Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Проектирование привода масляного выключателя - файл Масляный выключатель.doc


Проектирование привода масляного выключателя
скачать (7411 kb.)

Доступные файлы (27):

Масляный выключатель.doc1127kb.25.04.2009 13:16скачать
0001.tifскачать
0002.tifскачать
0003.tifскачать
0004.tifскачать
0005.tifскачать
0006.tifскачать
0007.tifскачать
0008.tifскачать
0009.tifскачать
0010.tifскачать
0011.tifскачать
0012.tifскачать
0013.tifскачать
0014.tifскачать
0015.tifскачать
0016.tifскачать
0017.tifскачать
0018.tifскачать
0019.tifскачать
0020.tifскачать
0021.tifскачать
0022.tifскачать
0023.tifскачать
0024.tifскачать
Thumbs.db
преподж.xmcd

содержание
Загрузка...

Масляный выключатель.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство общего и профессионального образования.

Южно-Уральский Государственный Университет.

Кафедра

Прикладной механики, динамики и прочности машин.




Курсовая работа

«Проектирование привода масляного

выключателя»

Руководитель: Мартыненко Н.Е.

«___»______________2001 г.

Автор работы: Прокопьева О.Н.

Группа Э-202

Вариант 049

«___»______________2001 г.

Работа защищена с оценкой:

_______________________

«___»_____________2001 г.
Челябинск 2001 г.

РЕФЕРАТ



Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе «Проектирование привода масляного выключателя» объёмом 33 листа содержит 30 листов текста, 17 рисунков, 7 таблиц, 65 формул, библиография включает 5 наименований.

МАСЛЯНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ, ФУНКЦИЯ ПОЛОЖЕНИЙ, ПРИВЕДЕННАЯ МАССА, ПРИВЕДЁННАЯ СИЛА, ФАЗОВАЯ ТРАЕКТОРИЯ, ЧЕТЫРЁХЗВЕННИК, УГОЛ ДАВЛЕНИЯ..

Цель работы – проектирование привода масляного выключателя, используемого для замыкания и размыкания трёхфазных цепей с напряжением до 110 кВ. Исследование динамики привода производится на основе его динамических моделей, построенных для фаз включения и выключения. В соответствии с данными о нагруженности механизма проектируются отключающий пружинный привод и выбираются параметры включающего двигателя. Выполняется синтез четырёхзвенника, согласующего двигатель с нагрузкой. Кинематический и динамический анализ механизма в фазе включения проводится графоаналитическим методом. Строятся кинематические передаточные функции, функции положения и зависимости приведённой массы и статических сил сопротивления от смещения штока двигателя. Время включения и выключения по фазовым траекториям контактных стержней. Выполняются проектировочные расчёты на прочность элементов привода – отключающей и буферной пружин, осей шарниров, коромысла четырёхзвенника.

Сконструированный привод имеет время включения, отличающееся на 130% от минимально возможного при заданной кинематической схеме, и время включения, составляющее 96% от времени отключения. Дальнейшее улучшение характеристик привода при сохранении его конструктивной схемы нецелесообразно.



ОГЛАВЛЕНИЕ


РЕФЕРАТ 2

ОГЛАВЛЕНИЕ 3

^ 1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 4

2. УСТРОЙСТВО И РАБОТА МАСЛЯННОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ВМГ – 10 5

Рис. 1. Схема выключателя ВМГ­ –10 (позиции 1–6) с приводом типа ПЭ–11 5

2.1. Фаза отключения. 6

2.2. Фаза включения. 6

^ 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТКЛЮЧАЮЩЕГО ПРИВОДА 7

3.1. Параметры проектирования. 7

3.3. Определение параметров отключающей и буферной пружин. 8

Из конструктивных соображений примем отношение плеч верхнего коромысла 9

^ 3.4. Конструктивный расчет пружин. 10

Тогда диаметр пружины 11

3.5. Построение фазовой траектории контактных стержней и определение 13

времени отключения. 13

^ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВКЛЮЧАЮЩЕГО ПРИВОДА 15

4.1. Определение геометрических параметров привода 15

4.2. Расчет кинематических передаточных функций. 16

4.3. Приведение сил сопротивления к штоку двигателя 20

4.4. Приведение масс 22

4.5. Построение фазовой траектории и расчёт времени включения привода. 23

^ 5. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПРИВОДА 26

6. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ МЕХАНИЗМА НА ПРОЧНОСТЬ 28

