Учебная работа. Проектирование масляного выключателя

Министерство образования и науки Русской Федерации

Федеральное агентство по образованию ЮУрГУ

Кафедра” Прикладная механика, динамика и крепкость машин”

Проектирование масляного выключателя

Челябинск 2007 год

Содержание

1. Задание на курсовое проектирование

2. Описание работы масляного выключателя

2.1 Фаза отключения

2.2 Фаза включения

3. Определение геометрических характеристик привода

3.1 Проектирование шарнирного четырёхзвенника

3.2 Проектирование кинематической схемы выключателя с приводом

4. Кинематический анализ механизма

5. Динамический анализ механизма

5.1 Приведение масс механизма в фазе отключения

5.2 Определение характеристик отключающей и буферной пружин

5.3 Построение фазовой линии движения контактных стержней в фазе отключения

5.4 Определение времени отключения

5.5 Приведение масс механизма в фазе включения

5.6 Приведение сил статического сопротивления к штоку мотора

5.7. Выбор силовой свойства мотора

5.8 Построение фазовой линии движения контактных стержней в фазе включения

5.9 Определение времени включения

6. Силовой расчет механизма привода

7. Расчет деталей механизма на крепкость

7.1 Расчет осей шарниров

7.2 Расчет рычага четырехзвенника

Заключение

Перечень литературы

Задание на курсовой проект

Спроектировать привод к масляному выключателю типа ВМГ-10, взяв за базу привод типа ПЭ-11. Найти время включения и время отключения выключателя со спроектированным приводом.

Начальные данные к проекту сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Начальные данные

Цифра варианта 1

Цифра варианта 5

Цифра варианта

9

Ш0

р

Vp, м/с

Vmax/Vp

H, мм

hk, мм

Gk, Н

43

1.45

3.4

1.7

280

56

52

где

р — отношение длин шатуна АВ и кривошипа О1А;

Vp — скорость контактных стержней в момент размыкания;

Vmax — очень допустимая скорость контактных стержней;

Н — полный ход контактных стержней;

hk — ход в контактах контактных стержней;

Gk — вес 1-го контактного стержня.

2. Описание работы механизма

Схема выключателя ВМГ-10 и привода типа ПЭ-11:

Набросок 2.1. Схема выключателя ВМГ-10 (позиции 1-6) с приводом типа ПЭ-11 (позиции 7-11): 1 — розеточный контакт (3 шт.); 2 — контактный стержень (3 шт.); 3 — коромысло выключателя (3 шт.); 4 — отключающая пружина; 5 — буферная пружина; 6 — демпфер; 7 — тяга; 8 — коромысло четырехзвенника; 9 — шатун; 10 — кривошип; 11 — щека запорного механизма; 12 — пружина запорного механизма; 13 — фиксатор; 14 — пружина фиксатора; 15 — опорная скоба; 16 — пружина опорной скобы; 17 — шток мотора.

2.1 Фаза отключения

В положении «включено» (рис. 2.1) буферная пружина 5 сжата, а отключающая 4 — растянута. Они стремятся повернуть коромысло по часовой стрелке. Тяга 7 растянута, а шатун 9 и кривошип 10 сжаты. Щека 11 опирается на фиксатор 13.

При повороте фиксатора 13 против часовой стрелки вокруг оси О5 (вручную либо при помощи электромагнита, который на схеме не показан) щека 11 освобождается и под действием силы со стороны кривошипа 10 поворачивается вокруг оси О4, сжимая пружину 12. При всем этом шарнир А {перемещается} на лево по торцу опорной скобы до того времени, пока не срывается с него и падает вниз. Коромысло 8 и коромысло 3 поворачиваются по часовой стрелке, поднимая подвижные контакты 2. Опосля размыкания контактов пружина 5 садится на свои упоры, а механизм движется под действием пружины 4. В конце поворота коромысла 3 врубается в работу демпфер 6, который останавливает разогнавшийся механизм, поглощая его кинетическую энергию.

Опосля срыва шарнира А с торца скобы щека 11 под действием пружины 12 ворачивается в начальное положение. Фиксатор 13 под действием пружины 14 поворачивается по часовой стрелке и фиксирует щеку в начальном положении. Выключатель находиться в положении «отключено» и готов к включению.

2.2 Фаза включения

Включение делается перемещением ввысь штока 17 (рис.2.1), приводимого в движение электромагнитным, пневматическим либо гидравлическим движком. Поднимая ввысь шарнир А, шток поворачивает кривошип 10 четырехзвенника О1АВО2 вокруг временно недвижной оси О1. При всем этом коромысло 8 и коромысло 3 поворачиваются против часовой стрелки, опуская стержни 2 до полного входа их в розеточные контакты 1. Правое плечо коромысло 3 натягивает отключающую пружину 4 и сжимает буферную пружину 5.

Перемещаясь ввысь, шарнир А отжимает на Право опорную скобу 15 под действием пружины 16 ворачивается вспять, запирая механизм в положении «включено». Шток 17 опускается вниз. Механизм готов к отключению.

Рассмотрев работу механизма, лицезреем, что привод выключателя нужен лишь в фазе включения и его предназначение состоит в преодолении сил отключающей и буферной пружин, сил трения и сил инерции. Потому высчитать и спроектировать привод можно, не рассматривая фазу отключения, в какой движение всего механизма осуществляется за счет возможной энергии отключающей и буферной пружин.

3. Определение геометрических характеристик привода

Целью данного раздела является определение геометрических характеристик привода. При проектировании передаточных устройств учитывают два главных фактора:

1. Проворачиваемость звеньев, т. е. возможность непрерывного перехода ведущего звена (кривошипа) из исходного положения в конечное.

2. Углы давления, т. е. углы меж направлением деяния силы и вектором скорости соответственной ведомой кинематической пары, за весь цикл работы механизма не должны превосходить допускаемых значений. При увеличении этих углов в механизме растут перегрузки, растут утраты энергии на трение (т. е. понижается КПД).

Механизм привода производит преобразование прямолинейного движения штока мотора во вращающее движение коромысла выключателя при включении, также обеспечивает согласование силовых черт мотора и употребления энергии. Для построения симметричного четырёхзвенника (рис. 3.1) рассчитаем нужные характеристики, зададим значения углов: При выбирании углов ш0,ц0 учитывается: что при увеличении этих углов растут силы сопротивления движению сначала и конце фазы включения, а при уменьшении этих углов вырастают габариты передачи.

Окончательное способности конструктивного выполнения механизма в границах отысканных габаритов.

3.1 Проектирование шарнирного четырёхзвенника

Полный ход штока: hш=H/3 (3.1)

hш=280/3=93.33 (мм);

радиус кривошипа О1А: RA=hш/2*sin(ц0) (3.2)

Ra=93.33/2*sin(30)=93.33 (мм);

радиус кривошипа O2B: RB =RA*cos(ц0) (3.3)

RB=93.33*cos(30)=68,43 (мм);

длины апофем: аа=Ra*cos(ц0) (3.4)

aB=RB*cos(ш0) (3.5)

aa=93.33*cos(30)=80.83 (мм);

aB=68.43*cos(43)=50 (мм);

длина шатуна: Lш=p*Ra (3.6)

Lш=1.45*93.33=135.28 (мм);

длина О1О2: (3.7)

где Lш -длина шатуна АВ;

аа, аВ- длины апофем;

l0=(мм);

Приобретенные размеры четырёхзвенника округляем по ГОСТу 66636-69 и строят в масштабе µL (рис 3.1).

Округлив по ГОСТу 66636 — 69 получим:

Ra=95 (мм), RB=67 (мм), Lш=140 (мм).

Масштаб µL определяется из соотношения:

Ra=µL*О1А (3.8)

где О1А- длина, выбирается произвольно тогда получим

µL=Ra/O1A (3.9)

µL=95/47.5=0.002 (м/мм);

Длины звеньев АВ, О2В, О1О2, для построения четырёхзвенника определяются из выражении:

AB=Lш/µL (3.10)

AB=140/0.002=70 (мм);

О2В=RB/µL (3.11)

O2B=67/0.002=33.5 (мм).

3.2 Проектирование кинематической схемы выключателя с приводом

Для построения кинематической схемы всего механизма масляного выключателя, четырёхзвенник О1А1В1О2 следует повернуть на (90+г) градусов против часовой стрелки (рис 3.2), где

г=arctg(r/Lш) (3.12)

где r- параметр, r=aa-aB=80-50=30 (мм),

г=arctg(30/140)=12.5°.

