126164 (690935), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

_ланц — ККД ланцюгової передачі 0,95;

Т_чр(970) = 4204 Нм.

n_чр = 3750/(0,95х4204)= 0,938

Для черв’ячного редуктора перевантаження не має.У відповідності з даними [7] використаний черв’ячний редуктор Ч250 з u = 50 має наступне співвідношення основних параметрів:

• міжосьова відстань a_w = 250 мм,

• передаточне число u = 50,

• число зубців черв’ячного колеса Z₂= 50,

• число заходів черв’яка Z₁ = 1,

• осьовий модуль m = 8 мм,

• коефіцієнт діаметра черв’яка q = 20,

• коефіцієнт зміщення черв’яка х = 0.

Визначаємо діючі контактні напруження на зубцях колеса за формулою джерела [9] на протязі першого та другого періодів циклу:

(9)

де Z₂ = 50; q = 20; a_w = 250 мм;

Т₂ — обертовий момент на вихідному валі редуктора, має два значення при ККД ланцюгової передачі _ланц = 0,95.

На протязі 0,5 часу циклу t

Т₂(0,5 t) = Тзір(0,5t)/ _ланц =3750/0,95=3947,36 Нм

і на протязі 0,5 часу циклу t

Т₂(0,5 t) = Тзір(0,5t)/ _ланц = 3000/0,95=3157,29 Нм

К_н — коефіцієнт розрахункового навантаження при якісно виготовленій передачі та коловій швидкості колеса V₂ < 3 м/с, що має місце у нашому випадку

(V₂ = d 2 n 2 /60х1000=0,406 м/с),

приймають рівним одиниці.

Тоді

н(0,5t) =(5400/(50/20))( ((50/20 )+1)/250) ³х3947,36х1,2=246,25 МПа

н(0,5t) =220,25 МПа.

Загальне число циклів зміни напружень N для черв’ячного редуктора складає

N = 60 n₂ L_h,

де n₂ — частота обертання тихохідного вала19,4 об/хв,

L_h — машинний час роботи електропривода

L_h = L_річ 365 К_річ 24 К_доб ПВ,

де L_річ — строк служби по завданню 8 років,

365 — число днів у році,

К_річ — коефіцієнт річного використання 0,8,

24 — число годин у добі,

К_доб — коефіцієнт добового використання 0,3,

ПВ — відносна тривалість увімкнення, для неперервного режиму рівна 1.

Таким чином

L_h = 8х365х0,8х24х0,3х1 = 16820 годин

Або

N = 60х19,4х16820 1,95х10⁷ циклів.

Далі визначимо довговічність черв’ячної пари при діючих контактних напруженнях

н(0,5t) =246,25МПа, н(0,5t) =220,25 МПа.

та порівняємо її з необхідною по завданню.

Перше напруження діє на протязі

N_{0,5 t} = 0,5 N = 0,975х10⁷ циклів,

а друге напруження діє на протязі

N_{0,5 t} = 0,5 N = 0,975х10⁷ циклів.

По даним заводу-виробника редукторів вінець черв’ячного колеса виготовлений з бронзи БрА9Ж3Л відцентровим литвом, яка має

_т = 200 МПа та _в = 500 МПа, а черв’як із сталі 40Х із шліфованою та полірованою поверхнею.

Для коліс із БрА9Ж3Л при шліфованих та полірованих черв’яках з твердістю поверхні витків НRC > 45 при швидкості ковзання витків V_s по зубцях колеса менше 6 м/с, що має місце в нашому випадку

V_s = (mqn 1 /60х1000)хcos(arctg(Z1/q)=5,81 м/с,

допустимі контактні напруження згідно [7] приймають в межах

(10)

Підставимо _т = 200 МПа та V_s = 5,81 м/с в рівняння (10), отримуємо

[ ]_н = 300 — 25х5,81 2х200 або [ ]_н = 154,75... 400 МПа

Враховуючи, що для кривих втоми виконується рівність

[ ]_н^mN_б = _н^mN = const,(11)

де [ ]_н — допустимі контактні напруження 375 МПа,

m — показник степеня 8,

N_б — базове число циклів навантажень 10⁷,

_н — діючі контактні напруження, величина яких по нашим розрахункам складає

_{н(0,5 t)} =246,25 МПа і _{н(0,5 t) =} 220,25 МПа,

N — ресурс бронзового вінця черв’ячного колеса в циклах.