6.1. Расчёт шарниров четырёхзвенника 28

6.2. Расчёт коромысла четырехзвенника 29

ВЫВОДЫ 30

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 32
^




1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ



Спроектировать привод к масляному выключателю ВМГ – 10, взяв за основу привод типа ПЭ – 11. Определить время включения и время отключения выключателя со спроектированным приводом.



Исходные данные.

Таблица 1.

H, мм









p



320

50

30

2.10

1.6

1.15

1.30


H – полный ход контактных стержней,

– ход в контактах,

– вес одного контактного стержня,

– скорость контактных стержней в момент размыкания,

– максимально допустимая скорость контактных стержней.

^

2. УСТРОЙСТВО И РАБОТА МАСЛЯННОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ВМГ – 10


Рис. 1. Схема выключателя ВМГ­ –10 (позиции 1–6) с приводом типа ПЭ–11


(позиции 7 – 17):

1 – розеточный контакт (3шт.); 2 – контактный стержень (3шт.); 3 – коромысло выключателя (3шт.); 4–отключающая пружина; 5 – буферная пружина; 6 – демпфер; 7 – тяга; 8 – коромысло четырехзвенника; 9 – шатун; 10 – кривошип; 11 – щека запорного механизма; 12 – пружина запорного механизма; 13 – фиксатор; 14 – пружина фиксатора; 15 – опорная скоба; 16 – пружина опорной скобы; 17 – шток двигателя


^

2.1. Фаза отключения.




В положении «включено» (рис.1) буферная пружина 5 сжата, а отключающая

4 – растянута. Они стремятся повернуть коромысло по часовой стрелке. Тяга 7 растянута, а шатун 9 и кривошип 10 сжаты. Щека 11 опирается на фиксатор 13.

При повороте фиксатора 13 против часовой стрелки вокруг оси щека освобождается и под действием силы со стороны кривошипа 10 поворачивается вокруг оси , сжимая пружину 12. При этом шарнир А перемещается влево по торцу опорной скобы до тех пор, пока не срывается с него и падает вниз. Коромысло 8 и коромысло 3 поворачиваются по часовой стрелке. Поднимая подвижные контакты 2. После размыкания контактов пружины 5 садится на свои упоры, а механизм движется под действием пружины 4. В конце поворота коромысла 3 включается в работу демпфер 6, который останавливает разогнавшийся механизм, поглощая его кинетическую энергию.

После срыва шарнира А с торца скобы щека 11 под действием пружины 12 возвращается в исходное положение. Фиксатор 13 под действием пружины 14 поворачивается по часовой стрелке и фиксирует щеку в исходном положении. Выключатель находится в положении «отключено» и готов к включению.

^

2.2. Фаза включения.



Включение производится перемещением вверх штока 17 (рис.1), приводимого в движение двигателем. Поднимая вверх шарнир А, шток поворачивает кривошип 10 четырехзвенника вокруг временно неподвижной оси . При этом коромысло 8 и коромысло 3 поворачиваются против часовой стрелки, опуская стержни 2 до полного входа их в розеточные контакты 1. Правое плечо коромысла 3 натягивает отключающую пружину 4 и сжимает буферную пружину 5.

Перемещаясь вверх, шарнир А отжимает вправо опорную скобу 15, сжимая пружину 16. При полном поднятии шарнира А скоба 15 под действием пружины 16 возвращается назад, запирая механизм в положении «включено». Шток 17 опускается вниз. Механизм готов к отключению.
^

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТКЛЮЧАЮЩЕГО ПРИВОДА

3.1. Параметры проектирования.



О
птимальные характеристики механизма при отключении достигаются в том случае, если зависимости контактных стержней от перемещения имеет вид, показанного на рис. 2.
Рис. 2. Фазовая траектория контактных стержней. Где:

H – полный ход контактных стержней,

– ход в контактах,

– вес одного контактного стержня,

– скорость контактных стержней в момент размыкания,

– максимально допустимая скорость контактных стержней.
На первом участке ОА механизм быстро разгоняется до заданной скорости , затем с малым ускорением проходит основной участок АВ и, наконец, быстро тормозится на участке ВС. Быстрый разгон механизма на участке ОА обеспечивается параллельной работой отключающей и буферной пружин, а быстрое торможение в конце хода контактов – установкой демпфера.

Подобная фазовая траектория может быть получена за счет соответствующего выбора жесткостей , и предварительных натягов , отключающей и буферной пружин, обеспечивающего выполнения следующих условий:

  1. скорость разрыва контактов (т. А) должна быть равна заданной величине;

  2. максимальная скорость контактов (т. В) не должна превосходить;

  3. отключающая пружина должна поддерживать подвижные контакты в верхнем положении (т. С), преодолевая силу их веса с некоторым коэффициентом запаса .


^

3.2. Приведение масс механизма в фазе отключения.



Построим динамическую схему механизма, рассмотрение движения которой позволяет выбрать параметры отключающей и буферной пружины.

Динамическая модель – схематическое изображение механизма с указанием приведенных масс, приведенных сил, скоростей входных и выходных звеньев.

В качестве точки приведения возьмем точку E1 крепления подвижного контакта. Допускаем, что массами всех звеньев можно пренебречь, по сравнению с массами контактных стержней.

Тогда

, (1)

где – вес одного контактного стержня,

g – ускорение свободного падения.

кг.

^

3.3. Определение параметров отключающей и буферной пружин.



Сформулируем три условия, с помощью которых будем в дальнейшем определять параметры отключающей и буферной пружин:

на основании теоремы об изменении кинетической энергии системы первое условие можно записать в виде

, (1*)

где – сумма работ отключающей и буферной пружин,

сил веса и сил трения на участке движения OA (рис.2) до размыкания

контактов.

Поскольку буферная пружина работает лишь на участке ОА, второе условие на основании теоремы об изменении кинетической энергии примет вид

, (2*)

где – сумма работ отключающей пружины, сил веса и трения

на участке АВ от момента разрыва контактов до момента начала работы

демпфера.

Третье условие

, (3*)

где и – длины большого EO3 и меньшего O3F плеч коромысла

включения (рис.1),

= (1.2 … 1.4) – коэффициент запаса.
^

Из конструктивных соображений примем отношение плеч верхнего коромысла


,

где L и – длины большего EO3 и меньшего O3F плеч коромысла

выключателя.

Ход отключающей и буферной пружины

, (2)

где – ход в контактах.

0.022 м.

Ход отключающей пружины:

, (3)

где – полный ход контактных стержней.

м.

Величину предварительного натяга буферной пружины определяем через коэффициент: (4)

, (5)

где – предварительный натяг.

м.

Определим коэффициент предварительного натяга отключающей пружины. При этом используем следствие из условия 3*

(6)

Окончательное выражение для примет вид [1]

, (7)

где – коэффициент запаса на усилие пружин,

– сила трения в уплотнениях.

Подставляя исходные данные в (5), получим

.

Рассчитаем предварительный натяг отключающей пружины

(8)

м.

Найдем жесткости отключающей и буферной пружин:

(9)



Описанные выше условия приводят к следующему выражению для жесткости буферной пружины [1]

, (10)

где – сила трения в контакте

– сила трения подвижного контакта в уплотнении

.


^

3.4. Конструктивный расчет пружин.



Целью расчета является определение диаметра проволоки , из которой изготовляется пружина, диаметра пружины , числа ее витков n и длины.

Из условия прочности пружины определим диаметр проволоки:

, (11)

где

– индекс пружины



– наибольшая деформация пружины

– допустимое напряжение

Учитывая что , выразим как функцию от диаметра:

(12)

Рассмотрим отключающую пружину:
Таблица 2.

d, мм

3

3,5

4

4,5

5

6

7

8

, Мпа

5000

3600

2800

2200

1800

1200

900

700


здесь:



По графику найдем диаметр проволоки

d = 6.85 мм.
^

Тогда диаметр пружины


(13)

D = 41 мм.

Число витков

, (14)

где – модуль упругости при сдвиге.

n = 47 витков.

Найдем длину пружины растяжения с закрытой навивкой в ненагруженном состоянии: , (15)

где – длина одного прицепа.

м.

В нагруженном состоянии:

(16)

м.





Рис. 3. Зависимость временного сопротивления при растяжении от диаметра

проволоки для отключающей пружины.
Выполним конструктивный расчет буферной пружины:

Таблица 3.

d, мм

3

3,5

4

4,5

5

6

7

8

, Мпа

3700

2700

2100

1600

1300

900

700

500

здесь:



По графику найдем диаметр проволоки

d = 5.800 мм.

Тогда диаметр пружины



D = 52 мм.

Число витков

,

где – модуль упругости при сдвиге.

n = 5 витков.

Найдем длину пружины растяжения с закрытой навивкой в ненагруженном состоянии: , (17)


м.

Рис. 4. Зависимость временного сопротивления при растяжении от диаметра

проволоки для буферной пружины.
^

3.5. Построение фазовой траектории контактных стержней и определение

времени отключения.



Зависимость скорости контактных стержней V от их перемещения S на участке АВ от момента разрыва контактов до момента встречи коромысла со штоком демпфера строим, используя теорему об изменение кинетической энергии системы.

Конечная формула имеет вид [1]

, (18)

где – текущее значение скорости контактных стержней,

соответствующее координате

Таблица 4

, мм

55

78

101

124

147

170

193

216

239

262

285

V, м/с

1.95

2.24

2.47

2.67

2.83

2.96

3.07

3.16

3.23

3.28

3.32


Примем , (19)


где м/с.

Рис. 5. Фазовая траектория контактных стержней.

На участке ОА (рис.2) ускорение стержней будем считать постоянным. Это допущение обоснованно тем, что сила действия буферной и отключающей пружин на этом участке изменяется незначительно. При постоянном ускорении справедлива зависимость в виде [1]

(20)

с.
На участке АВ

(21)

где – длина интервала разбиения

– среднее значение скорости на i-м участке

с.
На участке ВС время торможения вычисляется по формуле, которая имеет вид [1]

, (22)

где

с.

Полное время отключения

(23)

c.
^

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВКЛЮЧАЮЩЕГО ПРИВОДА

4.1. Определение геометрических параметров привода



Для построения четырехзвенника необходимо определить параметры q, , r, p и выбрать длину кривошипа R

Примем в качестве допущения (24)

R = 0.113 м.

Зная H и задавая можно найти L

(25)

L = 0.444 м.

Исходя из соотношения и = , определим размеры

(26)

м.

Из условия равенства хорд и получим

, (27)

где (28)

м.
Обозначим параметры, определяющие конфигурацию четырехзвенника:

(29)

Области определения параметров q, r, p, из конструктивных соображений могут быть ограничены следующими пределами:

(30)

Параметр p=1.30 берется из исходных данных. Остальные параметры выберем следующим образом:

q = 1.32, , r = 0.82.

Тогда (31)

м.

(32)

м.

(33)

м.

^

4.2. Расчет кинематических передаточных функций.



Разделим дугу описываемую точкой А кривошипа О1А при переходе механизма из положения «отключено» в положение «включено» на шесть равных частей. Вычертим механизм в крайних и пяти промежуточных положениях, соответствующих им положением точки А. Затем в каждом из положений механизма определяем линейные скорости точек A,B,C,D,E,F, а также угловые скорости звеньев O1A, BC, EF.

Входным звеном в фазе включения будем считать шток двигателя, входные звенья определяются целями дальнейшего динамического анализа.

При сделанных допущениях для приведения масс к штоку двигателя, как будет показано ниже, достаточно знать передаточные функции и ,

Где

– скорость штока

– перемещение штока.

