ПТМ Семинар упр-N5 (ред_2020) (1175738), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В нижней опоре два ролика катятся по поверхности колонны.Ролики расположены под углом 90ᵒ.Определение диаметра роликаРадиальная сила на один ролик (максимальная сила)г352601 = 2= 2∗cos 45°=24933 H.Предварительный диаметр ролика [2], с.49, (R1=Fmax)р ≅ √1 = √24933=158мм. Принимаем р =160мм.Рассчитываем контактные напряжения при точечном контакте для стальных колес [2]на стр.38-39.≤σн = 3600 ∙ m ∙ √ 2 [σ] H,3где m - коэффициент, определяется в зависимости от отношенияинтерполяции ([2] на стр.39,табл.11).по табл., методом линейнойТаблица0,40,50,60,70,80,91,11,21,31,41,51,61,7/ 0,3m0,176 0,157 0,143 0,137 0,133 0,117 0,113 0,111 0,113 0,111 0,108 0,107 0,105 0,104r – радиус колонны, в мм.D–диаметр ролика (Dр) в мм, r2=160 мм.Площадка контакта-эллипс, большая ось которого ориентирована в горизонтальной плоскости, аменьшая в вертикальной, поэтому r –радиус кривизны колонны r= кол /2= 500/2=250мм./ =250/160=1,56, тогда m=0,106.FHE -эквивалентная нагрузкаFHE=1 ∙ γ ∙ KHV , где:γ -коэффициент эквивалентности,31 = √2 ∙ [1 +1г 3(1+ г )] , γ=0,8…0,92 не менее;г31 = √2 ⋅ [1 +129762 3(1+)35260] =0,834,6Редакция 2020г.
Выполнено Пучковой Л.М.Частота вращения ролика =кол500∗ =160∙ ∙ ∙160∙9,4∗ 3=9,4 мин-1.Окружная скорость ролика v= 30 = 30 =0,157м/минKHV -коэффициент динамичности,KHV=1+2,5 ∙0,001 ∙v=1+2,5 ∙0,001 ∙0,157=1,0004. Можно не учитывать.FHE= 1 ∙γ∙ KHV=24933∙0,834∙1,0004=20794 H.Тогда действующее контактное напряжение:3320794σн = 3600 ∙ m ∙ √ 2 = 3600 ∙ 0,106∙ √ 1602 = 356 МПа.Расчет допускаемых контактных напряжений:9104 ,[σн]=[ σно] ∙ √ 9∑где:104√ ≤ 1, ограничено из условия обеспечения контактной прочности.∑σно - базовое допускаемое напряжение при наработке 104 циклов нагружений. При машинномприводе колеса из чугуна не применяют.
Выбираем сталь 45 ([2] на стр.39, табл.12).При твердости 200 НВ базовое допускаемое напряжение [σ] но =610МПа;N∑ - требуемая наработка колеса в циклах нагружения,N∑=t∑∙60∙np∙β, где:nk - частота вращения колеса,β - 0,85-коэффициент, учитывающий уменьшение средней частоты вращения колеса при пусках иторможении,N∑ = t∑∙60∙np∙β = 2000∙60∙9, 4∙0,85=0,96∙106,91041049[σн]=[ σно] ∙ √ = 610 ∙ √0,96∙106 =367 >σн = 356МПа.∑Момент сопротивления повороту крана относительно оси колонны от трения внижней опоре ([2], с.50):г кол +3560035 500+160тр.н = ( + п ∙ 2п ) = 45ᵒ (0,25 + 0,01 ∙ 2 ) 160 =88276Нмм=88,276Нм.μ=0,25мм –коэффициент трения качения по табл.
13([2], с.40),п = 0,2 = 0,2 ∗ 160 = 32мм, выбираем подшипник с посадочным диаметром 35 мм.п =0,01([2], с.40, табл.14).3.1.11. Момент сопротивления повороту относительно оси колоннытр. =тр.в +тр.н =21,25+88,27=109,52 Нм3.1.10.
