Пособие ТММ (УМО) переработанное

Для решения этих задач воспользуемся приближенным методом проф. П. И. Мерцалова (см. лекц. №4).

Переменная составляющая приведенного момента инерции JΙΙпр , кг /м2 находится из условия

где x's2, y's2, и21, и31— аналоги линейных и угловых скоростей (передаточные функции); Js2 — момент инерции звена 2 (шатуна) относительно оси, проходящей через центр масс, кг/ м2.

Производная приведенного момента инерции JΙΙпр по обобщенной координате ϕ1 имеет вид

где x” s2, y"s2, и'21, и'31 — аналоги линейных и угловых ускорений.

Приведенный момент сил Мпр определяется из условия равенства мгновенных мощностей. Так, для рабочей машины, если в качестве звена приведения

принимается вал кривошипа, приведенный момент сил сопротивления Мcпр , равен:

для механизмов с горизонтальным движением ползуна

для механизмов с вертикальным движением ползуна

Сила полезного сопротивления Fnc для каждого из рассматриваемых положений механизма находится путем обработки механической характеристики. Приведенный момент движущих сил Мдпр для рабочих машин (по методу Мерца-

лова) в дальнейшем предполагается постоянным по величине Мдпр =соnst и находится из условия равенства работ движущих сил и сил сопротивления за цикл ус-

71

тановившегося движения. Для машин-двигателей по формулам (3.4) и (3.5) оп-

Ниже приводится алгоритм решения для рабочей машины. Для машиндвигателей в формулах (15)—(19) необходимо поменять индекс «с» на «д» и наоборот.

Работа сил сопротивления за цикл установившегося движения ϕц .

причем, обычно ϕц = 2π радиан.

Далее для каждого рассматриваемого положения механизма i определяются

где ω1(ср) -средняя угловая скорость кривошипа за цикл установившегося движе-

ния;

- изменение кинетической энергии звеньев машинного агрегата с постоянным приведенным моментом инерции, Дж

массива Тi', а затем максимальное изменение кинетической энергии звеньев с постоянным приведенным моментом инерции, Дж

72

Приведенный постоянный момент инерции звеньев машинного агрегата, необходимый для обеспечения требуемой неравномерности движения, кг м2,

Дополнительное значение постоянной составляющей приведенного момента инерции, т. е. момент инерции маховика, в кг м2, определяется из выражения

где I0пр -суммарный приведенный момент инерции всех вращающихся звеньев

машинного агрегата (ротора двигателя, зубчатых колес передаточного механизма, вала кривошипа и т. д.).

В случае, если I0пр больше I1пр , маховик устанавливать нет необходимости.

Для определения истинного значения угловой скорости звена приведения ω1 вычисляются средние значения изменения кинетической энергии, Дж

и среднее значение кинетической энергии звеньев с постоянным приведенным моментом инерции, Дж

73

Подготовка, ввод исходных данных и работа с программой ТММ1

Программа ТММ1 написана на языке программирования Turbo Pascal 7.0. Она включает в себя следующие разделы расчёта кривошипно-ползунного механизма:

1)кинематический анализ;

2)силовой расчет;

3)динамическое исследование машинного агрегата.

Для успешного проведения расчетов механизма по программе ТММ1 необходимо предварительно выполнить определенный обязательный объем графоаналитических работ. К ним относятся:

-кинематический синтез кривошипно-ползунного механизма;

-построение плана кривошипно-ползунного механизма в 12 положениях;

-вычисление угла ϕ0, определяющего начальное положение кривошипа;

-обработка механической характеристики (индикаторной диаграммы) машинного агрегата.

Исходные данные для расчета должны быть подготовлены в виде табл. 3.4. Перечень исходных данных с комментариями представлен в табл. 3.5

Таблица3.4

Таблица переменных файла исходных данных*****_ID.TXT

Значения силы полезного сопротивления или движущей силы для положений кривошипа 0..12

74

75

Ввод исходных данных и работа с программой ТММ 1

Программа ТММ1 находится на сайте www.samgtu.ru/structure/faculties/mf/meh/ .

Ввод подготовленных исходных данных производится в файл CUSTO_ID.TXT (вызов текстового редактора – F4) путём замены уже находящихся в файле чисел на свои (используя клавиши “ ←Backspace”, SPACE и стрелки перехода ← ↑ → ↓). При этом следует соблюдать следующие правила:

1)в качестве десятичной запятой следует использовать точку «.»;

2)между числами в строке должен быть РОВНО ОДИН пробел;

3)все дроби следует перед вводом в CUSTO_ID.TXT перевести в десятичные;

4)Не следует указывать единицы измерения физических величин;

5)следует строго соблюдать порядок чередования строк ( I – комментарий, II – числовые данные, III – комментарий и т.д.) и избегать совмещения на одной строке чисел и комментария;

6)дробная часть числа может отсутствовать.

Порядок расположения величин в файле CUSTO_ID.TXT представлен в табл. 3.4.

После окончания редактирования файл исходных данных следует сохранить как *****_ID.TXT. Затем можно запускать программу на выполнение (файл tmm1.exe).

