Определение основных параметров пружинных импульсно-силовых узлов ручного механизированного инструмента
Федеральное агентство по образованию РФ
Пермский государственный технический университет
Контрольная работа.
Определение основных параметров пружинных импульсно-силовых узлов ручного механизированного инструмента
Вариант задания № 2-12
1. Определение кинематики и динамики равномерно ускоренного прямолинейного движения твердого тела
Для выполнения расчетов зададимся скоростью твердого тела м/с.
Определим массу ударника:
отсюда
кг
Определим время затрачиваемое ударником на ускорение:
отсюда
с.
Где
- период периодического процесса, с.
Так как время, затрачиваемое на ускорение ударника, не должно превышать 0,8 цикла, то
с
Определим ускорение:
м/с2
Определим перемещение:
м
Определим объем твердого тела:
отсюда
м3
Определим удельный вес:
где
- сила тяжести
Н
кН/м3
Определим работу силы:
где
- сила
Н
Нм
Определим мощность:
Вт
Определим геометрические размеры твердого тела:
т.к l/d=2,5
тогда м
l=м
2. Расчет пружины
1. Задаемся значением индекса пружины
Определим коэффициент К, учитывающий кривизну и форму сечения витков
1. Из конструктивных соображений, принимаем средний диаметр пружины мм.
2. Определяем диаметр проволоки
где
- заданная сила Н =99,8 кгс.( так пружина должна обеспечить равномерно ускоренное движение принимаем силу вдвое больше )
- допускаемое напряжение, кгс/мм2
мм
принимаем 6 мм.
3. Проверяем правильность предварительной оценки индекса пружины
Индекс соответствует ранее выбранному.
4. Определяем число рабочих витков:
где
- осевое перемещение торцов пружины м.,
- модуль сдвига , кгс/мм2.
5. Полное число витков
6. Длина пружины, сжатой до соприкосновения соседних рабочих витков
мм
7. Минимальны зазор между витками при максимальной рабочей нагрузке на пружину
мм
8. Шаг пружины при максимальной рабочей нагрузке на пружину
мм
9. Шаг пружины в рабочем состоянии (шаг навивки)
мм
10. Длина пружины в свободном состоянии
мм
11. Приблизительное количество проволоки, необходимое для изготовления пружины
мм
12. Приблизительная масса пружины
кг
13. Потенциальная энергия, накапливаемая пружиной за ход сжатия
кгс·мм
Жесткость пружины, продольная
кгс/мм
14. Удельная энергия пружины
(кгс·мм)/кг
Произведем еще два расчетных случая с разными скоростями твердого тела =2,3 м/с и =2,6 м/с результаты расчетов выразим в таблице 1.
Таблица 1.
|
Расчетные величины |
1-ый расчетный случай |
2-ой расчетный случай |
3-ий расчетный случай |
|
Параметры определяющие кинематику и динамику движения твердого тела |
|||
|
, м/с |
2,3 |
2,5 |
2,6 |
|
, кг |
11,3 |
9,6 |
8,8 |
|
, с |
0,0588 |
0,0588 |
0,0588 |
|
, м/с2 |
39,11 |
42,52 |
44,22 |
|
, м. |
0,0676 |
0,0735 |
0,0764 |
|
, м3 |
0,0015 |
0,0012 |
0,0011 |
|
, кН/м3 |
73,82 |
78,4 |
78,4 |
|
, Н |
441,9 |
408,2 |
389,1 |
|
, Н·м |
30 |
30 |
30 |
|
, Вт |
1020,5 |
1020,5 |
1020,5 |
|
Геометрические параметры твердого тела |
|||
|
, мм |
91 |
86 |
82 |
|
, мм |
230 |
210 |
206 |
|
Расчетные параметры пружин |
|||
|
|
5 |
5 |
5 |
|
, мм |
28 |
30 |
32 |
|
, мм |
6 |
6 |
6,5 |
|
|
2,5 |
4 |
5 |
|
|
4,5 |
6 |
7 |
|
, мм |
24 |
44 |
48,8 |
|
, мм |
0,36 |
0,23 |
0,2 |
|
, мм |
6,36 |
8,23 |
7,7 |
|
, мм |
8,76 |
9,74 |
9,03 |
|
, мм |
30,9 |
50,9 |
56,4 |
|
, мм |
39,5 |
60,3 |
66,0 |
|
, кг |
0,087 |
0,24 |
0,23 |
|
, кгс·мм |
324,3 |
299,4 |
285,6 |
|
, (кгс·мм)/кг |
3728 |
2878 |
2195 |
Вывод
Из трех предложенных расчетных случаев, я выбираю второй как самый целесообразный с массой ударной части (=9,6 кг.), так как данный вариант по результатам расчетов имеет оптимальные геометрические размеры, а так же динамические и кинематические характеристики.
