Проектирование и исследование измельчителя с приводом от ДВС

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана

                                                               

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине

«Основы проектирования машин»

 

 

 

Задание №4 Г.

Проектирование и исследование измельчителя с приводом от ДВС

 

 

 

 

                                    Студент:              Марюшкин К.С.

                                    Группа:                      ИБМ4-61                                        

                               Руководитель проекта:   Леонов И.В.

 

 

 

                                               

 

 

                                                

Москва

2014

 

Аннотация

 

Содержание курсового проекта охватывает основные разделы курса ОПМ. При выполнении проекта обрабатываются навыки проектирования кривошипно-ползунного механизма. В проекте проводится кинематический, динамический и силовой расчет.

 

Рассматривается задание №4Б-проектирование, исследование и расчет измельчителя с приводом от ДВС. Проведено проектирование основного механизма измельчителя, исследовано его движение и определено время цикла на установившемся и неустановившемся режимах, выполнен силовой расчет основного механизма.  На всех этапах поведены проверки расчетов.

Все расчеты и графики выполнены в системе Mathcad 13. Чертежи выполнены в системе AutoCAD 2007 и Adobe Photoshop CS2. Для текстовых документов применялся текстовый процессор Microsoft Office Word 2007.

Список литературы: 5 наименований.

Приложение: презентация «Проектирование редуктора» выполнена в Microsoft Office PowerPoint 2004.

Работа представлена в печатном и электронном (на CD-RW диске) видах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ                                                                                                                  4

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ С ПРИВОДОМ ОТ ДВС                   8  
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА                                                                                            8
2. РАСЧЕТ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА                                                   9
3. АППРОКСИМАЦИЯ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ ДАВЛЕНИЙ НА ПОРШЕНЬ               10
4. ПОСТРОЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СИЛЫ ДЕЙСТВИЯ ГАЗОВ НА ПОРШЕНЬ F3

 ОТ УГЛА ПОВОРОТА  f1 ЗВЕНА 1                                                                                                  12

5. . РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННЫХ МОМЕНТОВ СИЛ ОДНОГО ЦИЛИНДРА                                    12
6. РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННЫХ МОМЕНТОВ МНОГОЦИЛИНДРОВОГО ДВС.                             13
7. . ПРОВЕРКА РАСЧЕТА РАБОТ МОМЕНТОВ И РАБОТ ГАЗОВОЙ СИЛЫ                            14
8. РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННЫХ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ JпрII(f1).                                                16
9. КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ЗВЕНЬЕВ МЕХАНИЗМА                                                            17
2. РАСЧЕТЫ ЗАКОНА ДВИЖЕНИЯ В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ    И

 НЕОБХОДИМОГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ  МАХОВИКА                                                                         18

1. . ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТ В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ                                                18
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОЙ МАХОВОЙ МАССЫ                                                          20
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНА ДВИЖЕНИЯ В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ                          21
3. РАСЧЕТЫ ЗАКОНА ДВИЖЕНИЯ В НЕУСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ                                        22
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО ПУСКОВОГО МОМЕНТА МАШИНЫ                            23
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ РАБОТЫ СИЛ ПРИ ЗАПУСКЕ                                               24
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНА ДВИЖЕНИЯ ПРИ ПУСКЕ                                                               24
4. . РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ДВИЖЕНИЯ МАШИНЫ                                                                          25

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ                                                                                                                          29

 

Техническое задание на проектирование и исследование измельчителя с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

 

Описание машины.

Четырехтактный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (дизель) используется в качестве привода измельчителя, вал которого связан с коленчатым валом с помощью однорядного планетарного редуктора с передаточным отношением, которое определяется по заданной частоте вращения вала измельчителя 600 об/мин.

Значение давления Р в цилиндре ДВС в долях от максимального давления рмах в зависимости от перемещения поршня SВ  в долях от его хода Н приведены в табл.1 Разностью давлений при впуске и выпуске в цилиндре можно пренебречь. Полный цикл работы четырехтактного ДВС осуществляется за два оборота кривошипа 1. Кулачковый механизм предназначен для открытия и закрытия впускного клапана и должен обеспечить заданный закон движения толкателя. Кулачки установлены на распределительном валу, скорость вращения которого в два раза меньше скорости вращения коленчатого вала. Вращение распределительному валу передается парой зубчатых колес, передаточное отношение которой равно U12=2.

Таблица 1.  Исходные данные расчета  основного механизма.