Статическая мощность электродвигателя при установившемся движении: =тр ∙кр109,52∙3/∙/== 0,053 кВт. ( = 9550=9550∙ 9550∙0,655,928∙9009550= 0,5586 кВт)./3.1.11. Так как значительно меньше выбираем двигатель, у которого номинальная/мощность существенно меньше мощности , но обязательно больше статической/мощности ( > ≥ ).Выбираем электродвигатель ([3], стр. 33) 4АС71А6У3 с встроенным электромагнитнымтормозом: мощность при ПВ=25%, Р=0.4 кВт, nн=920мин-1, IЭД=0.0017 кгм2, m= =2.1.н3.2. Корректировка предварительного расчета.3.2.1.
Номинальный вращающий момент электродвигателя:9550∙9550∙0,4н = Н = 920 = 4,152Нм.H3.2.2. Передаточное отношение механизма поворота: = н =кр79203= 306,6.Редакция 2020г. Выполнено Пучковой Л.М.3.2.3. Уточняем приведенный момент при пуске./пр.п ==2 +22( +зах )∙2 +∙стрм.под. под +м.пов. пов∙(/ )2 ∙/(12500+375)∙52 +8000∙1,252 +2500∗0,52 +625∗0,3329,81∗306,6∗0,65+ 2эд =+ 2 ∙ 0,0017=0,55551 кг м2.3.2.4. Относительное время пуска:11по = ρ∙(−a) =1,43∙(2,1−0,1325) = 0,355,ст ст 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5( )н нρ АИР 0,67 0,77 0,87 0,97 1,07 1,17АС0,68 0,77 0,86 0,94 1,02 1,10.053(ρ=1,43, α= ст = 0,4 = 0,1325 , m= – = 2,1н0,40,30,20,10,05 0,02 0,011,27 1,37 1,47 1,57 1,62 1,65 1,671,2 1,3 1,38 1,47 1,52 1,55 1,56- выбирают из каталога).3.2.5. Время пуска:∙пр.п ∙н ∙по∙0,55551∙920∙0,355п === 4,58 с.30∙Т30∙4.152н3.2.6.
Ускорение при пуске:94,25а= 60∙ф = 60∙4,58 = 0,34 м/с2 >0,25 м/с2.пДвигатель не пригоден.3.3. Выбираем двигатель меньшей мощности ([4], лист3.11) и повторяем расчет.4А63А4Е2У1,2 с встроенным электромагнитным тормозом, Р=0,25 кВт, n=1360 мин-1,IЭД=0.0011 кгм2, m= =2,1, максимальный тормозной момент Т т =0,03 Нм.н3.4.1. Номинальный вращающий момент электродвигателя:9550∙0,25н == = 1,7555Нм.13603.3.2. Передаточное отношение механизма поворота: =нкр=13603= 453, (3).3.3.3.
Уточняем приведенный момент при пуске/пр.п ==2 +22( +зах )∙2 +∙стрм.под. под +м.пов. пов∙(/ )2 ∙ /(12500+375)∙52 +8000∙1,252+2500∗0,52 +625∗0,3329,81∗453∗0,65+ 2эд =+ 2 ∙ 0,0011=0,37588кг м2.3.3.4. Относительное время пуска:11по === 0,387,ρ∙(−)ст(ρ=1,37, α=н=1,37∙(2,1−0,212)0.0530,25= 0,212 , m=– = 2,1- выбирают из каталога).3.3.5. Время пуска:∙∙ ∙∙0,37588∙1360∙0,387п = пр.п н по == 11,8 с.30∙Тн30∙1,75553.3.6. Ускорение при пуске:ф94,25а=== 0,133 м/с2 <0,25 м/с2.60∙п60∙11,8Двигатель пригоден, однако, чтобы сократить время пуска, выбираем двигатель большей мощности и повторяемрасчеты по п.3.3.3.4.
Выбираем двигатель большей мощности ([4] лист3.11) и повторяем расчет.4А63В4Е2У1,2 с встроенным электромагнитным тормозом, Р=0,37 кВт, n=1360 мин-1,IЭД=0.0011 кгм2, m= =2,1, максимальный тормозной момент Тт =0,03 Нм.н3.4.1. Номинальный вращающий момент электродвигателя:9550∙0,37н = 1360 = = 2,6Нм.3.4.2.