Работа в диалоговом режиме

После запуска tmm1.exe появляется окно, в котором следует работать учитывая следующие замечания:

1) После ввода ответа на вопрос программы следует нажать клавишу

“ENTER ”;

2) Запрос “<PRESS ENTER>” требует нажатия клавиши “ENTER ”;

До того как программа обратится к файлу исходных данных, студенту необходимо ответить на ряд теоретических вопросов (смотри вопросы самоконтроля). В случае менее чем трёх правильных ответов выполнение программы прекратится. Перед завершением выполнения программы появляется сообщение с именем файла, содержащего результаты расчёта.

ВНИМАНИЕ! Если диалоговое окно закрылось до появления сообщения “ Выполнение программы завершено”, значит данные в исходный файл занесены некорректно. Следует вернуться к редактированию файла исходных данных.

76

Подготовка файла к печати

После получения файла вида *****REZ.TXT следует открыть его в редакторе MS Word и отредактировать документ в соответствии с принятыми стандартами.

Результаты расчета

Распечатка результатов расчета по программе ТММ1 выдается в виде таблиц, в которых приводятся кинематические и динамические параметры механизма для всех 12 положений. Заголовки таблиц, содержащие наименование рассчитываемых параметров, их размерности и идентификаторы, приведены в табл. 3.6

Алгоритм выполнения чертежей с использованием

программы «Компас-график»

Построение первого листа

Открываем Компас – График На панели инструментов щелчком левой клавиши мыши (ЛКМ) выбираем

«Создать» – « Чертеж». В меню «Сервис»: «Параметры» - «Параметры листа» - «Формат» выбираем формат листа «А1» и расположение «Горизонтальное»; «Ok». На панели инструментов нажимаем «Показать все» (F9) – перед нами чистый лист. Используя кнопку «Увеличить масштаб рамкой», выделяем на экране место для построения плана положений механизма .

Построение плана положений механизма

Ввод окружности

На боковой панели находим «Ввод окружности» и активизируем ее нажатием ЛКМ. Затем в строке состояния (внизу) в окне «rad» записываем значение длины кривошипа с учетом масштабного коэффициента, нажимаем «Enter» и при помощи мыши фиксируем окружность в нужном месте на чертеже.

Деление окружности на 12 частей

Находим на боковой панели «Ввод точки» и, удерживая ЛКМ, выбираем «Точки по кривой», затем в строке состояния в окне «Количество участков кривой» записываем «12», «Enter», выбираем «Стиль кривой» – тонкая, затем «Выбрать» и после этого при помощи нажатия левой клавиши мыши выделяем окружность. Выбираем точку нулевого положения нажатием ЛКМ. На ней появля-

ются 12 точек. «Stop».

77

Построение положений кривошипа

На боковой панели выбираем «Ввод отрезка», затем в строке состояния выбираем «Стиль кривой» – тонкая, затем «Выбрать».

Далее соединяем диаметрально противоположные точки окружности при помощи нажатия ЛКМ на соответствующие точки, кроме того диаметра, который соответствует выделенному положению кривошипа. Для него противоположное положение кривошипа строим как радиус, а для построения заданного опять меняем стиль линии на «Основная» и достраиваем радиус основной линией.

Построение кинематической пары стойка-кривошип.

На панели инструментов выбираем кнопку «Увеличить масштаб рамкой» и, выделяя область центра окружности, увеличиваем ее. Выбираем «Ввод отрезка», далее щелкаем мышкой в центр окружности, тем самым, задавая 1 точку отрезка. Далее по радиусу под углом 2400 ставим вторую точку на каком-либо расстоянии, например 10 мм (смотри на строку состояния в окно «Длина отрезка»). Аналогично второй отрезок под углом 3000 такой же длины. Затем строим горизонтальный отрезок через концы наклонных.

Для построения штриховки выбираем на боковой панели «Штриховка», затем «Ручное рисование границ», выделяем границы штриховки «Ввод», «Ввод».

Построение положений шатуна и ползуна

На боковой панели выбираем «Ввод отрезка», затем в строке параметров (внизу) в окне «Длина отрезка» вводим длину кривошипа с учетом масштабного коэффициента «Enter». На боковой панели нажимаем кнопку «Запомнить состояние». Далее в строке параметров меняем стиль линии на «Тонкая» – « Выбрать».

После строим положение шатуна сначала в нулевом положении и далее в 1,2,3,….,11 ( причем заметим, что первую точку выбираем щелчком левой клавиши мыши на окружности, а вторую при срабатывании привязок на вертикальной линии, образованной нулевым положением шатуна).

Если механизм с эксцентриситетом, то линия положений ползуна будет смещена на значение, равное эксцентриситету с учётом масштабного коэффициента.

На панели инструментов, удерживая левую клавишу мыши на «Ввод прямоугольника», выбираем прямоугольник «По центру и вершине». Убедившись, что в строке состояния «Основная линия» (если нет – поменять), выбираем положения шатуна (например, нулевое), обращая внимание на привязки, щелчком левой клавиши мыши указать центральную точку прямоугольника. Далее, двигая мышкой, получаем желаемый прямоугольник, создавая его, фиксируя вторую точку щелчком левой клавиши мыши.