тогда

(34)

Скорость точки B будем искать с использованием плана скоростей, анализируя схему выключателя в семи положениях.

Тогда скорость точки С вычислится по формуле:

, (35)

Скорость вращения кривошипа О2А найдем через скорость точки А:

(36)

Скорость вращения коромысла ВС определится как:

(37)

Для нахождения скорости точки D воспользуемся теоремой о скоростях двух точек Абсолютно Твердого Тела:

, (38)

где

,

причем величины и были определены графически из анализа крайних положений четырехзвенника О1АВО2.

Скорости точек E и F определяются по формулам:

(39)

(40)

Зависимость между перемещением штока и углом поворота кривошипа О1А вычисляется по формуле:

(41)
Результаты расчета передаточных функций и промежуточных величин сведем в таблицу 5. Вычисления проведем для углов с шагом 10, а также для угла замыкания контактов , при котором включается в работу буферная пружина. Угол определим графически, построив функцию и отметив на графике (Рис. 6) угол

. (42)

получим , а


Рис. 7. Зависимость угла поворота коромысла EF от угла поворота

кривошипа O1А.
^
Геометрические и скоростные характеристики привода выключателя

для его семи положений от «выключено» до «включено»

Таблица 5.

























0

0.0

0

0

1.155

1.267

1.516

1.298

3.245

10.19

13.63

7.30

10

7.5

12.57

0.018

1.064

1.100

1.316

1.233

3.083

9.39

11.84

6.94

20

15.0

25.14

0.037

1.015

1.017

1.217

1.198

2.994

8.96

10.94

6.74

30

22.5

37.71

0.057

1.0

1.0

1.196

1.196

2.991

8.82

10.76

6.73

40

30.0

50.28

0.076

1.015

1.017

1.217

1.198

2.994

8.96

10.94

6.74

50

37.5

62.85

0.095

1.064

1.100

1.316

1.233

3.083

9.39

11.84

6.94

60

45.0

75.42

0.113

1.155

1.267

1.516

1.298

3.245

10.19

13.63

7.30



На Рис. 8. Показаны зависимости приведенных скоростей точек D, E и F от перемещения штока .



Рис. 8. Кинематические передаточные функции для точек D, E и F

привода выключателя.


^

4.3. Приведение сил сопротивления к штоку двигателя



Условие равенства мощности приведенной к штоку силы Q всех сил сопротивления выключателя запишем следующим образом:

, (43)

где F j - активные силы и силы трения, приложенные в j-х точках механизма;

V j - скорости j-х точек вдоль направления сил F j;

M k - моменты сил трения в k-х шарнирах;

- взаимные угловые скорости элементов, сопрягаемых в k-х шарнирах.

Разделив на V ш , получим:

, (44)

или в подробной записи:

+



. (45)

Здесь - вертикальное перемещение точки F коромысла, отсчитываемое от крайнего положения.


^

Рис. 9. Схема действующих активных сил и сил сопротивления.



При вычислении разности угловых скоростей в выражении (45) следует учитывать знак каждой из них. Подчеркнутые слагаемые включаются в сумму только в тех положениях механизма, в которых контактные стержни вошли в розеточные контакты, а точка F коромысла соприкоснулась с буферной пружиной.

На стадии проектирования моменты сил трения в шарнирах неизвестны, так что непосредственно использовать выражение (45) для определения величины Q невозможно. Однако мощность сил трения относительна невелика, что позволяет учесть ее, воспользовавшись понятием коэффициента полезного действия , который можно оценить на основании опыта создания аналогичных конструкций. Отбросив в (45) слагаемые, выражающие работу сил трения, и разделив оставшееся на , получим для каждого из семи положений механизма

(46)

Здесь и - вертикальные проекции относительных скоростей и. Коэффициент полезного действия для всех положений можно считать одинаковым, равным , в данном расчете примем . Перемещение определяется выражением

. (47)

Здесь - текущее значение угла поворота коромысла, отсчитываемое от положения «отключено».