Після підстановки відповідних значень в рівняння (11) отримуємо, що вінець черв’ячного колеса може витримати при _{н(0,5 t)}

N_{(0,5 t)} = 28,29х10⁷,

а при _{н(0,5 t)}

N_{(0,5 t)} = 71,26х10⁷ циклів.

Так як по завданню N_{(0,5 t)} = 0,975х10⁷, а N_{(0,5 t) =} 0,975х10⁷ вважаємо, що черв’ячна пара забезпечую необхідну по завданню довговічність приводу

L_h = 16820 годин.

7.2 Визначення довговічності вала черв’яка

Для цього в першу чергу накреслимо черв’ячну пару редуктора Ч250, який встановлений в передаточному механізмі електроприводу ланцюгового транспортера, в ізометрії (рис. 5) та визначимо величину сил, що діють в полюсі черв’ячного зачеплення.

Рис. 5. Схема сил діючих в черв’ячному зачепленні:

1 — колесо (колесо і черв’як умовно розведені),

2 — черв’як.

Колова сила черв’яка F_t1, рівна осьовій силі колеса F_a2

F_t1 = F_a2 = 2T₁/d₁,

де Т₁ — обертовий момент на валу черв’яка

Т₁ = Рм/ном = 107,26 Нм

(р — номінальна потужність електродвигуна 11000 Вт,

— номінальна кутова швидкість вала електродвигуна 101,53 с^-1,

_м — ККД муфти, яка з’єднує вал електродвигуна та вал черв’яка, 0,99),

d₁ — ділильний діаметр черв’яка d₁ = qm = 20х8= 160 мм = 0,16 м.

Після підстановки значень маємо

F_t1 = F_a2 = 2х107,26/0,16 = 1340,75 Н

Колова сила колеса F_t2, рівна осьовій силі черв’яка F_a1

F_t2 = F_a2 = 2T₂/d₂,

де Т₂ — обертовий момент на колесі

Т₂ = Т₁u _чр = 107,26х50х0,819= 4392,3 Нм

(тут Т₁ = 107,26 Нм, u — передаточне число редуктора50, _чр — ККД редуктора 0,819),

d₂ — ділильний діаметр колеса

d₂ = mZ₂ = 8х50 = 400 мм = 0,4 м

Тоді

F_t2 = F_a1 = 2х4392,3 /0,4 21961,5 Н

Радіальні сили, що діють в полюсі зчеплення черв’ячної пари

F_r1 = F_r2 = F_t2 tg = 21961,5 х tg 20^o =21961,5 х0,36397 = 7992,3 H

Далі виконуємо ескізну компоновку вала черв’яка в зібраному вигляді та будуємо розрахункові схеми вала (рис.6). Потім окремо креслимо розрахункові схеми сил, які діють в вертикальній та горизонтальній площинах (рис. 7 і 8) на вал черв’яка, і для кожного діючого навантаження будуємо епюри сил та моментів.

Розрахунки реакцій опор, згинаючих та обертаючих моментів викладаємо нижче в послідовності розрахункових схем діючих сил, які наведені на рис.7 і 8.

Рис. 6. Ескізна компоновка вала черв’яка в зібраному виді (а) і розрахункові схеми вала черв’яка: б — загальна, в,г — сили F_t, F_r i F_a приведені до осі вала та зображені окремо в вертикальній та горизонтальній площинах.

Рис. 7. Розрахункові схеми (а, г), епюри сил (б, д) та епюри згинаючих

моментів (в, е) для вала черв’яка від навантажень, діючих у вертикальній площині.

