8-Расчёт винтовой передачи (1037505)
Текст из файла
Расчёт винтовой передачиРеализовать подъём камеры можно двумя схемами.1) подъём гайки за счёт вращения винта,2) вертикальное перемещение винта при вращении гайки.Схема 2 с перемещением винта обладает рядом недостатков:- большие габариты,- увеличение массы поднимаемого объекта на величину массы винта.Поэтому рекомендуется использовать первую схему.Расчет механизма подъёма вакуумной камеры включает в себя расчет винтовой передачии подбор электродвигателя.
В курсе «Детали машин» есть соответствующие разделы.Верхнее положениеLLНижнее положениеСхема 1.Схема 2.Принимаем:- высота подъёма вакуумной камеры L = 500 мм,- масса вакуумной камеры m = 50 кг,Требуется:1) определить размеры винта, высоту гайки;2) подобрать электродвигатель.Решение1. Материалы и термообработка. Передача относится к числу редко работающих. Гайка выполненаиз стали СтЗ. Винт выполнен из горячекатаной стали 45. Для нее предел текучести σT = З60 МПа2. Допускаемое удельное давление в витках резьбы [p] = 16 МПа (см. табл. 1).Таблица 1Значения допускаемого давления в витках резьбы передачи винт - гайка скольжения [р]Материалы[р], МПаНе закаленная сталь - серый чугун5Не закаленная сталь - бронза9Закаленная сталь – бронза, антифрикционный чугун12Сталь - сталь163.
Коэффициент высоты метрической резьбы H1 / p = 0, 54, угол наклона рабочей стороныпрофиля γ= 30° (см. табл. 2).Таблица 2Значения коэффициента высоты резьбы и угла наклона рабочей стороны профиля резьбыУгол наклона рабочей стороныКоэффициент высоты резьбыТип резьбапрофиля резьбаH1 / Pγ°Упорная0,753Трапецеидальная0,515Метрическая0.54304. Принимаем коэффициент высоты гайки ψH = HГ / d2 = 1, 6 (рекомендуется ψH = 1,2...2,5).5. Средний диаметр резьбы d/2, из условия обеспечения износостойкостиd/2≥√ 2⋅Fa / (π ⋅ψ ⋅ [p]) = 12,43 мм6.
В соответствии с ГОСТ 24705-2004 [2] принимаем резьбу М14 с крупным шагом из первогопредпочтительного ряда диаметров.Параметры резьбы:наружный диаметр резьбы ................шаг резьбы ...................………...........средний диаметр резьбы ................…внутренний диаметр резьбы гайки ...угол подъема резьбы ................….....d = 14 ммР = 2 ммd2 = 12,701 ммD1 = 11,459 ммψ = 2,87°7. Проверяем выполнение условия самоторможения:φ/ > ψПриведенный угол тренияφ/=arctg ( f / ( cos(γ/2) )/Принимаем коэффициент трения в резьбе f = 0.1 (см. табл.
3.5), тогда φ =5,91°Условие самоторможения: 5,91° > 2,87° - выполняется. Запас достаточный.8. Высота гайки HГ = ψН * d2 =1, 6⋅12,701 = 20,31 мм. Принимаем HГ = 25 мм.9. Длинные винты, работающие на сжатие, проверяют на устойчивость:Fa< [Fa],где [Fa] – допустимая осевая сила.Если гибкость винта λ больше предельной гибкости [λ]= π ·(E/σпц)1/2, тогда допустимая осеваясила рассчитывается по формуле:[Fa]= (π ·E·Jmin) / (kу ·μ2·l2),гдеЕ = (2..2,2)·105 МПа – модуль упругости материала винта;σпц = 180..200 МПа - предел пропорциональности материала винта;Jmin =π·dв /64 – минимальный осевой момент инерции поперечного сечения винта,dв=11,546 мм – внутренний диаметр винта;kу=1,5..2,5 –коэффициент запаса по устойчивости, принимаем kу=2,0;l– максимальная длина участка винта между серединой опоры винта и серединойположения гайки, принимаем равной величине подъема вакуумной камеры, l=L=500 мм.4λ=μ·L/iОпределим гибкость винтагдеμ = 1/m - коэффициент приведения длины, зависит от условий закрепления винта ихарактеризуется m числом полуволн изгиба винта;i= (Jmin / Amin )1/2 ; Amin =π·dв2/4 – площадь поперечного сечения винта [мм].Гайку считают шарнирной опорой при ψH < 2 и заделкой при ψH >2.Так как ψH = HГ / d2 = 25 / 12,701 = 1,97 < 2, гайку считаем шарнирной опорой.
