Проектування та дослідження механізмів плунжерного насоса простої дії

Московський державний університет ім.Н.Е.Баумана

Калузький філія

ФНК

Факультет

Кафедра ФН-5

РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсового проекту на тему:

Проектування та дослідження механізмів плунжерного насоса простої дії

Калуга

ВСТУП

Насос простої дії (рис. 37-1а) складається з кривошипно-ползунного механізму 1,2,3, повзун 3 якого є плунжером насоса, яка вчиняє зворотно поступальний рух в горизонтальному циліндрі 4 із автоматично діючими клапанами 5,6. Робочий цикл такої установки здійснюється за один оборот кривошипа 1. При русі плунжера 3 вправо відбувається всмоктування рідини в циліндр при тиску, нижче атмосферного p _min , І при русі поршня вліво - нагнітання рідини в трубопровід при тиску p _max (Див. індикаторну діаграму рис. 37-1б). Колінчастий вал 1 кривошипно-ползунного механізму приводиться в обертальний рух від електродвигуна 7 через планетарний редуктор з колесами 8,9,10,11, водило 12 і муфту 13. Для забезпечення необхідної нерівномірності руху колінчастого валу є маховик 14.

Мастило рухомих сполук механізму установки здійснюється під тиском від масляного насоса 17 кулачкового типу (рис. 37-1в). Закон руху штовхача в межах робочого кута повороту кулачка представлений на ріс.42. Обертання кулачка 17 здійснюється від кривошипа 1 через коригованого зубчасті колеса 15 і 16 з нерухомими осями обертання.

Вихідні дані

ЛИСТ 1.

1. Проектування евольвентної зубчастої передачі

1. Мета: Виконати геометричний розрахунок евольвентної зубчастої передачі і зобразити картину зачеплення коліс.

2. Вихідні дані: = 14, = 27, = 4мм, а = 20 °, = 1, = 0,25.

3. Формули для геометричного розрахунку:

1) Мінімальне число зубів: = = ;

2) Інволюта кута зачеплення: _w = inv + ;

3) Коефіцієнт сприйманого зсуву: = ;

4) Радіуси ділильних кіл: = ;

5) Радіуси основних кіл: = ;

6) Радіуси початкових кіл: = ;

7) Радіуси кіл вершин: = ;

8) Коефіцієнт зрівняльного зсуву: ;

9) Радіуси кіл западин: ;

10) Висота зуба: ;

11) Міжосьова відстань: a _w = ;

;

12) Товщини зубів по ділильним окружностях:

;

13) Товщини зубів по колах вершин:

14) Коефіцієнт перекриття:

4. Розрахунок - виконаний за програмою, роздруківка результатів додається.

5. Вибір коефіцієнта зсуву х _1: Коефіцієнт зміщення першого колеса вибирається, виходячи з трьох умов:

1. Відсутність підрізу: ;

2. Відсутність загострення: ;

3. Забезпечення плавності: .

Були побудовані графіки залежностей і по них вибрано коефіцієнт зміщення . Графіки залежностей додаються.

6. Вибір масштабу: Висота зуба на кресленні

7. Побудова картини зачеплення:

1. Лінія центрів (Міжосьова відстань).

2. Початкові окружності стосуються в точці Р (полюс).

3) Основні окружності , лінія зачеплення, дотична до і , проходить через точку Р.

4. Ділильні окружності , Відстань між якими дорівнює (Сприймається усунення).

5. Окружності вершин та кола западин , Відстань між і одно (Стандартний радіальний зазор).

6) Побудова евольвенти: евольвенти бічній поверхні зуба будується методом обкатування прямої по основному колу :

а) Розчином вимірювача на основному колу зробити послідовних відміток і

провести через зазначені точки радіуси;

б) Через точки провести дотичні до основного кола , Що визначають проміжні

положення виробляє прямої;

в) Тим же розчином вимірювача на цих дотичних відкласти стільки відрізків, який номер дотичній;

г) З'єднати плавною кривою отримані точки.

