Курсовая работа по дисциплине «Основы проектирования машин» Часть I
Содержание
1. Структурная схема компрессора
2. Исходные данные
3. Определение размеров механизма
4. Кинематика механизма
5. Аппроксимация индикаторной диаграммы
6. Силы и моменты сил в цилиндрах
7. Проверка расчета
8. Выбор электродвигателя
9. Расчет приведенных моментов инерции
10. Расчет машины на установившемся режиме
10.1. Расчет маховика
10.2. Расчет угловых ускорений
10.3. Расчет коэффициента корреляции
11. Расчет машины на неустановившемся режиме
11.1. Расчет закона и времени движения
11.2. Расчет угловых ускорений
11.3. Расчет коэффициента корреляции
12. Выводы
Список использованной литературы
965.50K
Category: mechanicsmechanics

Проектирование и исследование поршневого газового компрессора

1. Курсовая работа по дисциплине «Основы проектирования машин» Часть I

Проектирование и исследование поршневого
газового компрессора
Вариант 127А
Группа: ИБМ5-61
Студент: Гиланзов Р. Н.
Преподаватель: Леонов И. В.
1

2. Содержание

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
2
Структурная схема компрессора
Исходные данные
Определение размеров механизма
Кинематика механизма
Аппроксимация индикаторной диаграммы
Силы и моменты сил в цилиндрах
Проверка расчета
Выбор электродвигателя
Расчет приведенных моментов инерции
Расчет машины на установившемся режиме
Расчет машины на неустановившемся режиме
Выводы

3. 1. Структурная схема компрессора

1
2
3
4
Рисунок 1.1. Структурная схема компрессора
1.
2.
3.
4.
3
Электродвигатель
Редуктор
Маховик
Компрессор
Рисунок 1.2. Схема компрессора
1 – кривошип
2 – шатун
3 – поршень
4 – маховик
5 – редуктор
6 – электродвигатель
7 – выходной клапан
8 – входной клапан

4. 2. Исходные данные

Таблица 2.1. Исходные данные
Значение
Единица
измерения
Средняя скорость поршня
3,0
м/с
Отношение D/H
1,0
-
Отношение AB/OA
3,0
-
Отношение AS/AB
0,3
-
Объемная производительность
3,0
м3/мин
Максимальное давление в цилиндре
5·105
Па
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа
1/50
-
Толщина стенки поршня
0,01
м
2
-
Параметр
Число цилиндров
4

5. 3. Определение размеров механизма

L_AB2
8.461 1
Js m2
12
Таблица 3.1. Основные размеры механизма
Диаметр поршня
0,146 м
Длина кривошипа
0,073 м
Длина шатуна
0,219 м
Масса поршня
2,126 кг
Масса шатуна
2,126 кг
Момент инерции шатуна относительно центра масс
8,461·10-3 кг·м2
5

6. 4. Кинематика механизма

Рисунок 4.1. Кинематическая модель механизма
(метод замкнутых контуров)
6

7.

Перемещение поршня
SS( 1 ) 0.5 (1 _AB_OA cos ( 1 )
SS( 1 ) 0.5 (1 _AB_OA cos ( 1 ) _AB_OA cos ( 2 ( 1 ) ))
Рисунок 4.2. График отношения S/H
Аналог скорости поршня
V_qB( 1 ) 2 L_OA
Рисунок 4.3. График аналог скорости для поршня
7
d
SS( 1 )
d 1

8. 5. Аппроксимация индикаторной диаграммы

VPR cspline( SH PR)
VPS cspline( SH PS)
intPR( x) interp( VPR SH PR x)
intPS( x) interp( VPS SH PS x)
Рисунок 5.1. Индикаторная диаграмма компрессора
8

9. 6. Силы и моменты сил в цилиндрах

2
F3( 1 )
D ( Pmax Patm)
4
intPR( SS( 1 ) ) if 0 1
intPS( SS( 1 ) ) otherwise
Рисунок 6.1. График силы действия газов на поршень
9

10.

Рисунок 6.2. График приведенных моментов сил двух цилиндров в отдельности
M1( 1 )
0 if 1 0
F3( 1 ) V_qB( 1 ) if 0 1 2
0 otherwise
M2( 1 )
0 if 1 0
F3( 1 0 ) V_qB( 1 0 ) if 0 1 2
0 otherwise
10

11. 7. Проверка расчета

Расчет работ, совершаемых газовой силой, может служить проверкой
проведенных расчетов, так как может быть выполнен двумя путями:
работа по индикаторной диаграмме и работа приведенного момента
за цикл.
Таблица 7.1. Результаты проверки расчетов с помощью работ газовых сил
11
Работа одного цилиндра за цикл
369,522 Дж
Суммарная работа двух цилиндров за цикл
739,045 Дж
Средний момент двигателя за цикл
117,622 Н·м
Абсолютная ошибка
6,367·10-4 Дж
Относительная ошибка
1,723·10-6

12. 8. Выбор электродвигателя

Таблица 8.1. Характеристики электродвигателя
Наименование
4А160М8 УЗ
Мощность
11 кВт
Частота вращения
750 об/мин
Номинальный момент
140,056 Н·м
Пусковой момент
252,101 Н·м
Максимальный момент
308,124 Н·м
12
Рисунок 8.1. Характеристика выбранного электродвигателя

