c - 2
3. Силовий аналіз механізму
.1 Визначення сил і моментів сил , діючих на механізм
Метою силового аналізу є визначення врівноважує сили і врівноважує моменту, прикладених до вхідного ланці, а також реакцій в кінематичних парах. На першому етапі силового аналізу визначимо сили і моменти сил, що діють на механізм двигуна.
На лівий і правий поршні двигуна діють відповідні сили F Pл і F pn, викликані тиском газів в циліндрах.
За індикаторної діаграмі визначаємо питомий тиск Р газів на поршні при заданому положенні механізму:
Р=Р макс * (р/р макс) (14)
Де Р макс - максимальний тиск в циліндрах двигуна, МПа
р/р макс - відношення тиску газу в циліндрі до максимального в залежності від переміщення поршня.
Хід поршня Н визначається як різниця між становищем поршня у верхній мертвій точці (ВМТ) і положенням поршня в нижній мертвій точці (НМТ). Хід поршня визначаємо графічно. Для цього необхідно від точки О механізму, побудованого на плані положення в масштабі ? l, відкласти по горизонтальній осі вліво послідовно довжини ланок ОА і АВ - так визначається ВМТ. На тій же горизонтальній осі відкласти вправо довжину ланки ОА, а потім від точки А відкласти вліво довжину ланки АВ - так визначається НМТ. У встановленому масштабі ? l, визначили, що Н=2 * ОА=2 * 12=24 мм
Переміщення поршня S визначається як різниця між становищем поршня в ВМТ і поточним становищем. Вимірюванням відстані в масштабі ? l від ВМТ до поточного положення повзуна встановили, що S=5 мм
По відношенню S/H=5/24=0,21, з таблиці даних залежності тиску газу в циліндрі від переміщення поршня, визначаємо відношення р/р макс для лівого і правого циліндрів.
Підставляючи чисельні значення у формулу (14), визначаємо тиск газів в лівому і правому циліндрі:
Р л=3,3 * 0,75=2,475 Н/мм 2
Р п=3,3 * 0,2=0,66 Н/мм 2
Далі визначаємо сили, що діють на поршні механізму в заданому положенні:
F p=P * S пір (15)
Де S пір - площа поршня, мм 2
S пір=п * d 2/4 (16)
Де d - діаметр циліндрів, мм
Підставляючи числові значення у формулу (16), визначаємо площу поршня:
S пір=3,14 * 60 2/4=2826 мм 2
Визначаємо зусилля на лівому і правому поршні, підставляючи відповідні значення у формулу (15):
F Pл=2,5 * 2 826=7065 Н
F PП=0,66 * 2 826=1865,16 Н
Крім сил, викликаних тиском газів в циліндрі, на повзуни 3 і 5 діють відповідні сили інерції F і3 і F і5, обумовлені рухом мас плазунів m 3, m 5 з прискореннями a B, a D відповідно. При цьому сила інерції діє в протилежному напрямку щодо направлення відповідного прискорення, тобто F і=-m * a.
Сили інерції ланок 3 і 5 визначаємо за формулами:
F і3=m 3 * a B=7125,3 * 0,39=2778,87 H і5=m 4 * a D=7125,3 * 0,39=2778,87 H
До центрам мас ланок 2 і 4 в точках S 2 і S 4 прикладені сили інерції F і2 і F і4, спрямовані протилежно ускорениям центрів мас a s2 і a s4, що визначаються за формулами:
F і2=m 2 * a s2, (17) і4=m 4 * a s4; (18)
Де m 2 і m 4 - маси ланок 2 і 4 відповідно, кг
Після підстановки числових значень у формули (17) і (18), маємо:
F і2=+7650 * 0,33=2524,5 Н
F і4=+7650 * 0,33=2524,5Н
У точках S 2, B, S 4, D механізму діють відповідні сили тяжіння G 2, G 3, G 4, G 5, спрямовані вертикально до основної осі механізму і визначаються за формулами:
G 2=g * m 2, G 3=g * m 3, G 4=g * m 4, G 5=g * m 5 (19)
Де g - прискорення вільного падіння тіла, м/с 2. Приймаємо g=10 м/с 2.
Після підстановки числових значень в формули, маємо:
G 2=10 * 0,33=3,3 H
G 3=0,39 * 10=3,9 H
G 4=10 * 0,33=3,3 H
G 5=10 * 0,39=3,9 H
На ланки 2 і 4 діють моменти від сил інерції М і2 і М і4, обумовлені рухом цих ланок з кутовими прискореннями? 2 і? 4. При цьому моменти від сил інерції завжди спрямовані в протилежну сторону щодо напрямів відповідних кутових прискорень і по модулю рівні:
М і2=J s2 *? 2 (20)