7) Побудувати вісь зуба, для цього: по колах ділильної і вершин r _a відкласти відповідні товщини зуба і через їх середини провести вісь зуба. Перевірка: вісь повинна пройти через центр колеса.

8) Якщо (r _b - r _f)> 0,4 m, то з підстави евольвенти на основний

окружності провести пряму, паралельну осі зуба, радіусом , Зробити пару цієї прямої з o кружностью западин r _f. Якщо , То радіусом зробити пару евольвенти з колом западин r _f . При цьому частина евольвенти внизу загубиться.

У даному розрахунку:

,

9) За побудованим половин зубів зробити лекала. Перший зуб другого колеса побудувати, поєднавши відповідне лекало з лінією центрів. Другий і третій зуб побудувати, визначивши крок

за формулою: , Де . Для побудови двох зубів першого колеса, їх необхідно вписати в зачеплення з зубами другого колеса, після чого провести перевірку, вимірявши крок.

У даному розрахунку: ,

інструмент.

9. Виконується графічна перевірка коефіцієнта перекриття і

Визначається похибка за формулами:

де - Кутовий крок, - Хорда, відповідна кутовому кроку (вимірюється на кресленні). У даному розрахунку:

10. Висновки: Виконано геометричний розрахунок евольвентної зубчастої передачі, призначені коефіцієнти зміщення і , Які задовольняють умовам відсутності загострення, відсутність підрізу і забезпечення плавності. Виконано графічна перевірка коефіцієнта перекриття (похибка )

П. Проектування планетарного редуктора

1. Мета: Розрахувати числа зубів коліс планетарного редуктора по заданому передавальному відношенню.

2. Вихідні дані: Дворядний планетарний редуктор з двома внутрішніми зачепленнями, передавальне відношення , Число сателітів

3. Підбір чисел зубів коліс методом співмножників:

1. Передаточне відношення планетарного механізму: ;

2) Вираження дробу та подання її у вигляді відношення твори співмножників:

Необхідно вибрати один з можливих варіантів, що задовольняє всім умовам проектування планетарних редукторів, а також найбільш підходящий з міркувань габаритності.

3) Перевірка виконання умови співвісності:

Для данногомеханізма . Запис умови співвісності через множники:

Для даного розрахунку:

1 вар.: ;

2 вар.: ;

3 вар.: .

Отримаємо: 1 вар.: 3 +12 = 25-10 15 = 15 - умова виконується;

2 вар.: 4 +8 = 15-3 12 = 12 - умова виконується;

3 вар.: 8 +16 = 30-6 24 = 24 - умова виконується.

4) Виконання умови правильного зачеплення:

Для даного механізму внутрішній зуб: . Якщо ці умови не виконуються, то отримані числа зубів треба помножити на множник .

1 вар.:

2 вар.:

3 вар.:

Тоді отримаємо: 1 вар.: -Умова виконується;

2 вар.: - Умова не виконується;

3 вар.: - Умова не виконується.

5) Виконання умови сусідства:

Для даного механізму повинно виконуватися нерівність: , Де - Число зубів більшого сателіта. Для даного розрахунку:

- Умова виконується.

6) Виконання умови збирання:

, Де - Цілі числа.

Для даного розрахунку:

- Ціле умова виконується при всіх

Всі перевірки виконуються. Приймаємо:

Зображення схеми планетарного редуктора: Вважаючи, що модуль коліс :

Масштаб:

5. Виконання графічного дослідження - перевірка передавального відносини:

1. Окреслити характерні точки - осі коліс і полюси зачеплення (А - вісь першого колеса, В - полюс зачеплення першого і другого коліс, С - вісь другого і третього коліс, D - полюс зачеплення третього і четвертого коліс).

2. Характерні точки перенести на вертикальну вісь радіусів і побудувати картину розподілу лінійних швидкостей. Для цього провести відрізок ВВ 'довільної довжини, що зображає у масштабі швидкість точки В; АВ' - лінія розподілу швидкостей першого колеса; точка D - миттєвий центр швидкостей третього колеса; B 'D - лінія розподілу швидкостей другого і третього коліс (блоку сателітів); СС - зображує в масштабі швидкість точки С; АС - лінія розподілу швидкостей водила Н.

3) Побудувати план кутових швидкостей. Для цього провести горизонтальну лінію кутових швидкостей. З полюса Р, взятого на довільній відстані КР від лінії кутових швидкостей, провести промені паралельні лініях розподілу швидкостей ланок.

,

відрізки і вимірюються на кресленні в міліметрах.

Для даного розрахунку:

4. Висновки: Розраховано числа зубів коліс , Які задовольняють умовам: складання, співвісності, сусідства, правильного зачеплення. І виконана графічна перевірка передавального відносини .

ЛИСТ 2.

Динамічне дослідження основного механізму

1. Мета: Розрахувати маховик, який забезпечить задану нерівномірність обертання механізму , Та визначити закон руху початкової ланки.

2. Вихідні дані:

   1. Відношення довжини шатуна до довжини кривошипа: ;

   2. Відношення відстані від точки до центру ваги шатуна до довжини шатуна: ;

   3. Середня швидкість поршня: ;

   4. Номінальне число оборотів валу електродвигуна: ;

   5. Максимальний тиск плунжера: ;

   6. Мінімальний тиск плунжера: ;

   7. Маса шатуна: ;

   8. Маса поршня: ;

   9. Момент інерції шатуна: ;

10) Момент інерції колінчастого валу (без маховика): ;

11) Маховою момент ротора електродвигуна: ;

12) Коефіцієнт нерівномірності обертання колінчастого вала: ;

13) Маховою момент муфти: ;

14) Момент інерції редуктора, приведений до валу: .

3. Побудова плану основного механізму:

1) Визначення основних розмірів ланок механізму по заданим умовам (середня швидкість поршня, число оборотів колінчастого валу, відношення довжини шатуна до довжини кривошипа):

; ;

.

Для даного розрахунку: довжина кривошипа.

.

Для даного розрахунку: - Довжина шатуна. - Відстань від точки до центру ваги шатуна.

2) Вибір масштабу: .

3) Побудова плану механізму в 12-і положеннях: кутова координата кривошипа у всіх положеннях кратна 30 °.

4. Побудова планів швидкостей для всіх 12-і положень:

1) Для кожного положення механізму побудувати план швидкостей, задавши довільний постійний відрізок , Відповідний швидкості точки .

2) Вектор швидкості точки З визначити з векторної формулою: , Де вектор швидкості точки С спрямований по направляючої, вектор швидкості точки В - Перпендикулярно АВ, вектор швидкості точки С щодо точки В -

перпендикулярно .

3) Вектор швидкості точки визначити за правилом подібності: точки, що належать одному ланці на схемі механізму і кінці векторів швидкостей цих точок на плані швидкостей, утворюють подібні фігури.

4) Побудувати проекції векторів швидкостей точок і на вісь у.

5. Побудова діаграм залежностей аналогів швидкостей точок механізму і передавального відносини від положення механізму :

1) Визначити значення проекції аналога швидкості точки на вісь для всіх положень механізму: , Де і - Відрізки плану швидкостей, відповідні проекції швидкості точки на вісь і швидкості точки відповідно ( для всіх положень механізму).

2) Визначити значення аналога швидкості точки для всіх положень механізму: , Де - Відрізок плану швидкостей, відповідний швидкості точки .

3) Визначити значення проекції аналога швидкості точки на вісь для всіх положень механізму: , Де - Відрізок плану швидкостей, відповідний швидкості точки на вісь .

4) Визначити значення передатного відношення для всіх положень механізму: , Де - Відрізок плану швидкостей, відповідний швидкості відносно точки В.

5) Значення, отримані для даного розрахунку, занесені в таблицю:

Таблиця № 1.