BOOKA_RPZ (ТНУ 05-05), страница 2

z – число зубьев колеса (z=109)

- закручивающий момент

- коэффициент перегрузки,

;

n=4...10 – число пружин (n=6);

а – коэффициент, зависящий от пружин, а=1.42;

Условие прочности пружины:

где F – расчетная нагрузка, D и d – диаметры,

Расчетная нагрузка

,

условие выполняется.

1. Расчет тормоза.

4.13.1. Основные характеристики.

В качестве тормоза будет использоваться дисковый тормоз с пружинным замыканием и электромагнитным приводом. Тормоз устанавливается на быстроходный вал.

КПД при подъеме:

- обратный КПД,

Грузовой момент на валу тормоза:

Требуемый минимальный момент тормоза ,

где - коэффициент запаса торможения.

Примем число пар поверхностей трения i=2, сухую работу тормоза, коэффициент трения f=0.42,

внешний радиус дисков трения (из конструктивных соображений) ,

внутренний радиус дисков трения (из конструктивных соображений) ,

средний радиус поверхности трения

требуемое осевое усилие:

Допускаемое давление на рабочих поверхностях фрикционных обкладок:

Начальный отход колодок от барабана.

.

Наибольший отход колодок от барабана.

.

4.13.2. Расчёт пружины сжатия тормоза.

Напряжение кручения в пружине.

- характеристика пружины;

D_пр = 45мм – диаметр пружины;

d – диаметр проволоки;

- коэффициент кривизны.

Принимаем [] = 750 МПа. Тогда при С = 6 и k = 1.25 получим

Осадка одного витка пружины в основном под действием силы.

,

где G = 810⁴ Mпа – модуль упругости второго рода для стали.

Шаг витков пружины.

Округляют до 0.25 мм.

Принимаем t = 11.25 мм.

Свободная длина пружины по условию устойчивости.

.

Тогда число рабочих витков.

,

Принимаем z = 23.

Свободная длина пружины.

Рабочая длина пружины при обеспечении номинального момента тормоза.

1. Расчет электромагнита постоянного тока для дискового тормоза.

Потребная осевая сила электромагнита

Основные параметры:

;

;

;

.

Магнитная постоянная: .

Площадь воздушного зазора между корпусом электромагнита и якорем:

Индукция электромагнитного поля в воздушном зазоре:

Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре:

Необходимое количество ампер-витков для создания магнитного потока:

Площадь поперечного сечения катушки электромагнита:

→ не меняем, .

1. Расчет подшипников тихоходного вала тельфера.

В качестве опор используем подшипники шариковые радиальные однорядные с уплотнением серии 180314 по

ГОСТ 8338-75.

Их основные параметры:

Определение реакций в опорах.

Угол зацепления тихоходной ступени ;

угол наклона зубьев ;

делительный диаметр тихоходной шестерни ;

делительный диаметр тихоходного колеса ;

окружная сила ;

осевая сила ;

радиальная сила ;

половина силы груза .

Расчетная схема:

1 схема.

2 схема.

Рассмотрим приложение нагрузки от груза к крайней правой точке барабана.

Рассчитаем опору А, для которой:

Максимально длительно действующая на подшипник радиальная сила:

Максимально длительно действующая на подшипник осевая сила:

Частота вращения вала ; ; требуемая долговечность подшипников .

Предварительно принимаем подшипники шариковые радиальные однорядные с уплотнением серии 180314.,

,

.

Отношение и:

.

Эквивалентная динамическая нагрузка:

Расчетная долговечность при :

,

поэтому намеченный подшипник подходит.

Рассчитывать опору В, для которой:

Максимально длительно действующая на подшипник радиальная сила:

Максимально длительно действующая на подшипник осевая сила:

Частота вращения вала ; ; требуемая долговечность подшипников .

Предварительно принимаем подшипники шариковые радиальные однорядные с уплотнением серии 180314.,

,

.

Отношение и:

.

Эквивалентная динамическая нагрузка:

Расчетная долговечность при :

,

поэтому намеченный подшипник подходит.

Рассмотрим приложение нагрузки от груза к крайней левой точке барабана.

Рассчитаем опору А, для которой:

Максимально длительно действующая на подшипник радиальная сила:

Максимально длительно действующая на подшипник осевая сила:

Частота вращения вала ; ; требуемая долговечность подшипников .

Предварительно принимаем подшипники шариковые радиальные однорядные с уплотнением серии 180314.,

,

.

Отношение и:

.