Нижняя опоравинта также шарнирная. В этом случае m=1, а, следовательно, μ = 1/m = 1.Тогда гибкость винта λ= 1·500 /2,88=173,22. Предельная гибкость [λ]= π ·(2·105/200)1/2 = 99,345.Так как гибкость винта больше допустимой гибкости. Определим допустимую осевую силу[Fa] = 1062,5 Н. Так как осевая сила Fa= 500 Н, меньше допустимой, винт имеет достаточнуюустойчивость.10. Выбор электродвигателя.В начале оценим критическую (допустимую) частоту вращения винта. Она определяетсясоотношением [1]:nкр =5⋅ 107 ⋅ dв ⋅ K/ L2.Коэффициент K зависит от способа закрепления винта [1, табл.4.21].
Для принятой нами схемызакрепления K=1,1..1,78. Тогда допустимая скорость винта nкр =5⋅ 107 ⋅ 11,546 ⋅ 1,5/ 5002 = 3463об/мин.Такая частота вращения позволяет осуществлять подъем камеры со скоростьюv / = nкр · Р = 3462 ⋅ 2 = 6926 мм/мин или v / = 115 мм/с. Однако такая большая скорость будетсоздавать большие инерционные нагрузки на винте.Поэтому примем скорость подъёма камеры, равной v = 25 мм/с.Тогда время подъёма составит t = L/v = 500/25 = 20 c.Частота вращения винта в этом случае будет равна n=60 ⋅ v / P = 750 об/мин.Для выбора электродвигателя определим требуемую мощность для преодоления силсопротивления от осевой нагрузки и трения в опорах винта..Момент сопротивления от действия осевой силы Fа составит/Ма= Fа ⋅ d2 ⋅ tg(ψ + φ ) / 2 = 492,1 Н⋅ммТаблица 3.Технические данные двигателей серии АИР (тип/асинхронная частота вращения, об/мин)МощностьW, кВтСинхронная частота, об/мин3000150010007500,37——71А6/915—0,55—71А4/135771В6/915—0,7571А2/282071В4/135080А6/92090LA8/7051,171В2/280580А4/139580В6/92090LB8/7151,580А2/285080В4/139590L6/925100L8/7022,280В2/285090L4/1395100L6/945112МА8/709390L2/2850100S4/1410112МА6/950112МВ8/7094100S2/2850100L4/1410112МВ6/950132S8/7165,5100L2/2850112М4/1432132S6/960132М8/7127,5112М2/2895132S4/1440132М6/960160S8/727311132М2/2910132М4/1447160S6/9704160М8/727315160S2/29101160S4/14552160М6/9705180М8/73118,5223012160М2/2910160М4/145513180S2/2919180S4/14621180М2/29251180М4/1470180М6/9803—————Примечание: Отношение максимального вращающего момента к номинальному Tmax/T= 2,2; дляотмеченных знаками:14- Tmax/T= 2,7; 2 - Tmax/T= 2,9; 3 - Tmax/T= 2,4;- Tmax/T= 2,5; 5 - Tmax/T= 2,6.Момент трения в опорах винтаМт= Fа ⋅ d/ ⋅ f / dш = 63,3 Н⋅мм,/где f=0,007..0,01 мм – коэффициент трения качения; d =(D+d)/2=(26+12)/2=19 мм диаметр беговойдорожки упорного шарикового подшипника 8101 ГОСТ 7872-89 [2]; dш = 0,5⋅Н = 0,5⋅9 = 4,5 мм.Суммарный момент сопротивления Мс = Ма + Мт = 492,1+63,3 = 555,4 Н⋅мм = 0,555 Н⋅мТребуемая мощность электродвигателя рассчитывается по формулеW= Мс⋅n⋅Kдин / (9,55⋅η),где Мс=0,555 Н⋅м; n =750 об/мин; Kдин=1,1..1,3 - коэффициент запаса, учитывающий влияние/динамических нагрузок, принимаем Kдин=1,2; η = tgψ / tg(ψ + φ ) – кпд винтовой передачи,η=0,3244.После подстановки получаем W= 161,2 Вт = 0,161 кВт.Из табл.3 выбираем электродвигатель АИР90LA8 мощностью 0,75 кВт и частотой вращенияnэд=705 об/мин.Учитывая изменение фактической частоты вращения, определим время подъёма вакуумнойt =60⋅ L / (n⋅ P)= 60⋅ 500 / (705⋅ 2) = 21,3 с.камеры:Заключение:- для подъёма вакуумной камеры рассчитан и выбран винт с метрической резьбой М14,удовлетворяющий условиям самоторможения и устойчивости;- на основании кинематического и силового расчётов выбран асинхронный электродвигательАИР90LA8 мощностью 0,75 кВт и частотой вращения nэд=705 об/мин;- время подъёма камеры составляет t = 21,3 с.Список использованных источников1.
Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Конструирование мехатронных модулей: Учебник. –М.: Изд-во «СТАНКИН», 2005. – 368 с.2. http:\\vsegost.com.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
