Лабораторная работа № 2. Тема: Компьютерное моделирование статики исполнительного параметров механизма кривошипного пресса

Тема: Компьютерное моделирование статики исполнительного параметров механизма кривошипного пресса

Цель работы: Исследование влияния конструктивных параметров механизма на его кинетостатические характеристики

Аппаратурное и программное обеспечение

Работа выполняется студентами на ПЭВМ c объемом оперативной памяти не ниже 32 МБ и наличием свободной памяти на жестком диске не менее 2 МБ. Программное обеспечение должно включать:

8. Графический пакет T-FLEX 10. 2D (или более поздние его реализации)

9. Программу моделирования “КИНЕМАТИКА И СТАТИКА ИМ”

Содержание работы.

Исследование проводится методом математического моделирования с использование известных зависимостей, описывающих кинетостатику исполнительного механизма.

Цель работы: Исследование влияния длины шатуна и эксцентриситета механизма на усилия, возникающие в шатуне и направляющих ползуна, при выполнении различных технологических операций штамповки.

Кривошипные прессы, хотя и имеют большую частоту ходов ползуна, в большинстве случаев могут рассматриваться как тихоходные. Силы инерции, возникающие в них, пренебрежительно малы по сравнению с внешними силами. Динамическому анализу подвергают лишь быстроходные прессы (прессы-автоматы и быстроходные КГШП). Для оценки величины сил, действующих в звеньях механизма, обычно достаточно оценить внешние силы и силы трения.

Таким образом для силового анализа можно воспользоваться уравнениями статики.

Введем следующие обозначения:

Р_д - усилие деформирования, приложенное к ползуну

Р_ав – усилие, действующие по шатуну

f - коэффициент трения в шарнирах

Р_н– усилие, действующие по направляющим ползуна

R - радиус кривошипа

L – длина шатуна

e -эксцентриситет механизма

Анализ механизма (рис.2) с учетом трения в шарнирах и направляющих следует проводить с учетом того, что сопротивление деформированию Рд уравновешивается усилием на шатуне Рав и равнодействующей реакции от направляющих Рн и силы трения в направляющих Р ^fн

Построение плана сил, действующий в опоре В с учетом трения выполняется в следующей последовательности:

1.. Отложим силу Рд и продлим ее в соответствии с направлением действия силы Р ^fн, направленной против движения ползуна

2. Равнодействующая от действия сил трения в направляющих и нормальной силы должна быть направлена под углом трения к силе Р^и_ав (tg = f) в сторону, противоположную движения ползуна. Под этим углом проведем прямую соответсвующую действию силы Рн.

3. Для определения силы, действующей в шатуне, необходимо учесть трение в шарнирах А и В Отделим шатун и рассмотрим действующие на него силы. Поскольку на шарнир В действует сила Рд, то в нем возникает сила трения. При равномерном распределении силы на поверхности шарнира возникают элементарные силы трения, плечо которых относительно оси шарнира В равно f r_в (r_в – радиус шарнира В). Момент трения в шарнире направлен в сторону, противоположную направлению вращения шатуна. т.е. против часовой стрелки

4. В шарнире А также действуют силы трения, плечо которых равно f r_а (r_а – радиус шарнира А). Момент трения в шарнире А направлен в сторону, противоположную движению, т.е. также действует против часовой стрелки

5. Сила Рав действует вдоль прямой, касательной к кругам трения в шарнирах А и В. Величина этой силы определяется точкой пересечения направления действия этой силы и силы, действующей в направляющих ползуна Рн.

6. Опустив перпендикуляр из точки пересечения на направление действия силы деформирования, определим величину силы трения в направляющих ползуна Р ^fн.

Для определения сил пользуются теоремой синусов и получим

Р_АВ = Р_Д (4)

Р_Н = Р_Д (5)

= arcsin [R./L sin + (e R)/(L R)] (6)

= arcsin (7)

Исследуем характер изменения усилий, действующих по шатуну и в его направляющих при выполнении различных технологических операций, в зависимости от эксцентриситета механизма и длины шатуна. Для этого воспользуемся кинетостатической моделью, представленной на рис.2.