Очевидно, что включение выключателя произойдет лишь в том случае, если работа двигателя на участке пути от начала движения до любого промежуточного положения будет не меньше работы сил сопротивления на этом же участке пути

; (48)

В начальной фазе движения для того, чтобы механизм тронулся и разогнался до некоторой скорости, движущие силы должны быть больше сил сопротивления. В дальнейшем для того, чтобы обеспечить безударное торможение, большими должны оказаться силы сопротивления.

Запишем соотношение (48) для случая следующим образом:

. (49)

Здесь k3 - коэффициент запаса (k3>1), гарантирующий включение механизма в случае непредвиденного увеличения сил сопротивления или уменьшения движущих сил по сравнению с номинальными. Величина k3 может быть взята равной 1,1 ... 1,2.

Примем k3 = 1,2.

Представим характеристику движущих сил в виде постоянной величины:

, (50)

где Рср - среднее значение силы в интервале .

После преобразований получим окончательное выражение для определения Рср:

. (51)

Получим:

З
ависимости движущих сил и приведенных сил сопротивления от перемещения штока двигателя представлены на рис. 10:


Рис. 10. Зависимости движущих сил и приведенных сил сопротивления

от перемещения штока двигателя .

^

4.4. Приведение масс



Как и в фазе отключения, при определении mпр в первом приближении можно пренебречь всеми слагаемыми, входящими в правую часть выражения (1) , кроме слагаемого, содержащего массу контактных стержней. Используя подобное допущение, получим
. (52)

П
остроим зависимость приведённой массы от перемещения штока:

Рис. 11. Зависимость приведённой массы от перемещения штока.

^

4.5. Построение фазовой траектории и расчёт времени включения привода.



Выполнение неравенства (49) при немонотонной зависимости Q(Sш) не гарантирует выполнения аналогичного условия для промежуточных положений механизма, поэтому окончательный вывод о работоспособности механизма можно сделать только на основании фазовой траектории.

Время включения будем определять, используя фазовую траекторию движения штока Vш(Sш), аналогично тому, как это было сделано для фаз отключения при определении времени t2, при прохождении контактными стержнями участка AB.

Фазовую траекторию будем строить, используя теорему об изменении кинетической энергии системы:

(53)

Отсюда выразим скорость штока:

(54)

Также построим фазовую траекторию контактных стержней :

При этом скорость контактов определяется через вертикальную проекцию относительной скорости точки Е:

(55)

а перемещение контактов связано с перемещением  точки F зависимостью:


(56)


Рис. 12. Фазовая траектория штока двигателя.





Рис. 13. Фазовая траектория контактных стержней в фазе включения.
Время включения привода определим по фазовой траектории движения штока:

(57)

где – длина интервала разбиения

– среднее значение скорости на i-м участке

с.

Полученное время включения должно удовлетворять условию:

(58)

где: - время включения.

Т.е.

То есть полученное время включения удовлетворяет наложенным ограничениям.
Окончательно, силовые и кинематические параметры, полученные при расчете включающего привода сведены в итоговую таблицу:


Силовые и кинематические параметры, полученные

при расчете включающего привода

Таблица 6

















0

0

412.6

93.43

0

2.998

0

0

10

0.018

616.5

92.22

0.574

2.978

0.057

1.710

20

0.037

824.3

91.63

0.774

2.969

0.113

2.299

30

0.057

1038

92.99

0.880

2.991

0.170

2.632

40

0.076

1225

91.63

0.941

2.969

0.227

2.793



0.095

1408

92.22

0.945

2.978

0.283

2.813

1952

60

0.113

2472

93.43

0.742

2.998

0.340

2.225


^

5. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПРИВОДА



Целью данного этапа расчетов является определение усилий во всех звеньях привода. Знание этих усилий необходимо при проектном прочностном расчете. Определение усилий выполняется лишь в одном положении механизма, характеризуемом наибольшей загруженностью привода. Таковым является положение «включено».


После полной остановки контактных стержней их сила инерции перестает действовать не коромысло EF и последнее удерживается в положении «включено» лишь за счет силы N1 со стороны тяги CD (рис. 13) и веса контактных стержней 3Gk.