Эквивалентная динамическая нагрузка:

Расчетная долговечность при :

,

поэтому намеченный подшипник подходит.

Рассчитывать опору В не будем, т.к. из схемы видно, что она как и в первом случае имеет меньшие эквивалентные нагрузки.

5. Расчет механизма передвижения груза.

5.1. Расчет ходовых колес.

5.1.1. Вес механизма:

1. Колеса одноребордные, 2 колеса ведущие, контакт точечный, материал колес – сталь 75.

1. Наибольшая нагрузка на колесо:

Контакт колеса с рельсом: точечный.

1. Предварительный диаметр колеса. Для стальных колес при точечном контакте:

; D_K=160 мм

1. Контактное напряжение для стального колеса при точечном контакте:

, где m=f(r₂/D_K)

r₂ – радиус головки рельса,

D_K – диаметр колеса;

D_K=160 мм, r₂/D_K=1;

- коэффициент, зависящий от отношения радиусов.

F_HE – эквивалентная сила

 - коэффициент эквивалентности

35750.921.075=3535.675 Н

1. Допускаемое контактное напряжение.

коэффициент, учитывающий уменьшение средней частоты вращения в периоды неустановившегося движения (среднестатистическое значение).

Условие выполняется.

5.2. Выбор электродвигателя.

1. Мощность при установившемся движении.

, где n_с – синхронная частота вращения электродвигателя. n_с=1000 об/мин.

Нам подходит электродвигатель 4А56А4Е2У1,2 со встроенным тормозом.

Характеристики :

Р_н=0.12; n_H=1360;

1. Частота вращения колеса.

=119.4 об/мин;

1. Передаточное отношение привода.

1. КПД редуктора.

1. Время пуска.

, если с целью достижения максимальной производительности принять [a]=0,3.

Тогда:

1. КПД механизма передвижения.

1. Приведенный момент инерции при пуске.

1. Ускорение при пуске.

1. Выбор редуктора.

1. Максимальный крутящий момент на тихоходном валу.

Номинальный крутящий момент:

Модуль зацепления:

КПД редуктора:

Передаточное число редуктора:

.

Выбираем редуктор одноступенчатый цилиндрический. Расчет основных параметров ведем на ЭВМ (см. рис. 5).

1. Расчет открытой зубчатой передачи.

1. Предварительное значение межосевого расстояния.

1. Уточненное значение межосевого расстояния.

1. Ширина зубчатого венца.

1. Нормальный модуль зубчатых колес.

5.4.5. Суммарное число зубьев.

1. Числа зубьев колеса и шестерни.

1. Определение геометрических параметров передачи.

Делительные диаметры:

Диаметры вершин:

Диаметры впадин:

1. Расчет подшипников тихоходного вала.

На тихоходном валу редуктора устанавливаем шариковые радиальные однорядные подшипники серии 208 и 220 по ГОСТ 8338-75.

Рассчитаем подшипник серии 208, как самый нагруженный.

Основные параметры:

Определение реакций в опорах.

Угол зацепления тихоходной ступени ;

угол наклона зубьев ;

делительный диаметр тихоходной шестерни ;

делительный диаметр тихоходного колеса ;

окружная сила ;

осевая сила ;

радиальная сила ;

Максимально длительно действующая на подшипник сила:

Радиальная нагрузка:

Осевая нагрузка пренебрежительно мала, поэтому

Отсюда

Эквивалентная динамическая нагрузка:

Расчетная долговечность при :

,

поэтому намеченный подшипник подходит, а, значит, походит и подшипник серии 220.

1. Расчет металлоконструкции.

1. Основные параметры.

Главную балку выполняют из двутавра.

Высота h ≥ L/20.

Для облегчения балки можно увеличить высоту на 75%

Балка двутавровая стальная горячекатанная (по ГОСТ 8239-72).

№ балки – 20.

Для расчета необходимо найти параметры эквивалентного сечения.

Высота эквивалентного сечения:

Подвижная нагрузка от колеса:

Высота колонны:

Диаметр колонны:

Толщина стенки колонны:

Момент инерции колонны:

6.2. Проверка статического прогиба:

Расчетная длина стрелы:

Расстояние между подшипниками:

Прогиб:

6.3. Определение веса:

Вес стрелы:

Координаты центра тяжести стрелы:

Вес подвижной колонны:

1. Проверка времени затухания колебаний:

Приведенная масса:

Жесткость:

Период собственных колебаний:

Логарифмический декремент затухания:

Начальная амплитуда:

Время затухания колебаний: