Уравнение движения машинного агрегата и его решение

Составляем уравнение движения машинного агрегата, которое может быть записано (на основании уравнения Лагранжа 2-го рода) в форме:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.30)

где: Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru - угол поворота звена приведения

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru - приведенные к этому звену момент инерции агрегата, момента движущих сил и момента сил сопротивления, выраженные в виде периодических зависимостей.

Интегрирование уравнения ведется в предположении, что закон движения может быть представлен в виде суммы равномерного вращения и малых периодических колебании

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru , (2.31)

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru где: ω0 – средняя угловая скорость, подлежащая определению;

ψ(t) – динамическое отклонение угла поворота от среднего значения Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru , удовлетворяющее условию Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru .

Преобразуем дифференциальное уравнение:

-в левую часть перенесем слагаемые, не зависящие от угла поворота кривошипного вала;

-в правую часть перенесем слагаемые, зависящие от угла поворота кривошипного вала.

Тогда уравнение движения машинного агрегата, может быть записано в виде:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Уравнение решается методом последовательных приближений.

Исходное приближение определяется как решение уравнения:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.32)

Эксплуатационный момент двигателя приведенный к кривошипному валу рабочей машины равен: Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru . (2.33)

Определяем среднее значение угловой скорости кривошипного вала рабочей машины:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.34)

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

В дальнейшем дифференциальное уравнение решаем в такой последовательности:

Определим амплитудные значения возмущающего момента для трех гармоник по зависимости:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru . (2.35)

Для n=1 получим

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

аналогично для n=2,3 значения амплитудного значения возмущающего момента представлены в виде таблицы 2.10.

Таблица 2.10 Значения амплитудного значения возмущающего

момента

L1 L2 L3
183,719254   9,40606594   29,5476978  

Определим изменения возмущающих моментов

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.36)

Для n=1 , Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru получим:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru =

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Аналогично определяем для Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru и n=1.2.3 Полученные результаты в таблицу 2.11

Таблица 2.11 Значения возмущающего момента

Угол поворота кривошипа Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru ° L1(f) L2(f) L3(f) L(f)=L1(F)+L2(F)+L3(F)
-168,897 9,067161 25,2132287 -134,61695
-110,122 2,366671 -15,406477 -123,16208
-21,84 -6,70049 -25,213229 -53,753759
72,29422 -9,06716 15,4064775 78,6335337
147,0573 -2,36667 25,2132287 169,903855
182,4165 6,70049 -15,406477 173,710506
168,8973 9,067161 -25,213229 152,751269
110,1223 2,366671 15,4064775 127,895424
21,84004 -6,70049 25,2132287 40,3527777
-72,2942 -9,06716 -15,406477 -96,767856
-147,057 -2,36667 -25,213229 -174,6372
-182,416 6,70049 15,4064775 -160,30952
-168,897 9,067161 25,2132287 -134,61695

По данным таблицы 2.11 строим графики изменения возмущающего момента

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Масштаб построения

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.37)

где:YL – отрезок изображающий L, мм.

Определим углы сдвига вектора возмущающего момента n-й гармоники по отношению к вектору постоянного момента L0

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.38)

Для n=1 получим:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru = Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.39)

Для n=1 получим:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Аналогично определяем Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru и Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru результаты представлены в виде таблицы 2.12.

Таблица 2.12 Численные значения углов сдвига возмущающего момента

cos Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru
-0,91861   -0,39516   0,963933   0,266144   0,853161   0,521648  
Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru =203,27570 Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru =15,434960 Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru =31,442850

По данным таблицы 2.12 строим диаграмму углов сдвига вектора возмущающего момента.

Определим амплитудные значения динамического отклонения угловой координаты:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.40)

Для n=1 получим:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Таблица 2.13 Численные значения амплитуды

динамического отклонения

А1 А2 А3
0,06412774 0,00164142 0,00343683

Определим величину угла сдвига амплитуды угловой координаты n-й гармоники

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.41)

Для n=1 получим:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.42)

Для n=1 получим:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Аналогично определяем Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru и Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru результаты представлены в виде таблицы 2.14.

Таблица 2.14 Численные значения угла сдвига амплитуды угловой координаты

cos Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru
-0,00884 -0,99996 -0,01767 -0,99984 -0,0265 -0,99965
Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru =269,49370 Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru =268,98740 Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru =268,48130

По данным таблицы 2.14 строим диаграмму углов сдвига вектора угловой скорости

Определим динамическое отклонение по углу поворота кривошипного вала

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru(2.43)

Для Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru получим:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru =

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Определим динамическое отклонение по угловой скорости кривошипного вала

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.44)

Для Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru получим:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.45)

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Определим угловое ускорение кривошипного вала

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.46)

Для Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru получим:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

Аналогично определяем Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru , Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru и Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru для Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru результаты расчетов сводим в таблицу 2.15.

Таблица 2.15 Значения динамических отклонений

Угол поворота кривошипного вала Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Динамическое отклонение Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Динамическое отклонение Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru-1 Угловое ускорение Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru-2
-0,02246 -0,4893944 0,81967661
-0,04633 -0,4492857 1,91370668
-0,06411 -0,2034233 8,01451866
-0,06262 0,34010907 9,4675229
-0,03889 0,612554 3,23563477
-0,00653 0,63124961 -1,4908813
0,02327 0,55550419 -1,1692865
0,049493 0,46777026 -3,2782211
0,066465 0,15579801 -9,0294231
0,061812 -0,3415444 -9,117913
0,035726 -0,6310386 -1,8711204
0,004179 -0,5836244 2,50578573

Поданным таблицы 2.15 строим графики:

график изменения динамического отклонения по углу поворота кривошипного вала Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru в масштабе:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.47)

где:Y Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru - отрезок изображающий значение Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru на графике

график изменения динамического отклонения угловой скорости кривошипного вала

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru в масштабе:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (248)

где:Y Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru - отрезок изображающий значение Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru на графике

график изменения углового ускорения кривошипного вала Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru в масштабе:

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru (2.49)

Определим коэффициент неравномерности хода машинного агрегата

Уравнение движения машинного агрегата и его решение - student2.ru

(2.50)

Определенный коэффициент выше заданного: δ =0,163>[δ]=0,13, необходимо определить дополнительную массу для чего производим расчет маховика.

Наши рекомендации