ПТМ Семинар упр-N3 (F12500) (Семинары), страница 2

Чем больше длина барабана, тем больше плечо и изгибающиймомент, приходящийся на тихоходный вал редуктора. Можно увеличить диаметрбарабана, сократится число рабочих витков zp и уменьшится длина барабана, ногр ∗бувеличится вращающий момент на тихоходном валу ( =). Окончательное2решение по определению диаметра барабана принимают после того, как будетрассчитана радиальная (консольная) нагрузка на тихоходном валу редуктора исопоставлена с допускаемой.3.4. Расчет (предварительный) частоты вращения барабана.∗∗10002∗8∗1000∕б === 34,34мин−1 .(б + к )(140+8,3)3.5.

Расчет (предварительный) передаточного отношения редуктора.1335I вариант: = н/ == 38,9.бнII вариант: =/б34,34900=34,34= 26,2.Наибольшие передаточныечислатиповых редукторовUmax= 40Umax= 31,5Umax= 60Umax= 125Umax= 315Выписка из каталогаЦ2У-1008;10; 12,5;16; 18;20; 22,4; 25; 28;Ц2У-12531,5; 35,5; 40Ц2У-160Таблица 1Тип редуктораДвухступенчатый цилиндрическийКоническо-цилиндрическийЧервячный глобоидныйПланетарный двухступенчатыйВолновойТаблица2F=4000 HТН=250 НмВес-35 кгF=5600 HТН=500 НмВес-53 кгF=8000 HТН=1000 Нм Вес-95 кгТаблица3Ц3У-16045,50,56,F=8000 HТН=1000 Нм Вес-106 кг63, 80,100,Ц3У-200F=11200 H ТН=2000 Нм Вес-186 кг125,160,200Ц3У-250F=16000 H ТН=4000 Нм Вес-335 кгРедуктор - Ц2У-100 (Ц - цилиндрический, 2- двухступенчатый, У – универсальный,100 –межосевое расстояние в мм).

Ц3У-160 (Ц - цилиндрический, 3- трехступенчатый, У –универсальный,160 – межосевое расстояние в мм).Передаточное число округляют до ближайшего стандартного значения.Стандартные редуктора – это покупные изделия. Они выпускаются заводамисерийно. Их продукция представлена в соответствующих каталогах, где приводятсиловые, кинематические параметры, габаритные и присоединительные размеры.В качестве примера рассмотрим один из вариантов каталога, приведенного в атласеПТМ [2].5Расчет механизма подъема, упр. №3.2020Выбираем редуктор двухступенчатый цилиндрический Ц2У (лист 16, стр.24, [2]). Иззначений таблицы 1 нам ближе всего u=25 и u=40. Округлять u можно в меньшую и вбольшую сторону, желательно брать ближайшие значения, но при этом необходимоучесть следующее. ∙ ∙б нб бРасчет мощности по моменту зависит от частоты вращения барабана ст = ∗9550∗η= 9550∗η,б =н, н = б ∗ . б , б - где соответственно момент и частота вращения барабана.Так как двигатель уже выбран, известна номинальная скорость (н ) и номинальная мощность ,то при выборе типового редуктора, округляя передаточное отношение в меньшую сторону достандартного, увеличиваем частоту вращения барабана б = н, скорость подъема груза итребуемую мощность двигателя ст =( +)∙ф60000 ∙.

Поэтому, передаточное отношение округляют вменьшую сторону, если двигатель недогружен, и в большую сторону, если двигатель загруженполностью. У асинхронных двигателей частота вращения мало зависит от внешней нагрузки (ст ),поэтому увеличивается момент ст , но номинальная частота вращения н двигателя не меняется.Ранее в разделе 1 выбран электродвигатель большей мощности, чем требуется, т.е.электродвигатель недогружен, поэтому округляем передаточное отношение до стандартного вменьшую сторону.

Далее уточним передаточное число редуктора двухступенчатогоцилиндрического (Ц2У) 35,5 или 40.3.6. Расчет фактической скорости вертикального перемещения груза.(б + к )∗ нф =,∗∗1000I вариант: ф =(140+8,3)∗13352∗40∗1000(140+8,3)∗900= 7,774м/мин. ф =(140+8,3)∗13352∗35,5∗1000= 8,76м/мин.II вариант: ф == 8,39м/мин.2∗25∗1000Допустимая погрешность вертикального перемещения – 10 %.ф −∆ =∗ 100%.I вариант: ∆ =II вариант: ∆ =8,76−888,39−88∗ 100% = 9,5%.∗ 100% = 4,87%.Проверка по мощности:I вариант: ст =( +)∙ф=60000 ∙( +)∙фП вариант: ст =60000 ∙(12500 +375)∙8,76== 2,19кВт.

ст =60000 ∙0,86(12500 +375)∙8,3960000 ∙0,86( +)∙ф60000 ∙=(12500 +375)∙7,77460000 ∙0,86= 1,94кВт.= 2,09кВт.При использовании рекомендации необходимо учитывать, что возможна перегрузка двигателя на5% и двигатель может быть недогружен по мощности до 30%.При u=40, ф = 7,774м/мин, ст =1,94 кВт –двигатель недогруженПри u=35,5, ф = 8,76/мин, ст =2,19 кВт –двигатель перегружен на 4,3%, поэтому могут бытьрассмотрены оба редуктора. Выбираем два варианта редуктора по передаточному числу:вариант I- редуктор u=40, вариант II -редуктор u=25.3.7.

