Авторы: Алимов Бахтияр Милибаевич, Уразкелдиев Абдувохид Бахтиярович, Едылбаев Унарбек

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №9 (68) июнь-2 2014 г.

Дата публикации: 20.06.2014

Статья просмотрена: 234 раза

Библиографическое описание:

Алимов Б. М., Уразкелдиев А. Б., Едылбаев У. Кинематическое исследование кулисного механизма для привода рабочего органа поршневого насоса для вязких и неоднородных жидкостей // Молодой ученый. — 2014. — №9. — С. 106-108. — URL https://moluch.ru/archive/68/11419/ (дата обращения: 18.12.2017).

В рассматриваемом кулисном механизме кривошипно-шатунного рабочего органа поршневого насоса вес звенья параметров данного механизма можно условно разделить на две части — кулисного механизма и кривошипно-шатунного рабочего органа поршневого насоса. Заключительную часть выполнения технологической части работы составляет кривошипно-шатунный поршень, поэтому, данное звено мы называли кулисный механизм поршневого насоса.

Основная деталь узла механизма (рисунок 1, а) — поршень 6 перемещающаяся в цилиндре 7. Наружная поверхность поршня 6 плотно прилегается к обработанной поверхности цилиндра 7. Поршень движется возвратно-поступательно и совершает движение под воздействием кривошипно-шатунного механизма (1, 2, 3) воздействующего на шток 5. При движении ползуна 2 вправо поршень 6 совершает рабочий ход , а при движении ползуна 2 влево происходит холостой ход .

Для преобразования вращательного движения кривошипа  в возвратно-поступательное движение ползуна 2 применяется кулисный механизм . Кривошип 9 вращается со средней угловой скоростью , а кулиса  качается относительно точки . Кулисный механизм позволяет получить большую скорость  холостого хода, чем скорость  рабочего хода поршня, т. е. . Величину хода  поршня можно изменять в зависимости от изменения длины радиуса  кривошипа : .

Кривошипно-шатунный механизм применяется для преобразования непрерывного вращения ведущего звена-кривошипа 1 в возвратно-поступательное движение ведомого звена — поршня в бетононасоса и, наоборот, для преобразования поступательного движения поршня 6 в непрерывное движения кривошипа 1.

Скорость точки  звена кривошипа кулисного механизма определяем аналитически по формуле

                                                                                                              (1)

где длина радиуса кривошипа 1 кулисного механизма, ;

частота вращения кривошипа, .

Описание: сканирование0001

Рис. 1. Кинематическая схема кулисного механизма (а) и плана скоростей (б, в) звеньев механизма

Подставляя численные значения, получим

Вектор скорости точки  направлена перпендикулярно кривошипа . Скорости точек других звеньев кулисного механизма определяем путем построения планов скоростей с использованием векторных уравнений связывающих скоростей для структурной группы из звеньев ползуна 12 и кулисы 13.

Векторная скорость точки  кулисы составляется два векторных уравнения, в которых искомая скорость  связывается с известными скоростями точек  ползуна и  кулисы, имеют вид:

;                                                                                (2)

где скорость точки  звена ползуна, которая совмещена с точкой  звена кривошипа и считается принадлежащей ползуну 2. По модулю она равна величине  и направлена также перпендикулярно к линии  в сторону вращения кривошипа;

скорость точки  звена кулисы 3 относительно точки  ползуна, направлена параллельно кулисе  и неизвестна по модулю;

скорость данного звена  равна нулю, так как точка  относится к неподвижной стойке кулисы;

скорость точки  звена считается принадлежащей кулисе 3, поэтому скорость точки  при вращении её вокруг стойки  неизвестна по модулю и направлена перпендикулярно к линии  кулисы .

Для определения скорости  необходимо графическое решение векторных уравнений (2) из произвольной точки  (полюс плана) в направлении вектора  откладываем отрезок  (рисунок 1, в). Тогда масштаб скоростей будет

Из точки  отрезка  проводим линию направления вектора , а из полюса  (т. к. ) — по линию направления вектора . На пересечении этих линий находим точку  и соединив ее с полюсом получим отрезок , изображающий скорость .

Кулисный механизм служит приводом рабочего органа поршневого насоса, в котором кривошип через ползуна 2 и шатуна 4 соединен со штоком 7 поршня 6. Векторные уравнения скоростей группы звеньев шатуна 4 и штока 7 (поршня 6) записываются в виде

;                                                                                    (3)

где скорость точки  звена ползуна, которая совмещена с точкой  звена шатуна, направлена перпендикулярно кривошипу  по направлению его вращения;

скорость точки  звена штока относительно точки  ползуна, направлена перпендикулярно звену шатуна ;

скорость равна нулю, т. к. точка  звена лежит на неподвижной направляющей ;

скорость перемещения точки  звена штока по направляющей, направлена параллельно ее оси и неизвестна по модулю.

Для графического решения уравнения (3) из конца вектора  проводим линию направления вектора , а из полюса  (т. к. ) — линию направления вектора . На пересечении двух линий отмечаем точку  и соединив ее с полюсом получим отрезок  изображающий вектор .

Истинное значение скорости каждой точки определяем по формулам:

; ;

Планы скоростей строим для всех 12 ти положений кулисного механизма. На рисунке 1, в приводится план скоростей механизма для 3 позиции. Полученные числовые значения скоростей поршня , кривошипа  и центра масс шатуна  сводим в таблицу 1.

№ положения

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

,

0

1,35

2,57

3,45

3,39

2,15

0

2,13

3,39

3,45

2,57

1,35

,

3,45

3,0

1,78

0

1,78

3,0

3,45

3,0

1,78

0

1,78

3

,

2,12

2,47

3,06

3,45

3,23

2,63

2,12

2,63

3,23

3,45

3,06

2,47

В кулисных и поршневых механизмах различают рабочий и холостой ход так называемые фазовые углы —  и . Рабочий фазовых угол  равно позициям от 0 до 7, а холостой фазовый угол  — от 7 до 0. Тогда средняя скорость  рабочего фазового угла будет:

Средняя скорость холостого фазового угла будет:

По отношению средних скоростей холостого и рабочего хода поршня находим коэффициента  изменение скорости хода поршня

Следовательно, при равномерном вращении кривошипа кулисного механизма скоростные параметры рабочего хода от холостого хода отличается в 1,4 раза, что значительно увеличивается надежность и срок службы механизма.

Основные термины (генерируются автоматически): кулисного механизма, органа поршневого насоса, рабочего органа поршневого, скорость точки звена, кривошипа кулисного механизма, линию направления вектора, звена кривошипа, точки звена ползуна, вращения кривошипа, точки звена кривошипа, радиуса кривошипа, движения кривошипа, с точкой звена кривошипа, скорость рабочего, скорость точки кулисы, хода поршня, привода рабочего органа, точки звена кулисы, частота вращения кривошипа, скорость рабочего хода.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос