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
- Из конструктивных соображений, принимаем средний диаметр пружины
мм.
- 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.
- Проверяем правильность предварительной оценки индекса пружины
Индекс соответствует ранее выбранному.
- Определяем число рабочих витков:
где
- осевое перемещение торцов пружины м.,
- модуль сдвига , кгс/мм2.
- Полное число витков
- Длина пружины, сжатой до соприкосновения соседних рабочих витков
мм
- Минимальны зазор между витками при максимальной рабочей нагрузке на пружину
мм
- Шаг пружины при максимальной рабочей нагрузке на пружину
мм
- Шаг пружины в рабочем состоянии (шаг навивки)
мм
- Длина пружины в свободном состоянии
мм
- Приблизительное количество проволоки, необходимое для изготовления пружины
мм
- Приблизительная масса пружины
кг
- Потенциальная энергия, накапливаемая пружиной за ход сжатия
кгсмм
Жесткость пружины, продольная
кгс/мм
- 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.