Прижим лесопильной рамы

1. Курсовой проект

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО
Институт Металлургии, машиностроения и транспорта
КАФЕДРА
«Теории машин и механизмов»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Прижим лесопильной рамы
Студент:.Лашицкий В.А.
Группа:3331506/20001
Преподаватель: Петров Г.Н.

2. Постановка задачи

Цель данного курсового проекта - спроектировать кинематическую
схему механизма прижима лесопильной рамы.
Курсовой проект состоит из следующих этапов
Структурный анализ
Геометрический анализ
Кинематическое исследование, синтез механизма по
заданным критериям и получение механизма с заранее
заданными параметрами
Силовое исследование
Уравновешивание внутренней и внешней виброактивности
Динамическое исследование

3. Исходные данные(треб. параметры)

Параметр
1.Ход выходного звена (Н),м
2.Угол выстоя выходного звена,
град
3.Число оборотов кривошипа (n),
об/мин
4.Максимальная нагрузка (Pmax),
Н
Значение
0.3
40
100
2300

4. Исходные данные

Коэффициент
неравномерности
вращения
δ = 0.10
Погонная масса
μ = 50 кг/м
Нагрузочная диаграмма

5. Критерии выбора прототипа

• Ход рабочего звена
• Коэффициент изменения средней скорости, Кv
• Коэффициент характеризующий внешние условия
передачи сил в механизме, К1
• Коэффициент характеризующий относительный
уровень реакций в механизме, К2
• Габариты механизма

6. Расчетные схемы прототипов

Схема 1
Схема 2

7. Сравнение двух прототипов

Задание
Схема 4
Схема 7
Выстой,
град
H, м
K1
K2
Габариты,
мм
Выбор
лучшей
схемы
40
40
40
0.3
0.3
0.3
2.59
3.51
1.017
1.764
340х780
590х540
Выбрана
-

8. Полуконструктивная схема выбранного механизма

9. Силовой расчет

Задачи силового расчета
• Определение движущего момента
• Определение реакций в кинематических парах,
возникающих в механизме.

10. Силовой расчет

На основе заданной нагрузочной диаграммы, а также, используя исходные
данные, было построена зависимость сил Р от входной координаты q

11. Силовой расчет

Изобразим все силы, которые действуют на схему. В дальнейшем мы
выделим отдельно каждое звено для поиска неизвестных реакций и
движущего момента.

12. Силовой расчет

Движущий момент из уравнений кинетостатики и общего
уравнения динамики.

13. Уравновешивание внешней виброактивности механизма

Внешняя виброактивность – свойство механизма во время движения
воздействовать на корпус машины переменными силами.
Главный вектор сил инерций

14. Уравновешивание внешней виброактивности механизма

Определим массы противовесов (кг) и начальные углы их
установки(град):
Фp1
20.341
l1 ( ) 2
Фm1
m1
13.84
l1 ( ) 2
p1
1
211.116
deg
1
m1 ( m1 )
316.126
deg
p1 ( p1 )

15. Уравновешивание внешней виброактивности механизма

Установка противовесов в данном механизме нецелесообразна, так
как амплитуда первой гармоники главного вектора сил инерции с установкой
противовеса уменьшается значительно.

16. Уменьшение внутренней виброактивности механизма

Цель уменьшения внутренней виброактивности –
снижение переменной части движущего момента.
Разложим движущий момент в ряд Фурье и
рассчитаем массу, углы установки противовесов.

17. Уменьшение внутренней виброактивности механизма

Определим массы противовесов (кг) и начальные углы их
установки (град):
M 1c 2 M 1s 2
m1
OA g
M 2c 2 M 2s 2
m2
2 OA g
cos 1
sin 1
M 1c
OA g m1
m1 65.958(кг )
1 203.45 я
m2 16.487(кг )
2 79.674
M 1s
OA g m1
cos 2
M 3c
2 OA g m2
sin 2
M 2s
2 OA g m2

18. Уменьшение внутренней виброактивности механизма

Cхема установки противовесов:

19. Уменьшение внутренней виброактивности механизма

Влияние противовесов на график движущего момента:

20. Уменьшение внутренней виброактивности механизма

Годограф главного вектора сил инерции
до и после установки противовесов :

21. Выбор двигателя

Подбор двигателя
По формуле определяем потребляемую мощность
2
N pot
1 Q(q ) 2 dq
0
2
793( Вт)
• Типоразмер двигателя: 2ПН160М
• Мощность Nдн: 7500 Вт
• Скорость nдн: 1500 об/мин
• Номинальный ток Iн: 37 А
• Номинальное напряжение uн: 220 В
• Сопротивление R: 0.183 Ом
• Индуктивность L: 0.083 Гн
• Момент инерции ротора Jp: 0.083кг м
2

22. Определение параметров двигателя

Число оборотов в минуту на холостом ходу (об/мин):
nxx
nn Un
1548
Un In R
Электромагнитная постоянная времени (c):
L
0.027
R
Крутизна статической характеристики двигателя (Н м с):
S
30 Mdn
9.572
(nxx nn)
Определение передаточного числа редуктора
U
nn
15
n

23. Выбор редуктора

Исходя из передаточного отношения U в курсовом проекте
мы выбираем цилиндрический двухступенчатый редуктор:
z1 20
z 2 79
z 3 30
z 4 114
z2
A1
3.95
z1
z4
A2
3.8
z3
U A1 A2 15.01

24. Динамическое исследование Схема машинного агрегата

Динамическая модель машинного агрегата:

25. Динамическое исследование

График крутящего момента до и после установки тормоза.
Основное требование конструирования: знакопостоянство
крутящего момента, обеспечивающее отсутствие перекладки
зазоров в зубчатых передачах редуктора.
Момент тормоза :
Qtorm 150( H / м)
Мощность тормоза :
Nt Qtorm 0 1608( Вт)
КПД тормоза :
Nt
1
79%
Nn

26. Динамическое исследование

График изменения угловой скорости кривошипа по
времени
(разбег машины) до и после установки маховика.
Момент инерции маховика (кг м 2 ) :
Jmx 1.1
Jmx
Jmxd 2 0.004
U
Радиус маховика м :
rmxd 5
10 Jmxd
0.072
Диаметр маховика м :
dmxd 2 rmxd 0.145
Ширина маховика м :
rmxd
0.014
5
Масса маховика кг :
hd
mmxd rmxd 2 hd 1.862

27. Выводы

• В данном курсовом проекте был разработан прижим лесопильной рамы. Был произведен
структурный, геометрический и кинематический анализ двух прототипов. Основными
критериями синтеза были критерии качества передачи движения и изменения средней
скорости выходного звена. Основными оценочными критериями габариты.
• Для первого и второго прототипа были проведены кинематический анализ с построением
планов скоростей и ускорений. Только для выбранного механизма был проведен
кинетостатический анализ.
• По результатам кинетостатического расчета был выбран двигатель.
• Оценивалась внешняя виброактивность исполнительного механизма. Главный вектор сил
инерции механизма был разложен в ряд Фурье на 5 гармоник. Наиболее значимую первую
гармонику было решено уравновесить с помощью установки двух противовесов. При этом
были выбраны начальные углы и массы противовесов.
• Внутренняя виброактивность уменьшалась при помощи двух противовесов, однако после
оценки результатов от противовесов отказались.
• В заключительной части проекта было выполнено динамическое исследование поведения
машины в установившемся режиме. Были выявлены колебательный характер разбега, а
также перекладка зазоров в передаточном механизме (из-за непостоянства знака
вращающего момента в передаточном механизме). Для устранения колебательного
характера разбега было решено установить маховик на вал двигателя. Для устранения
перекладки зазоров в редукторе было принято установить тормоз на вал кривошипа.

28. Спасибо за внимание