Рис.8. Розрахункові схеми (а, г), епюри сил (б, д) та епюри згинаючих моментів (в, е) для вала черв’яка від навантажень, діючих в горизонтальнійплощині, та епюра обертового моменту (ж).

Від радіальної сили F_r1

М_b = R_a(Fr) хl – F_r1хb = 0,

R_a(Fr) = 7992,3х0,19/0,38= 3996,15 H

R_b(Fr) = 3996,15 H

М_(Fr) (d-d)= 759,26 Hм

Від момента М_а

М_b(Ma) = R_a(Ma) хl — M_a = 0,

M_a = F_a1хd₁/2 = = 988,26 Hм

R_a(Ma) = M_a / l = 988,26/0,38=2600,7 Н

R_b(Ma) = R_a(Ma) = 2600,7 Н

ММа( d-d )= R_a(Ma) ха =494,13 Hм

Від колової сили F_t1

M_b = R_a(Ft) l — F_t1 b = 0,

R_a(Ft) = F_t1 b/ l = 670,35 H

R_b(Ft) = 670,35 H

М_(Ft) (d-d) = 127,37 Нм

Від додаткової сили F_м = (0,1...0,3)F_t1=200 Н, яка виникає при неспіввісності напівмуфти.

M_b = R_a(Fм)l — F_мC = 0,

R_a(Fм) = F_мC/ l=200х0,14/0,38 = 73,68 H

M_a = –F_м(С + l) + R_b(Fм)l = 0,

R_b(Fм) = F_м(С + l)/ l = 200х1,14/0,38=600 H

М_(Fм) (d-d )= R_a(Fм) ха=14 Нм

Обертовий момент Т₁

Т₁ = Ft₁ d₁/2 = 1340,75х0,16/2= 107,26 Нм

Сумарний згинаючий момент в найбільш напруженому перерізі d—d буде дорівнювати:

М(d-d )= 1261,33Нм

Повні радіальні реакції опор А і В відповідно будуть рівні:

Ra= 6638,67 Н

Rb= 1397,22 Н

Визначаємо амплітудні значення напружень згину _а в найбільш напруженому перерізі d—d вала черв’яка за відомою формулою:

,

де — сумарний згинаючий момент в перерізі d — d 1261,33 Нм,

W — момент опору при згині поперечного перерізу вала черв’яка W 0,1 d³ (тут d — діаметр ділильного циліндра черв’яка 0,16 м).

Після підстановки значень маємо

а= u= 1261,33/0,0004=3 МПа

Можливий строк служби вала черв’яка по напруженням згину в найбільш напруженому перерізі d — d визначаємо використовуючи методику, викладену в джерелі [2] за формулою:

(12)

де _і — діюче згинаюче напруження в небезпечному перерізі

_і = u = 3 МПа

_-1 — границя витривалості при симетричному циклі навантаження, для сталі 40Х, із якої виготовлений черв’як, _-1 = 350... 420 МПа, приймаємо _-1 = 380 МПа,

К_б — коефіцієнт концентрації напружень, при змінному навантаженні 1,5,

N_і — можливий строк служби в циклах,

N_б — базове число циклів навантаження 10⁷,

m — показник степеня, змінюється в межах від 6 до 10, приймаємо m = 9, як для деталі малого діаметру,

Е_s — масштабний кофіцієнт 0,8,

Е — коефіцієнт, що враховує стан поверхні, для шліфованої та полірованої поверхні черв’яка 0,9,

Е_t — коефіцієнт, що враховує вплив робочої температури 1,0,

n — коефіцієнт запасу 1,4.

Підставляючи прийняті значення в рівняння (12), отримуємо

N_i = 0,434х10¹⁸ циклів,

Так як N_i > 25х10⁷ то приймаймо N_i = 25х10⁷ циклів

що складає довговічність в годинах при частоті обертання вала черв’яка n₁=970 об/хв

L_h = = 2874 годин.

Рис. 10. Структурна схема електропривода

1 — електродвигун,

Характеристики

Список файлов курсовой работы