Расчёт кинематических параметров кривошипных приводов





 

Колебатели и преобразователи движения

В пищевой промышленности существует множество машин и аппаратов, в которых используются преобразование движения. Это в основном машины колебательного и вибраци-онного действия, такие как рассевы, ситовые сепараторы, падди-машины, камнеотборники, виброконвейеры и др. Колебания (в частном случае возвратно-поступательные движения, вибрация и т. д.) являются наиболее эффективной формой механического воздействия на раз-личные дисперсные системы и успешно используются для интенсификации процессов в пи-щевой промышленности. К этим процессам относятся транспортировка сыпучих веществ, до-зирование, просеивание, измельчение, сушка и т. п.

 

Преобразование движения в технологических машинах применяются, как правило, для преобразования вращательного движения в колебательное (круговое поступательное, воз-вратно-поступательное или сложное). Колебания могут осуществляться в одной плоскости (круговые поступательные или возвратно-поступательные), в вертикальной, наклонной или горизонтальной и в пространстве (сложные). Траектория колебаний зависят от вида преобра-зователя движения и типа подвесок.

 

Преобразователи движения (колебатели) используются как для привода основных ра-бочих органов машин (ситовые кузова, питатели, сортирующие поверхности), так и для при-вода вспомогательных, регулирующих и других элементов машин (щеток, очистителей, регу-ляторов и т.п.).

В пищевой промышленности для получения колебательных движений нашли примене-ние три вида колебателей:

кривошипные.Разновидностью кривошипных преобразователей являются экс-центриковые, когда радиус эксцентриситета (е) меньше диаметра вала;

инерционные(пневмоинерционные);

 

электромагнитные.

 

Кривошипный привод

 

Кривошипный привод для рабочих органов, совершающих возвратно-поступательное движение (рисунок 4.1) состоит из неподвижного корпуса (на схеме не показан) в котором на подшипниках поз. 4 вращается эксцентриковый вал (кривошип) поз. 1. В центральной части вала, на эксцентрике, установлен радиальный подшипник, который через шатун поз. 2 шар-нирно закреплен с ползуном (рабочим органом) поз. 3. Рабочий орган совершает возвратно-поступательное движение по рабочей (направляющей) поверхности поз. 5. Амплитуда коле-баний ситовых корпусов соответствует эксцентриситету валаSm 2 r .

 

Кривошипно-шатунные и эксцентриковые механизмы обычно характеризуются разме-рами звеньев или их отношениями, временем рабочего и временем холостого ходов (поворо-тов) ведущего звена. Отношение времени tp рабочего поворота кривошипа к времени tх его холостого поворота называется коэффициентом интервалов и записывается так

 

K tp tx . (4.1)


 

 


Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач    
Расчёт кинематических параметров кривошипных приводов    
  При постоянной угловой скорости ведущего звена const , коэффициент интервалов  
будет равен отношению угла p рабоче-      
       
го поворота кривошипа к углу x его        
холостого поворота, т. е.                    
      K   p     .                 (4.2)        
                                     
              x                            
                                           
  Учитывая, что для данных меха-        
низмов время кинематического цикла Тк        
складывается только из времени рабоче-        
го и холостого поворотов кривошипа,        
при его постоянной угловой скорости        
получим зависимость                          
T (t p t x ) p     x 2 . (4.3)        
к                                
  Углы рабочего и холостого поворо-        
тов кривошипа можно представить зави-        
симостями в функции коэффициента ин-        
тервалов соответственно                    
  p   2 K ,     x   . (4.4)        
    1 K             1 K            
  Расчёт и конструирование указан-        
ных механизмов сводится к определе- 1 – кривошип; 2 – шатун; 3 – ползун (рабочий  
нию их геометрических параметров по  
заданному циклу работы, например, по   орган), 4 – опора кривошипа; 5 – рабочая  
коэффициенту интервалов и по одному   (направляющая) поверхность    
или нескольким геометрическим пара- Рисунок 4.1 – Принципиальная кинематическая  
метрам, например, по базовому размеру   схема центрального кривошипно-ползунного  
(расстоянию между осями вращения ве-   механизма    
дущего и ведомого звеньев).              
  Кривошипно-ползунные механизмы применяются для преобразования вращательного  
(обычно с постоянной угловой скоростью) движения кривошипа в возвратно-поступательное  
движение ползуна. Подразделяются они на центральные и внецентренные. В центральных  
механизмах (рисунок 4.1) ось вращения кривошипа лежит на продолжении траектории дви-  
жения центра шарнира ползуна, поэтому p x , а коэффициент К=1. Кроме того, полное  
перемещение ползуна равно двум длинам кривошипа, т. е. Sm 2 r.    
  Отношение длины кривошипа к длине шатуна носит название безразмерного геометри-  
ческого параметра механизма и обозначается через    
                                    r l . (4.5)  
                                           
  Текущие значения углов и поворота кривошипа и давления между шатуном и пол-  
зуном отсчитываются от линии, совмещенной с траекторией движения ползуна. Между со-  
бой эти углы связаны зависимостью          
  arcsin( sin ). (4.6)  
                                                   

Для исключения заклинивания ползуна угол давления рекомендуется принимать мень-ше 30°, а безразмерный параметр 0,4.

 

Перемещение ползуна, его скорость и ускорение в функции угла поворота кривошипа можно определить по приближенным зависимостям:


 


Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Расчёт кинематических параметров кривошипных приводов

s r 1 cos 0,5 sin2;  
r sin 0,5 sin 2 ; (4.7)
 

a r 12cos cos2 .

