Получение и анализ исходных данных

На первой консультации студентам выдается задание на выполнение курсового проекта. В зависимости от преподавателя оно может быть напечатано на бланке кафедры или выдано устно в виде номера варианта и буквы, уточняющей числовые данные.

Стоит сразу же ознакомиться с текстом задания, если что-то непонятно, лучше обсудить это с преподавателем сразу. Возможно, вариант заменят или дадут полезные рекомендации. Чем больше времени пройдет с момента получения задания, тем труднее будет заменить вариант и выполнить проект по новому условию на достойном уровне.

Найти свой вариант можно на странице со всеми сборниками заданий к курсовому проекту.

Для наглядности разберем исходные данные к варианту № 12. Подход к анализу исходных данных одинаков для любого условия.

Тема: проектирование и исследование механизмов поршневого компрессора. Обычно в теме задания содержится информация, позволяющая провести классификацию механизма.

Итак, поршневой компрессор можно классифицировать следующем образом:

• По области применения - механизм компрессора;
• По виду передаточной функции на механизмы – с постоянной передаточной функцией;
• По виду преобразования движения – вращательное в поступательное;
• По движению и расположению звеньев в пространстве – движение звеньев принимается плоским.

Для проведения классификации будет полезным использовать Лекцию №1.

Делаем вывод, что компрессор относится к рабочим технологическим машинам. Только из темы проекта мы узнали специфику механизма, его назначение и даже частично алгоритм выполнения проекта.

Далее приступаем к прочтению текста задания. Из него узнаем, что основной механизм компрессора – кривошипно-ползунный, ориентированный вертикально. Некоторые моменты в тексте задания указаны для полноты картины и не относятся к курсовому проекту, например тот факт, что отвод тепла, выделяемого при сжатии, отводится водяной рубашкой.

Функциональная схема машинного агрегата

Следующим шагом нужно мысленно составить функциональную схему машинного агрегата.

Ведущим звеном, которое приводит в движение другие элементы, является асинхронный электродвигатель. В задании поставлена дополнительная задача по определению максимального момента на валу электродвигателя по механической характеристике. Для уменьшения неравномерности вращения на валу электродвигателя установлен маховик, определение его параметров будет одним из шагов выполнения первого листа.

Смазка подвижных элементов шатунно-поршневой группы и подшипников осуществляется за счет масляного насоса кулачкового типа. Частота вращения коленчатого вала больше, чем требуется насосу, поэтому проводится дополнительное преобразование энергии за счет зубчатой передачи. Так как шестерня, расположенная на коленчатом валу, меньше колеса масляного насоса, то передача понижающая. Она будет проектироваться на 3 листе курсового проекта.

Таким образом, функциональная схема поршневого компрессора выглядит следующим образом:

После анализа функциональной схемы будет разумно просмотреть числовые данные. Это делается для того, чтобы убедится в их полноте. Если каких-либо данных не окажется, стоит уточнить их у консультанта.

Для выполнения проекта первоначально необходимо провести метрический синтез, т.е. определить размеры звеньев механизма. Провести его можно, используя раздел калькуляторы.

Числовые исходные данные

В числовых исходных данных указаны средняя скорость поршня, коэффициенты относительной длины шатуна и положения центра масс шатуна. Этих данных достаточно для синтеза кривошипно-ползунного механизма по средней скорости поршня.

Далее указаны диаметр поршня и максимальное давление в цилиндре. Эти данные необходимы для определения сил, действующих на звенья механизма, в частности на поршень. Циклограмма давления в цилиндре представлена в виде иллюстрации с указанием тактов работы, а также в табличном виде с относительными параметрами. Стоит обратить внимание, что размерности давления не соответствуют СИ, поэтому при выполнении проекта дополнительно необходимо провести перерасчет исходных данных. Для этого можно воспользоваться калькулятором на сайте. Подробнее о переводе единиц измерения.