Выбор редуктора по моментуРедуктор выбирают по вращающему моменту. Так как режим переменный, то егоучитывают, введя коэффициент долговечности КHG. Его определяют с учетомгипотезы линейного суммирования усталостных повреждений, приводя6Расчет механизма подъема, упр. №3.2020кратковременный переменный режим нагружения к постоянному, при котором суммаусталостных повреждений будет такая же, как и при действующей нагрузке.THЕ =KHG*Tmax, = ∗3∑,KHG-коэффициент долговечности,KHE-коэффициент эквивалентности (учитывает режим работы механизма),NHG-базовое число циклов нагружений ([1], раздел 1.9),NΣ –число циклов нагружений за весь срок службы зубьев зубчатого колеса, наиболеенагруженного (тихоходная шестерня).

Приводим коэффициент долговечности к шестерне.Расчет зубчатой передачи ведут по шестерне, она является наиболее нагруженным звеном, так какимеет наибольшее число циклов нагружения.н∑ = ∑ ∗ 60 ∗ т ∗ т , т =I вариант: N∑ = 4000 ∗ 60 ∗133540II вариант: ∑ = 4000 ∗ 60 ∗, ∑ = ∑ ∗ 60 ∗н∗ т .∗ 5,24 = 4,197 ∗ 107 .900∗ 4,4 = 3,8 ∗ 107 .25uТ можно определить приблизительно по формуле т = 0,88 (рис. 3).I вариант: uред=40, uТ=6,3.II вариант: uред=25, uТ=4,4.КНЕ=0,5 (табл. 1).Для типовых двухступенчатых редукторов Ц2У базовое число циклов нагруженийNHG=20*107 (с.20, [1]),I вариант: = 0,5 ∗4,197∗10 73П вариант: = 0,5 ∗20∗10 733,8∗10 720∗10 7= 0,3,= 0,29Коэффициент долговечности не должен быть менее 0,5 (вспомнить кривые усталости), поэтомупри последующих расчетах принимаем КHG = 0,5.Расчет максимального момента Tmax при максимальной силе натяжения каната .( + )6944,44(140+ 8,3) = б к ∗ =∗ 1=531 Нм.2∗η бар2∗0,97∗1000THЕ =KHG*Tmax=0,5 * 531=265,5 мм.Для обоих вариантов подходит редуктор Ц2У-125 с номинальным вращающиммоментом на тихоходном валу 500 Нм.3.8.Проверка редуктора на способность выдерживать консольную нагрузку (рис.3).Установка барабана возможна по схеме на рис.3 или на рис.4.

Но так как допустимаярадиальная (консольная) нагрузка на выходном валу, указанная в каталоге, не должнабыть более 5600 Н, то необходимо рассчитать действующую нагрузку и сравнить ее сдопустимой для варианта на рис.3.Расчет подшипников и тихоходного вала редуктора выполнен с учетом номинальнойрадиальной нагрузки, приведенной в каталоге.Допускаемая консольная нагрузка ограничивается долговечностью подшипников тихоходного валаредуктора и изгибной прочностью вала.

Место приложения этой нагрузки является серединаконцевого конического участка. При сматывании каната с барабана нагрузка сосредотачивается на7Расчет механизма подъема, упр. №3.2020расстоянии 5Р от конца барабана без реборды (вблизи крепления конца каната на барабане).Поэтому действующую нагрузку необходимо привести к середине концевого конического валаредуктора.

Приведение выполняют, составляя уравнение изгибающих моментов с учетомфактических размеров редуктора, получено условие:Fном≥ ∙ + 0,25 .Из рис.3 следует: lF= l3-l+Lб-5p.l3=206мм,l=110мм,B=180мм,Lб=220мм, p=9,5мм.Все размеры приведены в атласе по ПТМ [2] на лист 18, стр.26; лист 16, стр.24)lF=206-110+220-5*9,5=268,5мм.В формуле приведен коэффициент KHE, так как по максимальной силе расчитывают незубчатую передачу, а подшипники и валы (методика расчета другая).268,5Fном≥ ∙ + 0,25 = 6944,44∙ 0, 5∙ ( 180 +0,25)=6047,5 H>5600H.В соответствии с данными каталога Fном=5600 Н, редуктор Ц2У-125 не пригоден,если барабан размещен консольно (рис.3).

Возможно использовать редуктор Ц2У,если сконструировать барабан с двумя опорами (рис.4). Но эта конструкция болеесложная и более дорогая.4. Второй расчет.4.1. Анализ полученных результатов с целью оценки возможности применения схемыустановки барабана по рис.3.1. Можно, ничего не меняя, подобрать редуктор, в котором FHОМ>6047,5 H, например,Ц2У-160 (FHОМ=8000Н).

Редуктор Ц2У-160 дороже и тяжелее, будет иметь большойзапас по моменту (ТН=1000 Нм) на тихоходном валу. Целесообразно увеличить диаметрбарабана и уменьшить его длину (высота подъема та же), тогда уменьшаем плечо lF иконсольную нагрузку.2. Можно взять другой тип редуктора (например, червячный, если режим нагруженияне выше 4М).3. Можно не меняя тип редуктора увеличить диаметр барабана, тогда уменьшаетсяразмер lF, но при этом увеличится и момент.