13. 9. Расчет приведенных моментов инерции

2
J2( 1 ) m2 V_qS( 1 ) Js U21( 1 )
J3( 1 ) m3 V_qB( 1 )
2
2
Рисунок 9.1. Графики приведенных моментов инерции многоцилиндровой машины
13

14. 10. Расчет машины на установившемся режиме

MsumU( 1 ) Msum( 1 ) Mavg
Aóñò( 1 )
1
MsumU( 1 ) d 1
0
Рисунок 10.1. Суммарная работа сил на установившемся режиме
14

15. 10.1. Расчет маховика

T2óñò( 1 ) Jsum( 1 )
1avg
2
2
T1max 91.709
T1óñò( 1 ) Aóñò( 1 ) T2óñò( 1 )
T1min 40.723
100
T1max T1max T1min 132.432
50
T1óñò ( 1 )
2
1.582
1avg
0
2
4
6
5
1
Рисунок 10.1.1. Изменение кинетической энергии первой группы звеньев
Определение закона движения:
îá 7.8
0.1
50
15
T1max
J1r
1 ( 1 )
T1óñò( 1 )
J1r 1avg
Dîá
J1r îá
32
0.656

16. 10.2. Расчет угловых ускорений

100
0
2
4
6
4
6
1óñò ( 1 )
1óñò( 1 )
100
d 1 ( 1 ) 1avg
d 1
200
1
100
0
2
2 d
MsumU( 1 ) 1avg
2óñò ( 1 )
2óñò( 1 )
100
d 1
Jsum( 1 ) J1r
200
1
Рисунок 10.2.1. Угловое ускорение звена
приведения, рассчитанное разными способами
16
Относительная ошибка: 1,9%
Коэффициент корреляции: ~1,000
Jsum( 1 )
2

17. 10.3. Расчет коэффициента корреляции

17

18. 11. Расчет машины на неустановившемся режиме

400
200
Msum_start( 1 ) M_start U12 Msum( 1 )
M sum_start ( 1 )
0
2
4
6
200
1
Рисунок 11.1. Суммарный момент сил на неустановившемся
режиме
3
1.5 10
3
1 10
Asum_start ( 1 )
Asum_start ( 1 )
0
500
0
2
4
6
1
Рисунок 11.2. Суммарная работа сил на неустановившемся режиме
18
1
Msum_start ( 1 ) d 1

19. 11.1. Расчет закона и времени движения

40
30
1íåóñò ( 1 )20
1íåóñò ( 1 )
10
0
2
4
2
Asum_start ( 1 )
Jsum( 1 ) J1r
6
1
Рисунок 11.1.1. Угловая скорость звена приведения
0.3
0.2
t( 1 )
t ( 1 ) 0.1
0
2
4
0.1
1
Рисунок 11.1.2. Время движения машины
19
6
1
step
1
1íåóñò ( 1 )
d 1

20. 11.2. Расчет угловых ускорений

300
200
1íåóñò ( 1 )
1íåóñò ( 1 ) 100
2
4
d 1íåóñò ( 1 ) 1íåóñò ( 1 )
d 1
6
100
1
300
Msum_start( 1 ) ( 1avg ) 2 d Jsum( 1 )
2
d 1
2íåóñò ( 1 )
200
2íåóñò ( 1 ) 100
Jsum( 1 ) J1r
0
2
4
6
100
1
Рисунок 11.2.1. Угловое ускорение звена
приведения, рассчитанное разными способами
20
Относительная ошибка: 2,2 %
Коэффициент корреляции: 0,985

21. 11.3. Расчет коэффициента корреляции

21

22. 12. Выводы

1.
Проверка правильности определения параметров динамической
модели произведена расчетом работ за цикл двумя разными
вычислительными методами. Ошибки расчетов близки к нулю,
значит приведение сил и определение работ выполнены верно.
2.
Динамическая модель машины представляет собой систему
уравнений, описывающих ее динамические свойства в виде
суммарного приведенного момента инерции и суммарного
приведенного момента сил.
3.
Проведенные расчеты показали, что основное влияние на закон
движения оказывают внешние силы.
4.
Согласно расчетам параметров маховика, его необходимый диаметр
составляет 66 см, а момент инерции — 1,582 кг*м2.
22

23. Список использованной литературы

1.
В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. М.:
Машиностроение, 2001.
2.
И.В. Леонов, В.Б. Тарабарин. Использование системы MathCAD в курсовом
проектировании и выполнении домашних заданий по теории механизмов
и машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006.
3.
И.В. Леонов, Д.И. Леонов. Теория механизмов и машин. Основы
проектирования машин по динамическим критериям и показателям
экономичности: учебное пособие. М.: Высшее образование, 2009.
4.
М.Н. Иванов. Детали машин. М.: Высшая школа, 2000.
5.
С.А. Попов, Г.А. Тимофеев. Курсовое проектирование по теории механизмов
и механике машин. М.: Высшая школа, 1999
23
English     Русский Rules