Передаточное отношение механизма поворота: = н =кр3.4.3. Уточняем приведенный момент при пуске:/пр.п =2 +22( +зах )∙2 +∙стрм.под. под +м.пов. пов∙(/ )2 ∙/+ 2эд =813603= 453, (3).Редакция 2020г. Выполнено Пучковой Л.М.=(12500+375)∙52 +8000∙1,252 +2500∗0,52 +625∗0,3329,81∗453∗0,65+ 2 ∙ 0,0011=0,37588кг м2.3.4.4. Относительное время пуска:11по = ρ∙(−) =1,43∙(2,1−0,143) = 0,357,(ρ=1,43, α= ст =н0.0530,37= 0,143 , m=– = 2,1- выбирают из каталога).3.4.5.Время пуска:∙пр.п ∙н ∙по∙0,37588∙1360∙0,357п === 7,35 с.30∙Т30∙2,6н3.4.6.
Ускорение при пуске:94,25а= 60∙ф = 60∙7,35 = 0,214 м/с2 <0,25 м/с2.пДвигатель пригоден.4. Кинематический расчет.4.1. Общее передаточное отношение: u=453.(3) (см. п. 3.2.2)? u= up*озп4.2. Рекомендуемое передаточное отношение открытой зубчатой передачи (ОЗП)453,3uОЗП=2…25(ОЗП): up= = 2…25 = 226,65 … 18,13.озп4.3. Сначала, исходя из размеров конструкции, определяем ориентировочно передаточноеотношение ОЗП следуя рекомендациям:рекомендуется принимать для открытых силовых зубчатых передач m 4 ,минимальное число зубьев из условия отсутствия подрезания z1=17,зубчатое колесо крепится на колонне и диаметр зубчатого колеса по впадинам должен бытьбольше диаметра колонны, рекомендуют принимать d2=1,2* Dк.Так как механизм поворота установлен на поворотной части крана озп = 2 + 1 =2 + 11С учетом рекомендаций:600m=4мм, z1=17, d1=m* z1=68мм, d2=1,2* Dк=1,2*500=600, uОЗП= 2 + 1 = + 1≈10.1168Принимаем uОЗП=10.Можно воспользоваться следующими рекомендациями по выбору передаточного отношенияоткрытой зубчатой передачи, полученными из опыта проектирования: для настенных поворотных кранов uОЗП≈2…4, для кранов с вращающейся колонной uОЗП≈4…7, для кранов на неподвижной колонне и велосипедных кранов uОЗП≈7…25.Возможны отклонения от указанных значений.4.4.
Передаточное отношение редуктора: up= . Червячный редуктор можноозпспроектировать, либо использовать, как покупное изделие. В любом случае необходимоопределить консольную нагрузку на выходном (тихоходном) валу редуктора от ОЗП. С учетомрекомендаций (низкий КПД червячных редукторов при u>40, может стать самотормозящимся,поэтому лучше u≤40) принимаем up =40, пересчитываем uОЗП.453,3uОЗП= = 40 = 11,33.рПринимаем uОЗП=11 и уточняем делительные диаметры шестерни и колеса.d1=m* z1=68мм, d2= ( uОЗП-1)* d1=(11-1)*68=680мм4.5. Определение консольной нагрузки на выходном валу редуктора от ОЗП.4.51.Число зубьев колеса: z2= z1*(озп − 1)=17*(11-1)=170.(1 +2)∗(17+170)44.5.2. Межосевое расстояние: ==24.5.3.
Погрешность по частоте вращения крана.Фактическая частота вращения крана:92= 374мм.Редакция 2020г. Выполнено Пучковой Л.М.ф =н=ред ∗озп136040∗11= 3,09.Погрешность △ кр =3,09−33*100%=3%<10%.Примечание. Из конструктивных соображений делительный диаметр колеса может бытьуточнен в зависимости от того, где расположен механизм поворота. Если механизм поворотаразмещен на полу, тогда следует определять делительный диаметр зубчатого колеса порекомендации d2> (1.8...2) Dкол.4.6. Расчет исходных данных, если редуктор проектируют.4.6.1.
Наибольший вращающий момент на тихоходном валу: = н ∙ ∙ ч ∙ = 2,6 ∙ 40 ∙ 0,7 ∙ 2,1 = 152,9Нм.где ηЧ- К.П.Д. червячного редуктора.ηч=0.9(1- up /200) = 0.9(1-40/200) = 0,7.4.6.2. Частота вращения выходного вала редуктора1360в = н = 40 =34 об/мин.р4.6.3. Режим работы редуктора выбирают по табл.Группа режима работы механизмов ГПМ 1М 2М 3М 4М 5М 6МГОСТ 25835-83Типовой режим работы зубчатых передач VVIV IV IIIГОСТ 21354-834.6.4. Расчет окружной силы от зацепления =2 ∙1031=2∗152,9∙10368= 4497H.Максимальная сила в зацеплении ОЗП.44974497∑ = = 20° = 0,94 = 4784,25H,где α=200 - угол зацепления.Эквивалентная сила = ∑ ∙ =4784*0,63=3014 H.4.7.
