43. Предварительная оценка масс и структуры энергозатрат машин

Внешними показателями той или иной технологической машины являются - ее масса и структура энергопотребления. Поэтому уже на этапе разработки технического предложения необходимо согласование указан­ных показателей с компетентными представителями.

Предварительная оценка масс звеньев производится по вероятност­ным оценочным показателям, когда основные размеры звеньев и материа­лы известны. Например, массу рычага в первом приближении можно счи­тать равномерно распределенной по длине, интенсивность распределения массы q = 30 кг/м [20]. Зубчатые колеса можно считать однородными ци­линдрами с известным диаметром и толщиной, а массу крупногабаритных колес - таких, как маховик, считать равномерно-распределенной по ободу. По функциональному назначению машины можно оценить массы ползу­нов и станины; последнюю можно также брать в частях от масс подвиж­ных звеньев машины.

42. Рассмотрим вопрос об определении массы махового колеса.

Момент инерции махового колеса, приведенный к главному валу машины, получают из соотношения (6.16). Поскольку главный вал обычно вращается с небольшой скоростью, то маховик способен накапливать не­обходимое количество энергии (Т_тах) лишь при значительной массе. По­этому конструируют его так, чтобы основную массу сосредоточить по ободу (ступица и обод, соединенные спицами). Тогда, задаваясь средним диаметром обода D_cp, получают массу маховика приблизительно равной

4 J

mmax » -f^. (6.17)

^DCp

По указанным причинам масса т_тах обычно получается слишком большой. Чтобы массу маховика уменьшить, его размещают на более бы­строходном валу (например, на валу приводного электродвигателя). С уче­том того, что при этом маховик должен накапливать ту же энергию (запас энергии машины измениться не должен), получим:

т = ^Jmax ' ^Сг.е. = ^J max^С

'^max 2 2 ^.

Отсюда момент инерции маховика на более быстроходном валу:

J * = J

^и max ^и max

2

2

w J U

где U - передаточное отношение от вала маховика к главному валу.

И масса m_max, и габариты D*_cp маховика на новом валу могут ока­заться вполне приемлемыми. В противном случае, с помощью передач пришлось бы для маховика организовать еще более быстроходный вал.

Получив, таким образом, массу маховика, массу машины предвари­тельно оцениваем как сумму масс подвижных и неподвижного ее звеньев.

Энергопотребление машин складывается из двух основных частей, определяемых с помощью диаграммы энергомасс.

1. Энергия, накапливаемая звеньями при разбеге машины.

2. Энергия, затрачиваемая на преодоление полезных сил в техноло- гическом цикле А_псц..

Первая часть определяется как максимум энергии T_max, вторая частично рассеивает эту часть и опеделяется работой полезных сил в цикле (А_{п с ц}).

Величина А_Пссц определялась нами ранее при изложении методики выбора приводного электродвигателя. Величина работы А_дв определяется там же и используется при расчете энергопотребления из сети:

Адв [ Дж ] Г кВт • час"

цикл

60² • 10³

^Q ,2