Как уже говорилось ранее, в данном задании необходимо определить максимальный момент на валу электродвигателя, поэтому для построения механической характеристики заданы параметры точки в номинальном режиме, а параметры точки холостого хода отображены на самой диаграмме. Наличие двух точек позволит построить линейный участок механической характеристики и определить момент по частоте вращения электродвигателя при максимальной нагрузке. Кроме того, в пункте 14 указан КПД основного механизма, который учитывает потери на преобразование энергии.

Обязательными для вариантов являются наличие в исходных данных массовых и инерционных характеристик. Если масса какого-либо звена не указана, она принимается равной нулю. Для компрессоров сальникового исполнения зачастую не пренебрегают маховым моментом ротора электродвигателя и учитывают при расчете неравномерности вращения, перевести маховый момент в момент инерции можно в соответствующем калькуляторе.

Наличие в исходных данных махового момента ротора электродвигателя всегда указывает на то, что режим работы механизма установившийся, а его характеристикой является коэффициент неравномерности вращения.

На втором листе курсового проекта необходимо провести силовой анализ механизма в заданном исходными данными положении. В некоторых вариантах положение механизма задается не в виде числа, а в виде описания состояния механизма, в котором должен быть проведен расчет.

Можно сделать промежуточный вывод. В варианте имеются достаточные исходные данные для выполнения первых двух листов проекта. Третий и четвертый лист не имеют жесткой связи с двумя первыми листами и исходные данные для них всегда задаются по стандартному шаблону.

Для третьего листа должны быть заданы числа зубьев колес (\(Z_1, Z_2\)) как в данном варианте или в виде передаточного отношения \((U_{12})\) и межосевого \((A_w)\) расстояния, в этом случае необходимо подобрать оптимальные числа зубьев по этим критериям. Модуль зубчатых колес либо задан, либо может быть принят равным 1 или выбран из ряда стандартных модулей. Дополнительно может быть задан модуль для колес планетарного механизма. Если данных по модулю колес планетарного механизма нет, то наиболее оптимально выбрать модуль равным 1.

Важными данные являются параметры исходного контура реечного инструмента. К ним относится угол главного профиля (\(\alpha\)), коэффициент высоты головки (\(h_{a}^{*}\)) и ножки зуба (\(h_{f}^{*}\)), коэффициент радиального зазора в паре исходных контуров (\(c^{*}\)). Если параметры контура не указаны, то они принимаются равными значениям стандартного контура (\(\alpha_0=20^{\circ}\), \(h_{a}^{*}=h_{f}^{*}=1\), \(c^{*}=0.25\)).

Для проектирования кулачкового механизма в большинстве вариантов представлена иллюстрация со схемой кулачка, из которой можно установить его тип и конструкцию толкателя. Из иллюстрации в 12 варианте следует, что кулачок с поступательно движущимся толкателем без внеосности (эксцентриситета). В тексте задания задается требуемый закон изменения обобщенной скорости \(V(\varphi)\) или ускорения \(a(\varphi)\) толкателя. В некоторых вариантах эти данные представлены в виде циклограммы работы машинного агрегата, в которых указано положение толкателя в зависимости от обобщенной координаты.

Если на диаграмме изменения обобщенной скорости или ускорения присутствуют буквенные обозначения и не указана дополнительно их связь, то эти данные помещены в таблицу. Кулачковый механизм проектируется с учетом требуемого хода толкателя \(h_B\) и максимально допустимого угла давления\([ \upsilon_{max}]\).

Приведенные в варианте исходные данные достаточны для выполнения курсового проекта. Первая консультация и получение задания на курсовой проект по теории механизмов и машин может считаться успешной. Такой системный подход позволит приступить к выполнению проекта уже после первой консультации и придерживаться установленных сроков.

Следующим этапом рекомендуется провести перевод единиц измерения, а затем оформить полученное задание в электронном виде.