Расчет исходных данных и выбор редуктора по отечественным каталогам.4.7.1. Наибольший вращающий момент на тихоходном валу: = н ∙ ∙ ч ∙ = 2,6 ∙ 40 ∙ 0,7 ∙ 2,1 = 152,9Нм.где ηЧ- К.П.Д. червячного редуктора.ηч=0.9(1- up /200) = 0.9(1-40/200) = 0,7.4.7.2. Частота вращения выходного вала редуктора1360в = н = 40 =34 об/мин.р4.7.3. Коэффициент долговечности для червячных редукторов:30,5∙t30,5∙2000∑КHG = K HE ∙ √10000= 0,63 ∙ √10000= 0,29.Так как для червячных редукторов коэффициент долговечности не должен быть меньше 0,63,принимаем КHG = 0,63.4.7.4.
Расчет эквивалентного момента:THE = КHG *Tmax =0,63*152,9= 96,3Нм.4.7.5. Выбираем редуктор ([3] стр30, табл. 1) Ч-80 с номинальным моментом TH ≥ THEТн=200Нм>THE =96,3Нм.К.П.Д редуктора ηЧ=0,65.10Редакция 2020г. Выполнено Пучковой Л.М.Номинальная радиальная нагрузка на тихоходном валу редуктора FH=4000H>3014 Н (см. п.4.6.4- окружная сила от зацепления)Условно полагаем, радиальная нагрузка приложена к середине концевого участка и совпадает ссерединой ширины шестерни.4.7.6. Уточняем наибольший вращающий момент на тихоходном валу (изменился ч ): = н ∙ ∙ ч ∙ = 2,6 ∙ 40 ∙ 0,65 ∙ 2,1 = 142 Нм.Примечание.
После проведения кинематического расчета и определения сил в зацепленииОЗП уточняют расчет радиальных подшипников в опорах крана.5. Выбор тормоза5.1. Рассчитывают фактическую окружную скорость на максимальном вылете стрелы приусловии выбора типового редуктора по п.4.7.мф = 2 ∙ ∙ ф ∙ = 2 ∙ ∙ 3,09 ∙ 5 = 97,01 мин.Так как фактическая скорость более 32 м/ мин, тормоз нужен.5.2. Приведенный момент инерции при торможении:JТ = Jпр.п∙ η2 = 0,37588∙0,61 2 = 0,139865 кгм2,η= ηмуфты* ηч* ηозп=0,99*0,65 *0,95=0,61.5.3 Время торможения:97,01tТ= tТmin=60∙ф = 60∙0,25 = 6,47с.5.4. Наименьший момент статического сопротивления, приведенный к валу тормозногошкива;тр ∙109,52∙0,45ст.
= обр= 440= 0,112 Нм, (= up*озп = 40*11=440),Где: обр обратный К.П.Д механизма поворота с червячным редуктором:ηобр = 0,5∙(1 + ) ∙(2 ч1ч0,611)=0,5 ∙ (1+ 0,65) ∙(2 - 0,65)=0,45 .Требуемый момент тормоза:∙пр.т ∙н∙0,139865∙1360ТТ= 30∙ − ст. =− 0,112 = 2,97Нм.30∙6,47Тормоза ТКТ-100 и ТКП-100 не пригодны, так как создаваемый этими тормозами тормозноймомент Тт =20 Нм значительно больше требуемого момента.Мы выбрали электродвигатель 4А56В4Е2У1,2 со встроенным электромагнитным тормозом.Тормоз электродвигателя рассчитан на тормозной момент 0,03 Нм.Тогда время торможения будет∙пр.т ∙н∙пр.т ∙н∙0,0716∙1360ст.
+ТТ= 30∙ , = 30 (==55,875с.+ ) 30∙(0,1525+0,03)ст.тС целью сокращения длительности торможения проектируют тормоз на расчетный момент2,97Нм.11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
