совершает вращательное движение. Соответственно масштабы ординат μ s или будут определяться отношением поступательного хода S (мм) или угла поворота φ (рад или град) к величине ординаты мм) на диаграмме, изображающей это перемещение, те. получим μ s (мм/мм) и μ φ (рад/мм или град/мм). Таким образом, полученная синхрограмма какого-либо рабочего органа представляет собой диаграмму, изображающую закон движения рабочего органа в виде зависимостей S=f(t) и φ=f(t) или S=f(φ) и φ=f(φ). Синхрограммы имеют следующие преимущества перед циклограммами. Они позволяют определять перемещение рабочего органа в любой момент его движения, те. его местоположение в пространстве законы изменения скорости и ускорения рабочего органа и их величину в любой момент движения, те. проводить кинематический анализ механизма динамические усилия, действующие на звенья механизма, и законы их изменения, что при известных технологических усилиях и силах сопротивления дает возможность проводить и динамический анализ механизма поскольку известно положение рабочих органов, то определяя траектории их движения по синхрограмме, возможно проводить совмещение перемещений обрабатываемых инструментов безопасности их столкновения вовремя обработки изделий. Это позволяет уплотнить кинематический цикл машины, что приводит к уменьшению рабочего цикла, те. в конечном итоге – к повышению ее производительности. Составление циклограмм является необходимой стадией проектирования или модернизации циклических машин-автоматов. При этом в зависимости от темы проекта эту работу можно проводить в двух направлениях. Если задана производительность, тов зависимости от класса машины можно определить ее кинематический цикл. Затем в пределах этого цикла последовательно по каждому рабочему органу распределяют основные интервалы движения и выстоя. Если кинематический цикл какого-либо механизма (или нескольких механизмов) не будет укладываться в кинематический цикл машины, то требуется совмещение движения соответствующих рабочих органов. 46 Для этого подбирают (или рассчитывают) законы движения рабочих органов и строят синхрограмму всей машины или той ее части сборочной единицы, куда входят рабочие органы, движение которых необходимо совместить. Решающую роль в составлении циклограммы играет правильный выбор основного первого рабочего органа и рабочего органа, осуществляющего основную наиболее длительную – лимитирующую или наиболее энергоемкую операцию. Если кинематический цикл механизма, осуществляющего эту операцию, окажется меньше кинематического цикла машины ив тоже время она может быть совмещена с другими, то первый можно несколько растянуть, соответственно уменьшить скорость вовремя рабочего хода, что облегчит работу механизма и повысит надежность всей машины. Если проектируют машину, заменяющую ручной трудна каком- либо производственном участке, тов этом случае обычно задают последовательность технологических операций и их продолжительность. Тогда путем дробления наиболее длительных операций до осуществимых пределов добиваются примерно одинаковых кинематических циклов каждого исполнительного механизма или их группы, если их движения совмещены. Возможность таких совмещений выявляют также с помощью синхрограмм при известных траекториях движения рабочих органов. Таким образом, по циклограмме можно определить кинематический цикл машины, а затем и ее производительность. Если полученная производительность не удовлетворяет требованиям производства, то делают подробный анализ циклограммы с целью дальнейшего ее уплотнения путем сокращения кинематических циклов механизмов, интервалов их движения и выстоев, а также совмещения движения рабочих органов. Для отработки метода построения циклограмм и расчета времени совмещения операций рассмотрим простейший пример механизма для закрытия двух клапанов картонного короба упаковочного автомата. На риса показан короб с раскрытыми клапанами, на рис. б – с закрытыми клапанами. Клапаны закрыты внахлестку. Сначала следует закрыть правый клапан, затем – левый. Рис. 1. Схема работы механизма для осуществления операции по закрыванию клапанов картонного короба а – короб с открытыми