8. Проверочные расчеты проектируемого привода

8.1 Уточненный силовой расчет и проверка правильности выбора электродвигателя

Так как по условию задан режим работы – частые пуски при постоянной скорости вращения, то при правильном выборе двигателя должны выполняться следующие условия:

, где

M_п – пусковой момент двигателя

M_н – номинальный момент двигателя

, – уточненные статический и динамический момент нагрузки, приведенные к валу двигателя, соответственно.

Статический момент:

, где

_подш – КПД подшипников

_подш =0,98

_ц – КПД цилиндрических прямозубых передач

, где

f – коэффициент трения

f = 0,06 для колес из закаленной стали

_ – коэффициент перекрытия

_ = 1,5

с – коэффициент нагрузки

, где

F – окружная сила

.

Найдем момент на колесе выходного вала:

Нּмм

Формула для нахождения момента на других колесах с учетом потерь на трение в зацеплении и в подшипниках:

Найдем КПД всех элементарных передач. Расчет будем вести от выходной пары.

Табл. 8.1. Расчет КПД элементарных передач

Элементарная пара Параметр	I	II	III	IV	V	VI
i	2.82	2.82	2.82	2.82	2.82	2.82
М	8.67	23.08	62.64	170.7	466	1275
F	0.6	1.6	4.35	11.85	32.4	88.54
c	4.55	3.25	1.61	1.23	1.08	1.03
ηцi	0.949	0.963	0.982	0.986	0.988	0.988

Найдем общий КПД редуктора:

Приведенный к валу двигателя уточненный статический момент:

(Нּмм) < M_ном

По статическому моменту двигатель выбран правильно.

Динамический момент:

, где

ε – требуемое угловое ускорение вала двигателя

, где

ε_н – требуемое угловое ускорение нагрузки

J_пр – приведенный к валу двигателя момент всего ЭМП, кгּм²

, где

J_р – момент инерции вращающихся частей двигателя,

J_р=7,5ּ10^-6 кгּм²

J_н – момент инерции нагрузки,

J_н = 0.5 кг·м²

J_рпр – приведенный момент инерции ротора

Момент инерции каждого звена:

, где

d – диаметр звена

b – толщина звена

ρ – плотность, г/см³

ρ =7,85 г/см³

Т абл. 8.2. Расчет момента инерции каждого звена

Колесо/ шест. Параметр	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
d	10.2	28.8	10.2	28.8	10.2	28.8	10.2	28.8	10.2	28.8
b	7.5	6.6	7.5	6.6	7.5	6.6	7.5	6.6	7.5	6.6
Jּ10-8	6.25	349.9	6.25	349.9	6.25	349.9	6.25	349.9	6.25	349.9

(Нּмм)

(Нּмм) < 25.5(Нּмм)

Проверка выполняется, т. е. по динамическому моменту двигатель выбран правильно.

8.2. Проверочные расчеты на прочность

Проверка прочности зубьев на контактную и изгибную прочность.

Контактные напряжения, действующие на зубчатые колеса

,

изгибные напряжения, действующие на зубчатые колеса

, где

i₁₂ – передаточное отношение ступени

M₂ – момент на колесе

a – межосевое расстояние

b – ширина зубчатого колеса

Т.к. ширина колеса меньше ширины шестерни, то при расчетах на прочность используем ширину колес b = 6,6 мм

K – коэффициент расчетной нагрузки

K_конт = K_HVK_Hβ при расчете на контактную прочность

K_изгибн = K_FVK_Fβ при расчете на изгибную прочность

K_HV, K_FV – коэффициент динамической нагрузки

K_FV =1,2

K_Fβ, K_Hβ – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине зуба

K_Fβ =1,05, т.к. колеса расположены между опорами [1]

K_изгибн = K_FVK_Fβ = 1,2ּ1,05 = 1,26

K_конт = K_HVK_Hβ = 1,1ּ1,03 = 1,13

(Е₁ = E₂ = 2,1ּ10⁵ МПа для материалов шестерни и колеса)

- коэффициент формы зуба

-коэффициент, для прямозубых колес =1.4

Проверку ведем для наиболее нагруженной ступени редуктора

Проверка на контактную прочность:

(МПа)

МПа

МПа

, т.е. зубчатые колеса удовлетворяют условиям контактной прочности

Проверка на изгибную прочность:

=141.8 (МПа)

МПа

МПа

, т.е. зубчатые колеса удовлетворяют условиям изгибной прочности

Проверка прочности зубьев на контактную и изгибную прочность при кратковременных перегрузках.

Проверка на контактную прочность:

, где:

K_пер – коэффициент перегрузки

условие выполняется для колеса и для шестерни

Проверка на изгибную прочность:

, где:

условие выполняется для колеса и для шестерни

Литература

1. Ю.А. Кокорев, В.А. Жаров, А.М. Торгов, Расчет электромеханического привода. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1995, 132 с.

2. Элементы приборных устройств. Курсовое проектирование. Под ред. Тищенко О.Ф. Высш. Школа. 1978, ч.1, ч.2.

3. Элементы приборных устройств. Под ред. Тищенко О.Ф. Высш. Школа. 1982, ч.1, ч.2.

4. Т.И. Виляевская, Е.В. Веселова, Методические указания по выполнению домашнего задания «Проектирование опор вала передач» по курсу «Элементы приборных устройств».

5. Е.В. Веселова, Н.И. Нарыкова, Расчет и конструирование валов и осей приборов. Учебное пособие по курсовому проектированию по курсу «Элементы приборных устройств». Под ред. Тищенко О.Ф. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1980, 46 с.