78

При помощи ввода отрезков и штриховки создаем направляющие.

Построение положения точки S2

На панели инструментов удерживая левую клавишу мыши выбираем «Точка на заданном расстоянии», в строке состояния задаем расстояние AS2 с учетом масштабного коэффициента. На боковой панели нажимаем кнопку «Запомнить состояние». Далее выбираем нужный отрезок АВ, затем выбираем точку начала А, «Ввод» «Stop». Строим положение точки S2 сначала в нулевом положении и далее в 1,2,3,….,11. Затем на боковой панели выбираем «Ввод кривой Безье». Далее в строке состояния выбираем «Стиль кривой», «Тонкая», затем «Выбрать». Потом щелчком левой клавиши мыши последовательно указываем все 12 положений точки S2 и после нажимаем на боковой панели «Создать объект», «Stop». После нажимаем кнопку в виде карандаша (вверху) «Обновить изображение».

Указание направления угловой скорости

На боковой панели выбираем «Ввод дуги». Далее, проверив, что в строке состояния тонкая линия, указываем точку центра дуги (центр окружности) и, двигая мышкой, при помощи нажатия левой клавиши строим дугу. Затем на боковой панели выбираем «Ввод отрезка». В строке состояния в окне «ln» вводим длину 4мм, «Ok». На боковой панели нажимаем кнопку «Запомнить состояние» и строим стрелку (из двух отрезков). Если привязки будут мешать, – отключить, нажав в строке состояния на кнопку «Запретить привязки».

Окончательное оформление плана

Для ввода заголовка в верхней части боковой панели находим и нажимаем кнопку «Обозначения», далее на боковой панели нажимаем кнопку «Ввод текста». С помощью щелчка левой клавиши мыши указываем место первой буквы заголовка, затем в строке параметров вводим высоту шрифта 10мм, далее вводим заголовок, причем Масштаб μ вводим при помощи команды «Вставить», «Символ», «μ», «ОК». Аналогично проставляем угловую скорость, буквы О, А, В, положения кривошипа и ползуна, масштабного коэффициента. Не забыв при этом на боковой панели нажимать кнопку «Создать объект».

Построение графика зависимости давления в цилиндре от перемещения

поршня.

В верхней части боковой панели выбираем «Геометрические построения», затем, удерживая левую клавишу мыши на кнопке «Ввод вспомогательной кривой», выбираем «Горизонтальная прямая». Далее мышкой указываем 0 (12) и 6

79

положения ползуна – перед нами две вспомогательные прямые «Stop». После активизируем кнопку «Ввод отрезка» и, следя за тем, чтобы в строке состояния была основная линия, строим отрезок между вспомогательными линиями – это будет ось S, затем создаем ось F, МПа. Потом делим отрезки на части (ровно столько, сколько квадратиков на графике).

Выбрав отрезок, стиль линии «Тонкая», строим сетку (обращая внимание на привязку «Выравнивание»). Затем при помощи «Кривой Безье» строим график, при помощи отрезков строим стрелки и подписываем его, указываем масштабный коэффициент.

Построение плана скоростей

На боковой панели, удерживая левую клавишу мыши, на кнопке «Ввод вспомогательной прямой», выбираем «Перпендикулярная прямая». Затем появившимся курсором выделяем кривошип в своем (заданном) положении и размещаем вспомогательную прямую в том месте, где будет план скоростей. Далее на боковой панели нажимаем кнопку «Создать объект» , «Stop». Выбираем на боковой панели «Ввод отрезка» и при помощи привязки «Точка на кривой» строим VA в выбранном масштабе μ v, «Stop».

Выбираем «Перпендикулярная прямая», выделяем шатун в заданном положении и строим прямую так, чтобы она проходила через конец отрезка VA , «Создать объект», «Stop». Далее выбираем прямую параллельную ходу ползуна и проводим ее через начало отрезка VA (через полюс), «Создать объект», «Stop».

Затем, выбрав «Ввод отрезка», строим скорости VB и VBA, Vs2 , рисуем стрелки. После подписываем план, вводим заголовок, масштабный коэффициент.

Аналогично строится план ускорения.

Годограф скорости

В строке параметров выбираем «Локальная СК» и при помощи мыши устанавливаем ее в то место листа, где будет годограф. Затем на боковой панели нажимаем «Создать объект».

На боковой панели выбираем «Ввод отрезка» и в строке параметров указываем координаты начальной точки Р1(0;0), «Enter» и координаты конечной точки, которые берутся из распечатки по программе ТММ1 с учетом масштабного коэффициента (Vx;Vy), «Enter». Получим отрезок нулевого положения. Аналогично строятся остальные 11 положений, причем заметим, что координаты первой точки всегда (0;0).

После построения отрезков через их концы проводим кривую Безье и строим стрелки, затем подписываем годограф. Аналогично строится годограф ускорения.

80