клапанами до начала операции б – короб с закрытыми клапанами после операции в – схема проведения операции 47 Механизм (см. рис. в) состоит из двух рычагов 1 и 2, совершающих повороты на угол 90° над горизонтальным конвейером 3, движущимся с периодическими остановками. Конвейер 3 движется периодически, подавая короб на рабочую позицию. Рычаг 1, поворачиваясь на 90°, закрывает правый клапан короба и возвращается в исходное положение. После этого рычаг 2 закрывает левый клапан короба и возвращается назад в исходное положение. Затем конвейер 3 выводит первый короб с рабочей позиции и подает на нее следующий короб. Подобный механизм может быть установлен в машине II класса и синхронизирован с работой всей машины общим элементом конвейером, который, в свою очередь, может быть линейным или роторным см. рис. в. Таким образом, механизм представляет собой автономную сборочную единицу, выполняющую рабочую операцию закрытия клапанов короба на одной рабочей позиции. В этой машине имеется только одна рабочая позиция. Конвейер 3 здесь является органом, механизирующим подачу короба на рабочую позицию и удаление с нее закрытого короба. Циклограмма интервалов времени механизма показана на риса, а синхрограмма – на рис. б. Для простоты изображения условно принят закон движения рабочих органов с постоянной скоростью. Диаграмма 1 показывает поворот рычага 1 (ОА – рабочий ход вперед за время t Pl ; АВ – холостой ход назад за время Х, диаграмма 2 описывает поворот рычага 2 (ВС – рабочий ход вперед за время Р, СД – холостой ход назад за время и диаграмма 3 показывает движение конвейера 3 вперед за время t P3 . Отрезки времени t 2 - 1 ; t 3 - 2 ; называют относительными фазовыми смещениями они показывают, через сколько времени начинает работать каждый последующий механизм по отношению к предыдущему. Рабочий цикл машины Т р равен кинематическому циклу механизма Т, который определяется как сумма этих фазовых смещений Т р – T K = t 2 - 1 + t 3 - 2 + Углы поворота распределительного вала φ 2 - 1 + φ 3 - 2 + φ 1 - 3 , соответствующие фазовым смещениям, называются относительными фазовыми углами они показывают, на какой угол должен повернуться распределительный вал, чтобы началась работа следующего механизма. При монтаже машины кулачки устанавливаются и заклиниваются на распределительном валу в соответствии с циклограммой по фазовым углам. Для повышения производительности машины путем сокращения кинематического цикла механизма можно совместить движение рычага 2 сдвижением рычага 1 так, чтобы они не столкнулись в точке а см. риса. Измерим угол а, соответствующий положению рычага 1 в точке а при его движении ходом назад, отложим его на синхрограмме и найдем точку а на диаграмме холостого хода. Рис. 2. Циклограммы механизма для закрывания клапанов а – линейная циклограмма для последовательной работы рабочих органов б – синхрограммы для того же случая в – синхрограмма при совмещении движения первого и второго рычагов г – синхрограмма при совмещении движения всех рабочих органов Для определения возможного совмещения передвинем влево диаграммы итак, чтобы линия рабочего хода ВС рычага 2 прошла несколько позднее точки а см. рис. в. Тогда эта диаграмма пересечет ось абсцисс в точке В' и определит новое фазовое смещение рычага 2, причем t' 2 - 1 2 - 1 . Следовательно, мы получим новый кинематический цикл к, меньший, чем он был до совмещения движения р = к = t 2 - 1 + t 3 - 2 + t 1 - 3 Т к Можно также начать движение конвейера 3 до того, как рычаг 2 49 придет в исходное положение, необходимо только, чтобы короб не натолкнулся на рычаг 2 в точке в. Измерим угол в (см. рис. в, соответствующей положению рычага 2 в точке возможного столкновения вот- ложим его на диаграмме холостого хода CD' рычага 2 см. рис. в Затем сдвинем диаграмму D'E' конвейера влево так, чтобы он прошел несколько позднее точки в см. рис. г. D"E" отсечет на оси времени новое фазовое смещение t' 3 - 2 . Оно меньше, чем было ранее t 3 - 2 . Кинематический цикл кв этом случае опять сократится и станет р = Т" к = t" 2 - 1 + t" 3 - 2 + t 1 - 3 <Т ’ к кВ целях дальнейшего сокращения кинематического цикла и повышения производительности машины можно совместить таким же образом поворот рычага 1 сдвижением конвейера поворот можно начать до того, как конвейер остановится. Полное совмещение рабочих органов, при котором Т к был бы наименьшим, в этом механизме невозможно, так как рабочие органы и короб могут столкнуться и, кроме того, клапаны для закрытия внахлестку не могут закрываться одновременно. 