 

Скорость ползуна достигает своих максимальных значений при углах поворота криво-шипа, один из которых (при рабочем ходе) определяется из уравнения

 

2 cos2 cos 0,

 

    1 1   (4.8)  
cos   ,  
       
         
           

а второй (при холостом ходе) из условия

 

cos 1 (cos360   2 ), 2 360   2 . (4.9)  
     

Максимальные значения ускорения ползуна получаются при углах поворота кривошипа, определяемых из уравнения

1 4 cos sin 0. (4.10)

При 0.25 уравнение (4.10) имеет два решения, соответствующие крайним положени-

 

ям ползуна: a1 0   a2 180   . В этом случае максимальные значения ускорений ползуна  
     
определяются по выражениям:                    
        a     r 2(1 ), (4.11)  
        1max          
        a 2max r 2(1 ). (4.12)  
                   
При 0.25 уравнение (4.10) дает еще два решения    
        a3   arccos0,25 , (4.13)  
           
        a4   arcsin0,25 . (4.14)  
           

С учетом этих решений максимальные значения ускорений ползуна можно определить по выражению

a3max a4max   0,125 r 2 (1 8 2 ) . (4.15)  
   
     
             

Если задано максимальное ускорение a ползуна, то максимально возможная угловая

 

скорость кривошипа, в соответствии с выражением (4.11), должна быть равна    
            a r . (4.16)  
        1max      
               
Минимальное значение времени кинематического цикла будет равно    
        T   2 . (4.17)  
        k max        
Внецентренные кривошип-     1max    
         
но-ползунные механизмы харак-          
теризуются величиной эксцен-          
триситета е (рисунок 4.2) и ко-          
эффициентом интервалов пере-          
мещений, значение которого          
обычно принимается больше          
единицы. Последнее обеспечива-          
ет более плавную работу меха-          
низма во время рабочего хода.          
На рабочий ход в этом случае Рисунок 4.2 – Схема внецентренного кривошипно-  
отводится больше времени, чем     ползунного механизма    
на холостой.                


 

 


Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Расчёт кинематических параметров кривошипных приводов

Направление вращения кривошипа при значительных технологических усилиях сопро-тивления (которые действуют на рабочий орган, связанный с ползуном) желательно выби-рать таким, чтобы при рабочем ходе на шатун действовали бы растягивающие усилия, а не сжимающие.

 

Состояния механизма, соответствующие двум крайним расположениям ползуна, харак-теризуются углами н и к начального и конечного положения механизма. Эти углы опре-

 

деляются из соответствующих треугольников с одной общей стороной, равной эксцентриси-тету (рисунок 4.1). Полагая второй безразмерный геометрический параметр механизма рав-ным:

        e ,         (4.18)  
               
получим:           l            
    e                    
н arcsin(     ) arcsin(   );    
  l r 1 r (4.19)  
                 
к arcsin(   e   ) arcsin(       ).    
  l r   1 r    
                   
Характерным параметром является и угол построения механизма:    
0,5 ( р х ) р к н . (4.20)  

 

Перемещение, скорость и ускорение ползуна при const можно определить по урав-  
нениям:                                
                                 
                          cos    
                     
s                 cos   ;    
             
                                 
                            (4.21)  
    r sin cos tg ; ,  
                               
            cos2          
a r   cos             sin tg ;    
               
          cos            
                         
где – угол давления пары шатун – ползун, определяемый по выражению  
    arcsin sin .     (4.22)  

Иногда удобнее пользоваться не абсолютными, а относительными величинами переме-щения, скорости и ускорения ползуна, которые можно представить в виде следующих зави-

симостей:         a      
sотн s ; отн   ; aотн . (4.23)  
  r r 2  
  r            
                 

Максимальные значения углов давления рекомендуется принимать равными: при рабо-чем ходе p max 30 , а при холостом ходе xmax 45 . Максимальный угол давления при ра-бочем ходе может равняться к либо:

 

p1 arcsin , (4.24)  
а при холостом ходе          
xmax arcsin . (4.25)  
При определенных условиях p1 к . Эти условия наступают тогда, когда    
       
      . (4.26)  
   

Например, при 0,4 получим 0,15.

 

При расчётах по приведенным зависимостям необходимо учитывать, что второй пара-метр зависит от первого параметра механизма и от угла построения . Эта зависимость имеет вид:


 

 


Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Расчёт кинематических параметров кривошипных приводов

      sin            
          . (4.27)  
                 
cos  
    2 1        

Скорость ползуна достигает своих максимальных значений при углах поворота криво-шипа, определяемых из уравнения

 

cos3 cos cos2 cos3 tg sin 0. (4.28)

Максимальные значения ускорения ползуна будут иметь место при углах поворота кри-вошипа, определяемых из уравнения

 

cos6 sin 1,5 cos3 sin 2 1,5 2 sin 2 cos3 0,5 cos4 sin 2 cos 0. (4.29)

 

Полное перемещение ползуна можно определить по следующим выражениям:

 

      sm r 1 cos 1 cos ,   (4.30)  
           
                     
sm e sin2 н sin2 н 2 sin н sin н cos . (4.31)  
  sin2 н sin2 н        
                       





Читайте также:
Основные факторы риска неинфекционных заболеваний: Основные факторы риска неинфекционных заболеваний, увеличивающие вероятность...
Русский классицизм в XIX веке: Художественная культура XIX в. развивалась под воздействием ...
Основные направления модернизма: главной целью модернизма является создание...
Историческое сочинение по периоду истории с 1019-1054 г.: Все эти процессы связаны с деятельностью таких личностей, как...

Рекомендуемые страницы:


Поиск по сайту

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь
0.028 с.