Коромысло ВO2С будем проектировать т.о., чтоб в последних положениях ровная O2С создавала с горизонталью однообразные углы ш0=0.5*(ш2-ш1). Тогда зависимость меж длиной второго плеча коромысла Rc и отношением длин плеч коромысла выключателя EO3M:

(3.13)

(мм);

где: l1- длина DО3, мм;

L — длина ЕО3 мм;

Rc- плечо коромысла, Rc=RB=67 (мм);

Длина тяги CD фактически не влияет на кинематику системы, потому зададим её таковой, чтоб схему механизма комфортно было располагать на чертеже. При определении характеристик отключающей и буферной пружин числилось, что скорость контактов стержня фактически совпадает с вертикальной проекцией скорости шарнира Е. Это условие производится довольно буквально во всех точках линии движения движения шарнира при малом угле полного поворота коромысла 2и0. Но весьма малый угол приводит к значительному повышению размера L и соответственно габаритов выключателя. Исходя из этих суждений, зададим 2и0=45°, тогда можем отыскать L:

(3.14)

L=0.5*280/sin(22.5°)=360 (мм).

Длину рычага l2 определяют из соотношения =L/l2, где

б- коэффициент относительной длины рычага коромысла;

б=0.4;

l2=0.4*360=150 (мм).

4. Кинематический анализ механизма

Главный задачей кинематики механизма является исследование движения его звеньев; при всем этом действующие на звенья силы не учитываются.

Определим отношение скоростей точек C,D, E, М, К коромысла выключателя к скорости штока мотора зависимо от положения штока.

Разделим дугу, описываемую точкой А кривошипа О1А при переходе механизма из положения «отключено» в положение «включено» на 6 равных частей (рис. 4.1). Вычертим механизм в последних и 5 промежных положениях, соответственных 7 положениям точки А. Доп восьмое положение механизма получаем, когда подвижные контакты касаются недвижных контактов(номер этого положения 6к). Для нахождения этого положения механизма, от нижнего (включённого) положения (точка Е2, рис. 4.1) откладываем перемещение подвижного контакта равное hk.

Для решения задачки скоростей, пронумеровываются звенья механизма, начиная с кривошипа О1А. Определяется вид их моментального движения.

Потом в любом из положений механизма определяем линейные скорости точек A, B, C, D, E, М, также угловые скорости звеньев. Линейную скорость ведущего звена (шток мотора) будем задавать неизменной и равной единице, так как нужные в предстоящем передаточные функции представляют дела соответственных линейных скоростей к линейной скорости ведущего звена. Таковым образом приобретенные скорости смаштабированными в Vш раз:

VЮi=Vi/Vш, где i- соответственная точка механизма. При всем этом вертикальная движение, определим его угловую скорость:

щ31=VB1/RB (4.4)

щ31=1.36/67=0.02.

Линейная скорость точки С:

VC1=щ31*Rc (4.5)

VC1=0.02*6.7=1.36.

При принятых допущениях (вертикальные проекции скоростей точек C и D схожи VCY=VDY), определяем линейную скорость точки D:

VD1=VC1*cos(ш0-ш1)/cos(и0-и1), (4.6)

Углы ш1,и1- отсчитываются от положения «отключено»;

VD1=1.36*cos(43°-0°)/cos(22.5°-0°)=1.08.

Коромысло выключателя ЕО3М совершает вращательное движение, его угловая скорость:

що3=VD1/l1, (4.7)

где l1-длина DO3 в мм;

що3= 1.08/120=0.009.

Линейные скорости точек Е и M:

VE1=VD1*L/l1, (4.8)

VM1=VD1*l2/l1, (4.9)

где l2 — длина рычага О3М в мм;

VE1=1.08*360/120=3.24,

VM1=1.08*150/120=1.35.