50 Лекция 5 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ МАШИН Энергетический расчет предполагает определение основных силовых параметров проектируемого объекта, те. определение нагрузок на рабочие органы конструкции, находящиеся в соприкосновении с продуктом и обрабатывающие его, а также влияния внешних сил, давлений, сопротивлений, сил тяжести и сил инерции на отдельные элементы или детали. Ввиду большого разнообразия машин, применяемых на предприятиях пищевой промышленности, и продуктов, перерабатываемых на этих машинах, очень трудно дать общие и довольно точные методы определения нагрузок на рабочие органы этих машин и звенья механизмов их привода. Поэтому в каждом отдельном случае, пользуясь знаниями, полученными при изучении общетехнических и специальных дисциплин, следует уметь произвести структурный анализ механизмов, выделить в нем звенья, наиболее подверженные нагрузками определить действующие на них силы. Определение сил, действующих на рабочие органы и детали конструкции имеет большое практическое значение для расчета на прочность деталей, для определения энергии, потребной для работы механизма, трения в кинематических парах для расчета на надежность и долговечность элементов конструкции и т. д. Зная силы, действующие на различные детали проектируемого объекта, можно выбрать наиболее рациональные их размеры определить их оптимальные формы с учетом прочности и жесткости конструкции обоснованно назначить материалы для их изготовления, их технологическую и термическую обработку обеспечить определенное количество и качество смазочных материалов и т. д. В соответствии с современными требованиями все быстроходные элементы конструкции, помимо статических расчетов (исходящих из условия равновесного состояния отдельных звеньев конструкций, находящихся в покое, необходимо рассчитать на динамические нагрузки возникающие от сил инерции движущихся масс, которые возникают при движении звеньев механизмов и часто значительно превышают статические силы. Определение сил, действующих на различные звенья механизма при его движении, как известно из курса Теоретическая механика, может быть сделано в том случае, если известны законы движения всех звеньев механизма и внешние статические и динамические нагрузки, приложенные к ним. В общем случае можно выделить следующие основные силы, действующие в машинах. 1. Силы производственного сопротивления (технологические силы, на преодоление которых затрачивается работа, необходимая для 51 выполнения технологического процесса. Величина этих сил зависит от многих факторов, например, от физико-механических свойств перерабатываемого продукта, скорости обработки, температурных режимов обработки, производительности машины, внешних условий и многого другого. Правильное определение этих сил имеет чрезвычайно важное значение, так как оттого, насколько точно они будут найдены и их расчетная величина будет соответствовать истинным нагрузкам при работе машины, будет зависеть правильность последующего расчета на прочность основных органов машины и элементов их привода, а следовательно, их прочность, надежность и долговечность. 2. Силы непроизводственных сопротивлений (в основном силы трения, на преодоление которых затрачивается дополнительная работа сверх той, которая необходима для преодоления полезного сопротивления. Эти силы определяют как произведение силы нормального давления на коэффициент трения f i в каждой трущейся паре Ti = P Hi Если производственное или непроизводственное сопротивление связано в той или иной мере с гидродинамическим процессом (сопротивление жидких сред при перемещении, вязкостное трение и т. д, то можно рекомендовать использование закона Ньютона для определения силы сопротивления тела, движущегося в среде жидкости