Определение основных параметров пружинных импульсно-силовых узлов ручного механизированного инструмента

Контрольная работа - Физика

Другие контрольные работы по предмету Физика

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

  3. 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.

  1. Проверяем правильность предварительной оценки индекса пружины

Индекс соответствует ранее выбранному.

  1. Определяем число рабочих витков:

где

- осевое перемещение торцов пружины м.,

- модуль сдвига , кгс/мм2.

  1. Полное число витков

  1. Длина пружины, сжатой до соприкосновения соседних рабочих витков

мм

  1. Минимальны зазор между витками при максимальной рабочей нагрузке на пружину

мм

  1. Шаг пружины при максимальной рабочей нагрузке на пружину

мм

  1. Шаг пружины в рабочем состоянии (шаг навивки)

мм

  1. Длина пружины в свободном состоянии

мм

  1. Приблизительное количество проволоки, необходимое для изготовления пружины

мм

  1. Приблизительная масса пружины

кг

  1. Потенциальная энергия, накапливаемая пружиной за ход сжатия

кгсмм

Жесткость пружины, продольная

кгс/мм

  1. Удельная энергия пружины

(кгсмм)/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

случай2-ой расчетный случай3-ий расчетный случайПараметры определяющие кинематику и динамику движения твердого тела, м/с2,32,52,6, кг11,39,68,8, с0,05880,05880,0588, м/с239,1142,5244,22, м.0,06760,07350,0764, м30,00150,00120,0011, кН/м373,8278,478,4, Н441,9408,2389,1, Нм303030, Вт1020,51020,51020,5Геометрические параметры твердого тела, мм918682, мм230210206Расчетные параметры пружин555, мм283032, мм666,52,5454,567, мм244448,8, мм0,360,230,2, мм6,368,237,7, мм8,769,749,03, мм30,950,956,4, мм39,560,366,0, кг0,0870,240,23, кгсмм324,3299,4285,6, (кгсмм)/кг372828782195Вывод

 

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.