Скорость точки К определим, приняв, что вертикальная

№ пп

i

шi

иi

Sшi,мм

Ski

мм

VЮЮAi

VЮBi

VЮCi

VЮDi

VЮEi

VЮKi

VЮMi

1

0

0

0

0

0

1.15

1.36

1.36

1.08

3.24

3.12

1.35

2

10

14.3

7.5

15

42

1.06

1.17

1.17

1.06

3.18

3.07

1.33

3

20

28.6

15

31

90

1.02

1.09

1.09

1.05

3.15

3.04

1.31

4

30

42.9

22.5

47.5

140

1

1

1

1

3

3

1.25

5

40

57.2

30

64

180

1.02

1.07

1.07

1.05

3.15

3.04

1.31

6k

47.5

69

37

76

228

1.05

1.11

1.11

1.055

3.165

3.06

1.32

6

50

71.5

37.5

80

232

1.06

1.13

1.13

1.06

3.18

3.07

1.33

7

60

86

45

95

280

1.15

1.36

1.36

1.08

3.24

3.12

1.35

5. Динамический анализ механизма

Задачка динамики — анализ загруженности настоящего механизма. Для упрощения её решения, механизм с одной степенью свободы с совокупой всех звеньев и усилий подменяют эквивалентной исходя из убеждений загруженности привода динамической моделью.

Динамическая модель представляет собой одно звено — звено приведения, совершающая обычное движение, с переменной массой mпр, с работающим на него усилием мотора FДВ, приложенного со стороны привода и силами нужных и вредных сопротивлений FСТ.

Определение характеристик mПР(Sш) — приведённой массы при поступательном движении звена приведения, именуется приведением масс механизма. Главный шаг построения динамической модели — приведение статических сил и статических моментов пар сил.

5.1 Приведение масс механизма в фазе отключения

В этом разделе строится приведенная динамическая схема механизма, рассмотрение движения которой дозволяет избрать характеристики отключающей и буферной пружин. Этот шаг работы именуется приведением масс механизма [1].

Выражение для определения приведенной масс:

(5.1) где:

Vпр — скорость точки приведения, м/с;

mj — масса j-ого звена механизма, кг;

Jj — момент инерции j-ого звена относительно центра масс, кг/м2;

Vj — скорость центра масс j-ого звена, м/с;

щj — угловая скорость j-ого звена, рад/с;

n — число Скорости Vj и щj, входящие в формулу (5.1), должны быть выражены через скорость Vпр, но потому что на стадии проектирования неопознаны массы mj и моменты инерции Jj большинства звеньев механизма, то конкретно формулой (5.1) пользоваться недозволено. В этом случае прибегнем к разным упрощениям. Одно из их — пренебрежение в сумме (5.1) большинством малых слагаемых.

В качестве точки приведения быть может применена неважно какая точка механизма. В данном случае возьмем точку Е1 крепления подвижного контакта, т.к. скорость подвижных контактов является определяющей при выбирании характеристик привода. Так как в рассматриваемой конструкции главный вклад в mпр заносят контактные стержни, с достаточной степенью точности можно принять

(5.2) где

Gk — вес 1-го контактного стержня, Н;

g — убыстрение вольного падения, м/с2.

5.2 Определение характеристик отключающей и буферной пружин

Рациональные свойства механизма при выключении достигаются в том случае, если зависимость скорости контактных стержней от их перемещения V(S) (фазовая линия движения) имеет вид, показанный на рисунке 5.1.

Набросок 5.1. Фазовая линия движения контактных стержней

тут обозначено: Vp — скорость контактных стержней в момент размыкания; hk — ход в контактах; Vmax — очень допустимая скорость контактных стержней; H — полный ход контактных стержней.

На первом участке ОА механизм стремительно разгоняется до данной скорости Vp, потом с малым убыстрением проходит главный участок пути АВ, и в конце концов, стремительно тормозится на участке ВС. Резвый разгон механизма на участке ОА обеспечивается параллельной работой отключающей и буферной пружин, а резвое торможение в конце хода контактов — установкой демпфера.

Схожая фазовая линия движения быть может получена за счет соответственного выбора жесткостей Сот, Сб и подготовительных натягов ло0 и лб0 отключающей и буферной пружин, обеспечивающего выполнение последующих 3-х критерий:

1. Скорость разрыва контактов (точка А) обязана быть равна данной величине Vp;

2. Наибольшая скорость контактов (точка В) не обязана превосходить Vmax;

3. Отключающая пружина обязана задерживать подвижные контакты в верхнем положении (точка С), преодолевая силу их веса с неким коэффициентом припаса k1.