Р Н P=cρFυ 2 , где ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ; F – площадь проекции сечения тела плоскостью, перпендикулярной его скорости, м υ – скрость телам с с – опытный коэффициент или закона Пуазейля для определения силы вязкостного трения Р Н – в прямоугольном канале a A bL b B aL P 8 , где – вязкость жидкости, Паса соответственно ширина, высота и длина телам А, В – соответственно ширина и высота каналам скорость движущегося телам св круглом канале 2 2 4 r R V P , где V – объем телам соответственно радиусы трубы и телам. Динамические силы – силы инерции, возникающие при движении элементов конструкции с ускорениями. Для определения сил инерции Р и (Н) используют второй закон Ньютона, по которому сила инерции равна произведению массы тела т кг) на его ускорение а мс, нос обратным знаком, так как сила инерции и ускорение тела направлены противоположно Рита Все указанные силы вовремя работы машины, как правило, не остаются постоянными, они за определенный промежуток работы (цикл) меняют свое направление и величину. Поэтому очень важно установить тот момент времени, в который элементы конструкции оказываются нагруженными наибольшим суммарным усилием, на которое затем и производят расчет на прочность этих элементов. Этот момент можно установить, построив диаграммы указанных сил за один цикл работы. По этим диаграммам определяют сразу наиболее нагруженный момент работы или намечают несколько таких моментов. Для определения наибольшей суммарной нагрузки можно воспользоваться принципом Д'Аламбера, сущность которого состоит в том, что к определенному звену механизма прикладывают все внешние силы статические и динамические) с учетом их величины и направления, составляют для полученной системы сил уравнения равновесия, решая которые, находят величину равнодействующей силы в данный момент. Таким образом, найдя равнодействующие силы для нескольких моментов времени (если не удалось его сразу определить, выбирают из них наибольшее значение, которое и является основой для расчета деталей на прочность. Определение потребной мощности Перечисленные выше параметры производительность, конструктивные размеры основных рабочих органов проектируемого объекта, действующие на них силы, атак- же кинематические характеристики в совокупности определяют потребное количество энергии для его привода. Единой методики определения мощности привода машины несу- ществует ввиду большого разнообразия их типов, а также технологических процессов и операций, которые осуществляются на этих машинах, предназначенных для переработки различных продуктов, иногда значительно различающихся между собой и по физико-механическим свойствам. В курсах технологического оборудования предприятий соответствующей отрасли пищевой промышленности можно найти формулы или рекомендации для определения мощности приводов данного в задании типа машины или его аналогов. При этом кроме всех производственных потребителей энергии (полезной работы) следует учитывать и потери энергии на непроизводственные нужды (потери на сопротивление, нагрев, преодоление динамических нагрузок и т. д. Кроме того, надо учитывать, что в целом ряде технологических машин, перерабатывающих вязкие продукты, пусковая мощность может значительно превысить номинальную, вычисленную для установившегося режима, в связи стем, что свойства продукта значительно изменяются при его переработке. Следовательно, необходимо очень внимательно рассмотреть технологический процесс, осуществляемый на проектируемой машине, стем чтобы определить моменты времени, в которые потребление энергии достигает наибольших значений, и исходя из этих условий рассчитывать мощность привода машины. В основе всех методик расчета мощности N (Вт) привода машин лежит общее положение, исходящее из самого понятия мощности при равномерном движении потребная мощность N для его осуществления равна работе А, совершенной в единицу времени, и рассчитывается как произведение силы и скорости. Действительно, при поступательном движении N= A/t=PS/t=Pυ, Вт или N=Pv10 -3 , кВт, где А – работа, Дж Р – действующая сила, Н S – пройденный путь, м υ – скорость, мс t – время, с. Если тело совершает вращательное движение, то его окружная скорость υ – ωR здесь ω – угловая скорость вращающегося тела и R – его радиус. В этом случае мощность для привода вращающегося тела составит N=PaR. Поскольку произведение PR представляет собой вращающий момент М вр , то формула примет вид N = M вр ω. Таким образом, для определения мощности при вращении тела с постоянной скоростью достаточно знать вращающий момент, равный произведению окружного усилия Р и радиуса вращения R, те. плечу приложения силы R–D/2 здесь D – диаметр окружности) . Поскольку ω = πn/30, то формула мощности примет вид N=M вр πn/30 Вт, или N=M вр n10 -4 кВт, где n – частота вращения вала, об/мин. Таким образом, если нагрузка в течение определенного интервала времени (например, кинематического цикла) существенно не изменяется, то найдя ее и умножив на скорость рабочего органа, можно сразу определить мощность для приведения в движение этого рабочего органа. Сумма всех мощностей на каждом рабочем органе машины даст общую мощность привода, необходимую для осуществления движения этих рабочих органов. Учтя таким же образом мощность, потребную на преодоление различных сопротивлений, можно найти суммарную мощность, необходимую для преодоления непроизводственных сопротивлений машины. По сумме указанных мощностей можно выбирать мощность приводного электродвигателя машины. Подобным образом можно, как было отмечено выше, найти потребную мощность привода машину которых нагрузки вовремя работы существенно не изменяются. К таким машинам можно отнести, например, смесители, конвейеры, мельницы, валковые нагнетатели и т. д. Наиболее сложным является определение сил технологических сопротивлений, так как они зависят от большого числа факторов физико 54 химических свойств обрабатываемого сырья, продукта, реологических и адгезионных характеристик, режима обработки (скорости, давления, температуры) и т. д. Основные из этих сведений можно найти в учебниках и справочной литературе. Однако часто могут встречаться случаи, когда необходимых данных в литературе нет. Тогда целесообразно провести в период преддипломной практики и дипломного проектирования соответствующее исследование и включить его в дипломный проект в качестве отдельного раздела. Лишь в крайних случаях можно принять мощность по известным прототипам отдельных рабочих органов или машин. Если ведущий вал машины совершает вращательное движение с периодическими остановками (например, вал приводится механизмом мальтийского креста, храповым механизмом, звездчатым или другими механизмами, то вращающий момент слагается из двух моментов М вр = М ст + Мин, где М ст – вращающий момент, необходимый для преодоления сил сопротивления (сопротивлений обрабатываемых материалов, сил тяжести, сил трения в подшипниках и т. д Мин вращающий момент, необходимый для преодоления сил инерции звеньев механизмов, возникающих вследствие неравномерности их движения. Вращающий момент Мин определяют по формуле Мин = пр ε, где пр – приведенный момент инерции механизма, Нмс 2 ; ε – угловое ускорение ведущего вала, с -2 Угловое ускорение рассчитывают применительно к механизму, приводящему в движение ведущий вал, например, к механизму мальтийского креста. Из теоретической механики известно, что мерой инертности поступательно движущегося тела является масса тавра- щающегося тела его момент инерции i: I = mR 2 , где R – радиус тела. Соответственно кинетические энергии этих тел определяются выражениями пи E вр = Iω 2 /2. Для того чтобы все звенья механизма двигались, необходимо иметь кинетическую энергию ведущего вала, равную сумме кинетических энергий всех его поступательно движущихся и вращающихся звеньев. Из этого соотношения выводится зависимость для определения момента инерции пр механизма, приведенного к его ведущему звену, например ведущему валу , I m i n i i вд i i вд i i пр 1 где i – порядковый номер звена механизма или машины п – число подвижных звеньев механизма m i – масса го звена, движущегося поступательно средняя скорость г звена, движущегося поступательно ω вд – угловая скорость ведущего звена (ведущего вала I i – момент инерции г вращающегося звена