Исследование основных статических, кинематических и динамических параметров привода подъёмного электромеханического устройства

Оглавление
Задание 2
1. Статический расчет 4
2. Кинематический расчет 8
3. Динамический расчет 11
3.1. Определение кинетической энергии механизма. 11
3.2. Определение углового ускорения барабана и вала двигателя. 14
3.3. Определение углового ускорения барабана и вала двигателя, применяя общее уравнение динамики 16
3.4. Определение углового ускорения барабана и вала двигателя применяя уравнение Лагранжа 2-го рода 18
4. Определение натяжений в ветвях каната с учетом сил инерций 20
5. Мощность на валу двигателя в период установившегося движения 22
Выводы 23
Список литературы 24

1. Статический расчет
Определяем вес блоков, барабана и тормозного шкива по формуле:
Gm*g,
Где m – масса;
g – ускорение силы тяжести.
G_гр m_гр*g2500*9,824500 Н;
G_пб m_пб*g15*9,8147 Н;
G_сб m_сб*g25*9,8245 Н;
G_б m_б*g60*9,8588 Н;
G_тш m_тш*g12*9,8117,6 Н.
Вычерчиваем схему полиспаста и проставляем действующие силы (Рис 1.2).

Рис.1.1. Силы действующие на механизм.
Рассмотрим равновесие подвижного блока (Рис. 1.2).

Рис.1.2. Силы действующие на подвижный блок
Составим уравнение равновесия:
〖m_A (F_k )0〗; S_2*(R_1r_1 )-G_гр*R_1-G_пб*R_10
Находим:
S_2(G_гр*R_1-G_пб*R_1)/((R_1r_1 ) )(24500*0,22147*0,22)/(0,220,12)15948,06 Н.

〖F_kz0; S_1S_2-G_гр-G_пб 〗0
Находим:
S_1-(S_2-G_гр-G_пб )-(15948,06-24500-147)8698,94 Н.
Рассмотрим равновесие неподвижного блока (Рис. 1.3).

Рис.1.3. Силы действующие на неподвижный блок
Составим уравнение равновесие относительно центра блока:
〖m_О2 (F_k )0〗; S_3*r_2-S_1*R_20
Находим:
S_3S_1*R_2/r_2 8698,94*0,230/0,14014291,12 Н.
Сила натяжения каната на барабане будет равна:
S_314291,12 Н.
Находим момент на барабане:
М_бS_3*R_б14291,12*0,2203144,05 Нм.
Находим реакции в опорах.
Рассмотрим равновесие неподвижного блока.
〖F_kz0; S_1G_нб 〗-N_нбz0
N_нбzS_1G_нб8698,94245 8943,94Н.
〖F_kx0; S_3 〗-N_нбx0
N_нбxS_314291,12 Н.
Находим силу реакции опоры действующую на неподвижный блок:
N_нб(N_нбx2N_нбz2 )(1/2)(〖8943,94〗2〖14291,12〗2 )(1/2)16859,13 Н.
Рассмотрим равновесие барабана.
〖F_kz0; G_б 〗-N_бz0
N_бz588 Н.
〖F_kx0; S_3 〗-N_бx0
N_бxS_314291,12 Н.
Находим силу реакции опоры действующую на барабан:
N_б(N_бx2N_бz2 )(1/2)(〖588〗2〖14291,12〗2 )(1/2)14303,21 Н.
Находим усилие прижатия тормозных колодок к барабану.
Момент на валу двигателя:
М_двМ_б/i3144,05/2,81122,88 Нм
Условие равновесия тормозного шкива:
М_двМ_тш-М_тр
Момент сил трения:
М_трF_тр*D_тш/2
где сила трения равна:
F_трN*f
где N – сила нормального давления;
f – коэффициент трения.
NQ
где Q – сила прижатия колодки к тормозному шкиву, тогда:
Q(2*М_дв)/(D_тш*f)(2*1122,88)/(0,12*0,2)93573,33 Н.
Данные расчета сводим в таблицы:
Натяжение каната, Н Сила прижатия, Н
S_1 S_2 S_3 Q
8698,94 15948,06 14291,12 93573,33

Реакции в опорах, Н
N_нбz N_нбx N_нб N_бz N_бx N_бx
8943,94 14291,12 16859,13 588 14291,12 14303,21

Моменты , Нм
М_б М_дв М_тш
3144,05 1122,88 1122,88

Выводы
В результате исследований выполненных в данной работе, мы на практике научились применять законы статики, кинематики и динамики.
В первой части работы были вычислены следующие параметры :
• Натяжение каната в отдельных его ветвях;
• Реакции опор барабанов;
• Момент на барабане;
• Усилие прижатия тормозных колодок.
Во второй части работы провели кинематический анализ механизма. Определили при установившемся движении груза скорости каната, блоков, барабана и тормозного шкива. Также определили зависимость между скоростями движения различных участков механизма и перемещением соответствующих узлов.
В третей части работы произвели динамический расчет механизма, в результате чего определили кинетическую энергию механизма. Определили угловое ускорение барабана и двигателя тремя способами.
Определили натяжения в ветвях каната с учетом сил инерций и сравнили полученные данные с данными рассчитанными при статическом нахождении механизма.