Примем отношение длин O3М к O3E равным б, и согласно заданию, выберем из конструктивных суждений б=0.4. Тогда

(мм), (5.3)

(мм) (5.4) где

лh — ход отключающей и буферной пружин, соответственный ходу стержней в контактах, мм;

лоН — рабочий ход отключающей пружины, соответственный полному ходу контактных стержней Н, мм.

Выберем коэффициент подготовительного натяга буферной пружины

. (5.5)

Тогда величина подготовительного натяга буферной пружины лбо определяется как

(мм). (5.6)

Задав коэффициент припаса k1, силу трения в контакте Fk и силу трения подвижного контакта в уплотнении Fy

,

(Н), (5.7)

(Н). (5.8)

Вычислим мало допустимую величину подготовительного натяга отключающей пружины

(5.9)

Выберем во=0.5. Аналогично параметру вб определим величину подготовительного натяга отключающей пружины ло0

(мм). (5.10)

Находим наибольшее и мало допустимое

, (5.11)

. (5.12)

Подставим в (5.11) и (5.12) численные значения:

(Н/м), (5.13)

(Н/м). (5.14)

Примем Сот=10000 Н/м.

Тогда твердость буферной пружины Сб, определяется из условия

, (5.15)

Сб=64890 Н/м.

Примем Сб=65000 Н/м.

На рисунке 5.2 изображены зависимости усилий, развиваемых отключающей и буферной пружинами, от вертикальной проекции л перемещения точки М коромысла (рис. 5.1), приближенно совпадающей с конфигурацией длины пружин.

Набросок 5.2. свойства отключающей (1) и буферной (2) пружин: лk — ход отключающей и буферной пружин, соответственный ходу стержней в контактах; лод — ход отключающей пружины, соответственный рабочему ходу штока демпфера; лон — деформация отключающей пружины, соответственная полному ходу контактных стержней Н. отсчет координаты л ведется от верхнего положения точки К.

5.3 Построение фазовой линии движения контактных стержней в фазе отключения

В этом разделе строится зависимость скорости контактных стержней V от их перемещения S (рис. 5.1) на участке АВ от момента разрыва контактов до момента встречи коромысла со штоком демпфера. Для этогоразбиваем ход контактов на участке АВ на n=10 частей и вычисляем скорости контактов в конце всякого из участков.

Координата точки А:

(мм). (5.16)

Координата точки В:

(мм). (5.17)

Длина участка АВ:

(мм). (5.18)

Длина участка разбиения:

(мм). (5.19)

На основании аксиомы о изменении кинетической энергии получаем:

, (5.20) где Vi — скорость контактов (м/с) на участке Si; тут Si, м определяется по формуле:

.

Подставляем численные значения в (5.20):

.

Результаты расчета сводим в таблицу 5.1. Для построения графика фазовой линии движения контактных стержней, согласно заданию зададим скорость стержней в конце хода демпфера Vc=0.3 м/с, также примем перемещение контактных стержней соответственное ходу демпфера равным hд=hk=56 мм.

Таблица 5.1. Зависимость скорости контактных стержней V от их перемещения S.

i

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Si, м

0.056

0.075

0.094

0.113

0.132

0.151

0.169

0.188

0.207

0.224

Vi, м/с

3.4

3.533

3.651

3.756

3.848

3.93

3.997

4.058

4.109

4.151

Приобретенная зависимость V(S) прямо до точки В является растущей, а скорость контактных стержней в точке В не превосходит значения Vmax:

V(SB)=4.151 (м/с);

Vmax=1.7*Vp=1.7*3.4=5.780 (м/с).

Выполнение этих 2-ух критерий значит, что величины Сот и ло0 были найдены правильно, и расчет по формуле (5.20) проделан правильно.

5.4 Определение времени отключения

Время отключения является одной из важных черт выключателя. Полное время отключения Т, с складывается из времени отключения на 3-х участках: ОА, АВ и ВС (см. рис. 5.3)

T=t1+t2+t3, (5.21)

где t1 — время разгона контактных стержней от нулевой скорости до Vр (участок ОА), с;

t2 — время разгона от момента разрыва контактов до момента встречи коромысла со штоком демпфера (участок АВ), с;

t3 — время торможения (участок ВС), с.

Время разгона контактных стержней от нулевой скорости до Vр с достаточной степенью точности быть может получено при условии, что убыстрение стержней аст, м/с2 тут считается неизменным. Это допущение обосновано тем, что сила деяния буферной и отключающей пружин на участке ОА меняется некординально. Тогда, получи м

(с). (5.22)

время разгона t2 находим, пользуясь надлежащими точками фазовой линии движения, как площадь под графиком V(S). Для этого график V(S) на участке АВ разбивается на n=10 частей.

(c), (5.23)

где

?Sk — длина интервала разбиения, мм;

Vi — среднее

Набросок 5.3. Определение времени отключения

Найдем t3, с — время торможения до заслуги контактными стержнями в конце хода демпфера скорости Vс. Тогда получим

(с). (5.24)

Сложив t1, t2, t3 получим полное время отключения

T=t1+t2+t3=0.033+0.084+0.033=0.15 (с).

5.5 Приведение масс механизма в фазе включения

Как и в фазе отключения, при определении mпр, кг можно пренебречь всеми слагаемыми, входящими в правую часть выражения (5.1), не считая слагаемого, содержащего массу контактных стержней. Используя схожее допущение, получим

. (5.25) тут VЮKi=VKi/Vпр — аналог передаточной функции механизма (табл. 4.1); Vпр равная скорости штока мотора принимается равной единице. Результаты расчета сведены в таблицу 5.2 и по ним построен график приведенной массы механизма в фазе отключения mпр=f(Sш) (рис. 5.4).

Таблица 5.2.

i

1

2

3

4

5

6к

6

7

mпр,кг

49.92

49.12

48.64

48

48.64

48.96

49.12

49.92

5.6 Приведение сил статического сопротивления к штоку мотора

Условие равенства мощности приведенной к штоку силы Fст сумме мощностей всех сил сопротивления выключателя запишем последующим уравнением:

, (5.26) где

Fj — статическая сила и силы, приложенная в i-ой точке механизма;

Vj — скорость точки приложения силы;

Mk — момент пары сил трения в k-х шарнирах;

щk — относительная угловая скорость частей, сопрягаемых в k-х шарнирах.

Разделив формулу (5.26) на Vш получим:

, (5.27) отбросив в формуле (5.26) слагаемые, выражающие работу сил трения, и разделив оставшееся на з, для всякого из 7 положений механизма получим:

, (5.28)

где VЮMi, VЮKi — определяются на основании таблицы 4.1;

i — номер текущего положения штока;

Fстi — приведенная сила сопротивления, Н;

з — коэффициент полезного деяния. Коэффициент з при поочередном соединений кинематических пар определяется выражением:

з=з1*з2*з3…*зn, (5.29)

где з1,з2,…,зn — КПД i-ой пары. Примем зi для подшипника скольжения без неизменной смазки для всех положений схожим. Выберем з=0.95. Тогда общий КПД всего механизма c девятью кинематическими парами:

з=0.95*0.95*0.95*0.95*0.95*0.95*0.95*0.95*0.95=0.63.

Перемещение лi определяется выражением:

, (5.30) где l2 — длина коромысла O3М;

иi — текущее

В согласовании с выражениями (5.30) найдем значения перемещения л, и занесем их в таблицу 5.3.

Таблица 5.3. Зависимость угла поворота коромысла ЕМ и перемещения л от положения механизма

i

1

2

3

4

5

6к

6

7

иi,°

0

7.5

15

22.5

30

37

37.5

45

лi

0

0.019

0.038

0.057

0.077

0.095

0.096

0.115

Подчёркнутые в (5.28) слагаемые не учитываются только в том случае, если подвижный контакт не замкнут с недвижным контактом, а рычаг О3К не касается буферной пружины. Этому соответствует положение механизма (6к). В положении 6к проводят два вычисления Fст по формуле (5.28), без учёта подчёркнутых слагаемых и с учётом. Произведя расчет Fст(Sш), сведем приобретенные данные в таблицу 5.4 и построим график функции Fст(Sш) (рис. 5.5).

Таблица 5.4. Зависимость приведённой силы сопротивления от положения штока

i

1

2

3

4

5

6к0

6к

7

8

Sш,мм

0

15

31

47.5

64

76

76

80

95

Fст, Н

543

937

1315

1611

2126

2520

8569

9225

11970

5.7 Выбор силовой свойства двигателя

Разумеется, что включение выключателя произойдет только в том случае, если работа мотора на участке пути от начала движения до хоть какого промежного положения будет не меньше работы сил сопротивления на этом же участке пути. В исходной фазе движения для того, чтоб механизм тронулся с места и разогнался до некой скорости, движущие силы FД1 должны быть больше сил сопротивления FСТ1. В предстоящем для того, чтоб обеспечить безударное торможение, большенными должны стать силы сопротивления. Запишем соотношение для варианта Sш= Sш0:

, (5.31) где k3 — коэффициент припаса, гарантирующий включение механизма в случае неожиданного роста сил сопротивления либо уменьшения движущих сил по сопоставлению с номинальными. Зададим k3=1.05;

Sшо — полный ход перемещения штока.

Представим линейную характеристику движущих сил в виде:

FД=F1*(1+K*Sш/Sшо). (5.32)

Выполняя интегрирование в левой и правой части уравнения (5.31) получим:

, (5.33)

где — работа сил статических сопротивлений на полном ходе штока, которая определяется численно как площадь под графиком зависимости Fст=f(Sш) (рис.5.5);

К — угловой коэффициент наклона свойства движущих сил мотора. К=0.2.

Подставив численные значения в формулу (5.32) найдем значения силы, развиваемой движком и занесём их в таблицу значений для силы, развиваемой движком (табл. 5.5), построим график зависимости FД(Sш) (рис. 5.5).

Таблица 5.5. Зависимость силы, развиваемой движком, от положения штока

Sш, мм

0

15

31

47.5

64

76

80

95

FД, Н

1519

2168

2764

3474

4056

4512

4785

5321

5.8 Построение фазовой линии движения контактных стержней в фазе включения

Для построения фазовой линии движения, используем аксиому о изменении кинетической энергии системы:

(5.34)

где mПР,i, Vшi — приведённая масса и скорость штока в i — ый момент времени.

Из выражения (5.34) найдём скорость штока:

(5.35)

где АД,i и Aст,i — работы сил мотора и статических сил на перемещении штока, которые определяются численно, как площадь под подходящим графиком FД=f(Sш) и Fст=f(Sш).

Результаты вычислений по формуле (5.35) вносят в таблицу 5.6, и строится график Vш=f(Sш) (рис.5.6).

Главными кинематическими чертами являются скорость контактных стержней и их перемещения. Строим график зависимости Vст=f(Sk). Для i-го положения механизма скорость стержня:

VK,i=VЮK,i*Vш,i,

для перемещения:

SK,i=f(Sш,i),

где VЮK,i и соотношения перемещения SK,i=f(Sш,i),берутся из таблицы 4.1.

График фазовой линии движения контактных стержней при включении представлен на рисунке 5.6.

Таблица 5.6. Зависимость работы сил сопротивления, сил мотора, скорости штока, скорости перемещения контактных стержней от положения механизма

№ п.п

1

2

3

4

5

6к

6

7

mпр, кг

49.92

49.12

48.64

48

48.64

48.96

49.12

49.92

Fст, Н

543

937

1315

1611

2126

2520

9225

11970

8569

Fд, Н

1519

2168

2764

3474

4056

4512

4785

5321

Аст, Дж

0

11.1

28.8

51

85

116

152

311

Ад, Дж

0

27.7

66

118.6

178.4

229

252

324.5

Vш, м/с

0

0.82

1.237

1.678

1.96

2.148

2.018

0.735

Vст, м/с

0

2.56

3.8

5.1

5.88

6.57

6.2

2.3

5.9 Определение времени включения

Время включения определяем, используя фазовую линию движения движения штока Vш=f(Sш) (набросок 5.6), аналогично тому, как это было изготовлено в разделе 5.4 при определении времени t2 прохождения контактными стержнями участка АВ. Для вычисления времени включения весь ход штока разобьём на 10 равных частей. В итоге получим:

, (5.36)

где Vср,ш,i — среднее

с

]]>