ω i угловая скорость г вращающегося звена. Здесь следует заметить, что суммарный, приведенный к ведущему звену момент инерции механизма пр – условная величина, выражающая инертность как самого ведущего звена, таки всех подвижных звеньев механизма, те. всего механизма в целом. Большое число машин имеет непостоянные нагрузки на рабочие органы и, следовательно, непостоянные их скорости. К таким машинам можно, например, отнести машины поршневого типа – насосы (поршневые и плунжерные, штанговые брикетирующие прессы и др. Для таких машин строят диаграммы всех сил, действующих на рабочие органы с целью нахождения максимальных пиковых нагрузок. По этим диаграммам можно определить и потребную мощность на приводе каждого рабочего органа. Для этого поступают следующим образом если диаграмма сил (статических и динамических) была построена в функции времени, то по известной зависимости пути движения рабочего органа от времени строят диаграмму сил в функции пути (индикаторную диаграмму. Как известно, площадь индикаторной диаграммы за какой- то отрезок пути характеризует в определенном масштабе работу сил сопротивления, приложенных к рабочему органу на этом отрезке пути. Заменяя эту площадь равновеликой площадью прямоугольника, построенного на том же отрезке пути, будем иметь ординату этого прямоугольника в качестве движущей силы, необходимой для привода в движение данного рабочего органа. Площадь этого прямоугольника характеризует необходимую работу движущих сил, которую можно вычислить, умножив площадь этого прямоугольника на масштабы пути и силы. Зная время, за которое рабочий орган прошел отрезок пути, показанный на диаграмме, и поделив полученную работу движущих сил на это время, находят необходимую мощность для привода данного рабочего органа. А суммируя полученные таким же образом мощности всех рабочих органов, можно с учетом потерь в передаточных механизмах определить потребную мощность электродвигателя машины и выбрать его по соответствующим стандартам (указать тип и характеристику. Сразу же после этого проверяют привод машины на плавность хода. Для этого можно сложить все построенные диаграммы для всех рабочих органов. Таким образом, на одной суммарной диаграмме будем иметь суммарный график сил сопротивления и прямоугольник от суммарных движущих сил. Та часть площади этой диаграммы, которая выступает за прямоугольник, характеризует избыточную работу сил сопротивления на каком-то отрезке пути. Определив эту работу, можно найти необходимый приведенный момент инерции на главном приводном звене (первом от рабочих органов общем звене, совершающем вращательное движение пр = А с /ω п 2 , где пр – приведенный момент инерции на главном приводном звене, 56 Нмс 2 ; Ас – избыточная работа сил сопротивления, Дж п – среднее значение угловой скорости главного приводного звена на отрезке путина котором найдена работа с, с δ – коэффициент неравномерности движения на главном приводном звене (δ ≤ 0,02): δ = (ω max – ω min ) / п , где ω min – минимальная угловая скорость приводного звена, имеющая место при выполнении полезной работы вовремя рабочего хода ω max – максимальная угловая скорость приводного звена, возникающая вовремя холостого хода, когда полезная работа не совершается. Полученный по формуле действительный момент инерции должен быть обязательно больше необходимого приведенного момента инерции пр. Если он получился меньше, тов привод машины надо добавить маховик. Применение в приводе машины маховика снижает коэффициент неравномерности движения звеньев механизмов до допускаемых значений, так как вовремя холостого хода маховик накапливает кинетическую энергию, а вовремя рабочего хода отдает ее рабочему органу. После определения потребной мощности на ведущих валах отдельных рабочих органов уточняют кинематическую схему и с учетом КПД отдельных передач определяют мощность на ведущем валу машины. Примерные КПД передач можно принять из таблицы. Примерные КПД некоторых механических передач Тип передачи Обозначения В масляной ванне Открытая Зубчатая передача з 0,93–0,94 Червячная передача с цилиндрическим червяком при числе заходов червяка 1 заход 2 захода 3 |