Исходный параметр проектирования	Вариант					Единица измерения
	А	Б	В	Г	Д
Средняя скорость поршня	0.6	0.4	0.5	0.7	0.8	м/с
Отношение LОВ / LАВ	4.0	3.5	4.0	4.0	3.5	-
Отношение LAS / LAB	0.38	0.38	0.38	0.38	0.38	-
Частота вращения кривошипа n	180	160	150	170	180	об/мин
Максимальное давление в цилиндре Pmax	3,5	3,5	3,6	3,0	3,0	МПа
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа	1/90	1/100	1/80	1/100	1/100	-
Отношение D/H	1	1	1	1	1	-
Момент инерции вала измельчителя J1	1	1	1	1	1	кг*м2

 

 

       

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Схема кривошипно-ползунного механизма ДВС

           1 –  кривошип; 2 – шатун; 3 - поршень

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Индикаторная диаграмма четырехтактного ДВС.

 

Таблица  2. Значение  давления в  цилиндре  дизеля  в  долях  максимального  давления Рmax в  зависимости  от положения  поршня в долях хода S/Н.

 

Путь поршня	S/H	0	0,02	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4
Давление при сжатии	Р-Ратм Рmax-Ратм	0,863	0,5	0,318	0,204	0,114	0,073	0,045
Давление при расширении	Р-Ратм        Рmax-Ратм	0,863	1	0,863	0,602	0,34	0,238	0,17

 

Окончание табл.2

Путь поршня	S/H	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Давление при сжатии	Р-Ратм        Рmax-Ратм	0,025	0,014	0,005	0,001	0	0
Давление при расширении	Р-Ратм        Рmax-Ратм	0,129	0,1	0,082	0,068	0,034	0

 

Двигатель внутреннего сгорания является четырехцилиндровым четырехтактным двигателем с вертикальным рядным расположением цилиндров.

Основной механизм двигателя состоит из четырех одинаковых кривошипо-ползунных механизмов, кривошип которых размещены на общем коленчатом валу со сдвигом в 180o, а шатуны и поршни перемещаются в параллельных плоскостях.

В четырехтактном  ДВС имеют  место  следующие  процессы  в  цилиндре:

- сжатие;

- рабочий  цикл  или  расширение;

- выпуск;

- впуск.

         Эти  процессы  осуществляются  за  два  поворота  кривошипа  на  угол φцикла = 4p. Cжатие  и  рабочий  ход  осуществляется  за  два  хода (Н) поршня (вверх  и  вниз), как  показано  на индикаторной  диаграмме (рис.1.). Хотя давлениями  на  впуске  и  выпуске  можно  пренебречь по  сравнению  с атмосферным  давлением ( Ратм ), диаграмму  работы 4-х  тактного  двигателя  следует  рассматривать  за полный  цикл  угла  поворота  кривошипа φцикла = 4p.

Кинематическая схема основного механизма ДВС и его динамическая модель представлены на рис.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3. Кинематическая схема основного механизма четырехцилиндрового ДВС и его                               

           динамическая модель.

           1 – кривошип; 2 – шатун; 3 – поршень.

 

Газообмен  в  цилиндре  ДВС  управляется  с  помощью  привода впускных клапанов, основным элементом которого является кулачковый  механизм, связанный  с  коленчатым  валом двигателя. Схема  многоцилиндрового  двигателя  выбирается  таким  образом, чтобы  обеспечить  равномерное  чередование  вспышек  в  цилиндрах. В многоцилиндровых  машинах  диаграммы  работ  отдельных  цилиндров накладываются  друг  на  друга  со  сдвигом  фаз Θ = φцикла / i  определяемым числом цилиндров i двигателя и  рассматриваются  за  период  движения  главного  вала  машины φцикла. Для четырехцилиндрового ДВС рабочие процессы повторяются в каждом из цилиндров со сдвигом фаз равным   π.

Кулачковый механизм состоит из распределительного вала 1 с кулачками 2 и поступательно движущихся толкателей 3 (см. рис.4). Вращение распределительному валу от коленчатого вала осуществляется зубчатыми колесами 4 и 5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         

Рис.4. Кулачковый механизм

1 – распределительный  вал; 2 – кулачки; 3 – толкатели; 4 – зубчатое колесо; 5 – зубчатое  колесо

 

 

Планетарная коробка передач состоит из однорядного планетарного редуктора смешанного зацепления с двумя сателлитами (k=2) и рядовой передачи.