Рис. 14. Схема сил, действующих на коромысло выключателя

в положении «включено».


Поскольку механизм находится в покое, силы трения отсутствуют. Составим уравнение равновесия моментов всех сил относительно оси O3.

, (59)

из которого найдем

. (60)

где



получим .

Рассмотрев коромысло привода BO2C (рис. 15), найдем силу N2, сжимающую шатун AB, и реакции R2X, R2Y в шарнире O2 . Сумма моментов вокруг точки O2 равна нулю.

Тогда ,

откуда .

N2 = 1969 H.

Далее, .

R2y = 3616 Н, R2x = 0 Н.

Т
о есть .

Рис. 15. Схема сил, действующих на коромысло привода

в положении «включено».
Примем из конструктивных соображений:




^

6. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ МЕХАНИЗМА НА ПРОЧНОСТЬ

6.1. Расчёт шарниров четырёхзвенника



Расчету на прочность подлежат наиболее нагруженные элементы привода - оси шарниров. Конструкцию шарниров будем полагать всюду одинаковой (рис. 16), принимая, что b = dш. Тогда условие прочности на смятие имеет вид

, (61)

так что

. (62)

Здесь N max - максимальное усилие, воспринимаемое данным шарниром;

- допускаемое напряжение на смятие, выбираемое из условия не

выдавливания смазки.

Рис.16. Схема шарнирного соединения.

Примем для шарниров А, В, О1, С, D = 20 МПа,

а для шарнира О2 примем = 14 МПа.

На основании формулы (62) сведём полученные данные в таблицу 7.


Результаты расчета шарниров четырехзвенника

Таблица 7


Шарнир

Nmax, H

Dш, мм

А, В

N2 = 1646

10.0

О1

N3 = 1969

5.6

О2

R2 = 3616

12.0

С, D

N1 = 590.8

9.0



^

6.2. Расчёт коромысла четырехзвенника



а


а




Р
асчёт коромысла ВО2С может быть выполнен как проектировочный. Толщина bk коромысла (Рис. 17) принимается следующей: bk = d.

Рис. 17. Расчетная схема коромысла.
Тогда высота Hk сечения а-а определяется из условия прочности на изгиб:
(63)
где:

(64)
Откуда получаем:

(65)

где = 100 МПа.

Решая неравенство (64) относительно получим:

0.03 м.


ВЫВОДЫ



В данной работе был изучен механизм и принцип работы масляного выключателя. Построены приведённые динамические модели в фазах «включено» и «выключено». В работе были определены параметры и основные характеристики привода, в том числе:

  • определена жесткость отключающей пружины. ;

  • определена жесткость буферной пружины. ;

  • определены геометрические параметры отключающей и буферной пружин: диаметр проволоки, диаметр пружины, число витков, их длины;

  • построена фазовая траектория контактных стержней. Определено время отключения привода. ;

  • определены геометрические параметры четырехзвенника и коромысла привода;

  • рассчитаны кинематические характеристики элементов и узлов привода;

  • определены приведенные силы сопротивления и подобрана характеристика двигателя;

  • построена фазовая траектория штока. Определено время включения привода. ;

  • произведен силовой расчет механизма привода и определены основные размеры некоторых его элементов: диаметры шарниров четырехзвенника, высота сечения коромысла.

Полученное в данной работе время включения привода составляет 96% от времени отключения, что соответствует предложенному типу масляного выключателя.
^

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ





  1. Слива О.К. Проектирование привода масляного выключателя.

Учебное пособие. – Челябинск: ЧПИ, 1985. – 40 с.

  1. Пономарев С.Д. и др.

Расчеты на прочность в машиностроении. – М.: Машгиэ, 1958. – 974 с.

  1. Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Ф.

Курс теоретической механики. Т.II. – М.: Наука, 1979. – 544 с.

  1. Орлов П.И.

Основы конструирования. T.I. – М.: Машиностроение, 1977. – 623 с.

  1. Степин П.А.

Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1983. – 303 с.


Скачать файл (7411 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации