1.1. Настоящая инструкция составлена в соответствии с Постановлением Минтруда...
Требуемая мощность привода определяется по формуле :
где Т 2 – момент на выходном валу (Нм);
n 2 – частота вращения выходного вала (об/мин).
Определение требуемой мощности электродвигателя.
Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле
где η редуктора – КПД редуктора;
Согласно кинематической схеме заданного привода КПД редуктора определяется по зависимости:
η редуктора = η зацепления η 2 подшипников η муфты ,
где η зацепления – КПД зубчатого зацепления; принимаем η зацепления = 0,97 ;
η подшипников – КПД пары подшипников качения; принимаем η подшипников = 0,99 ;
η муфты – КПД муфты; принимаем η муфты = 0,98 .
1.3. Определение частоты вращения вала электродвигателя.
Определяем диапазон оборотов, в котором может находится синхронная частота вращения электродвигателя по формуле:
n с = u n 2 ,
где u – передаточное число ступени; выбираем диапазон передаточных чисел, который рекомендуется для одной ступени цилиндрической зубчатой передачи в интервале от 2 – 5 .
Например : n с = u n 2 = (2 – 5)200 = 400 – 1000 об/мин.
1.4. Выбор электродвигателя.
По величине требуемой мощности электродвигателя Р потр. (с учетом, что Р эл.дв. ≥ Р потр. ) и синхронной частоте вращения вала n с выбираем электродвигатель :
серия …..
мощность Р = ……кВт
синхронная частота вращения n с = …..об/мин
асинхронная частота вращения n 1 = …..об/мин.
Рис. 1. Эскиз электродвигателя.
1.5. Определение передаточного числа редуктора.
По расчетному значению передаточного числа выбираем стандартное значение, с учетом погрешности, из ряда передаточных чисел . Принимаем u ст. = ….. .
1.6. Определение, частот вращения и крутящих моментов на валах редуктора.
Частота вращения входного вала n 1 = ….. об/мин.
Частота вращения выходного вала n 2 = ….. об/мин.
Крутящий момент на колесе выходного вала:
Крутящий момент на шестерне входного вала:
2. РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ.
2.1. Проектировочный расчет.
1. Выбор материала колес.
Например :
Шестерня Колесо
Н B = 269…302 Н B = 235…262
Н B 1 = 285 Н B 2 = 250
2. Определяем допускаемые контакты напряжения для зубьев шестерни и колеса :
где H lim – предел выносливости контактной поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов переменных напряжений; определяется в зависимости от твердости поверхности зубьев или задается числовое значение ;
Например : H lim = 2HB +70.
S H – коэффициент безопасности; для зубчатых колес с однородной структурой материала и твердость поверхности зубьев HB 350 рекомендуется S H = 1,1 ;
Z N – коэффициент долговечности; для передач при длительной работе с постоянным режимом нагружения рекомендуется Z N = 1 .
Окончательно за допускаемое контактное напряжение принимается меньшее из двух значений допускаемых контактных напряжений колеса и шестерни [ Н ] 2 и [ Н ] 1:[ Н ] = [ Н ] 2 .
3. Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев .
где Е пр – приведенный модуль упругости материалов колес; для стальных колес можно принять Е пр = 210 5 МПа ;
ba – коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния; для колес расположенных симметрично относительно опор рекомендуется ψ ba = 0,2 – 0,4 ;
К H – коэффициент концентрации нагрузки при расчетах по контактным напряжениям.
Для определения коэффициента К H необходимо определить коэффициент относительной ширины зубчатого венца относительно диаметра ψ bd : ψ bd = 0,5ψ ba (u 1)=….. .
По графику рисунка ….. с учетом расположения передачи относительно опор, при твердости НВ 350, по величине коэффициента ψ bd находим: К H = ….. .
Вычисляем межосевое расстояние:
Например :
Для редукторов межосевое расстояние округляем по ряду стандартных межосевых расстояний или ряду Ra 40 .
Назначаем а W = 120 мм.
4. Определяем модуль передачи.
m = (0,01 – 0,02)а W = (0,01 – 0,02)120 = 1,2 – 2,4 мм.
По ряду модулей из полученного интервала назначаем стандартное значение модуля: m = 2 мм.
5. Определяем число зубьев шестерни и колеса.
Суммарное число зубьев шестерни и колеса определяем из формулы: а W = m (z 1 +z 2 )/2;
отсюда z = 2а W /m = …..; принимаем z = ….. .
Число зубьев шестерни: z 1 = z /(u 1) = …..
Для устранения подрезания зубъев z 1 ≥ z min ; для прямозубого зацепления z min = 17 . Принимаем z 1 = ….. .
Число зубьев колеса: z 2 = z - z 1 = .. Рекомендуется z 2 100 .
6. Уточняем передаточное число.
Определяем фактическое передаточное число по формуле:
Погрешность значения фактического передаточного числа от расчетного значения:
Условие точности проектирования выполняется .
За передаточное число редуктора принимаем u факт = ….. .
7. Определяем основные геометрические размеры шестерни и колеса.
Для колес нарезанных без смещения инструмента:
диаметры начальных окружностей
d W = d
угол зацепления и угол профиля
α W = α = 20º
делительные диаметры
d 1 = z 1 m
d 2 = z 2 m
диаметры вершин зубьев
d а1 = d 1 +2 m
d а2 = d 2 +2 m
диаметры впадин
d f 1 = d 1 –2,5 m
d f 2 = d 2 –2,5 m
высота зуба
h = 2,25 m
ширина зубчатого венца
b w = ψ ba а W
ширина венца шестерни и колеса
b 2 = b w
b 1 = b 2 + (3 – 5) = ….. . Принимаем b 1 = ….. мм.
проверяем величину межосевого расстояния
a w = 0,5 (d 1 + d 2 )
Редуктор червячный — один из классов механических редукторов. Редукторы классифицируются по типу механической передачи . Винт, который лежит в основе червячной передачи, внешне похож на червяка, отсюда и название.
Мотор-редуктор - это агрегат, состоящий из редуктора и электродвигателя, которые состоят в одном блоке. Мотор-редуктор червячный создан для того, чтобы работать в качестве электромеханического двигателя в различных машинах общего назначения. Примечательно то, что данный вид оборудования отлично работает как при постоянных, так и при переменных нагрузках.
В червячном редукторе увеличение крутящего момента и уменьшение угловой скорости выходного вала происходит за счет преобразования энергии, заключенной в высокой угловой скорости и низком крутящем моменте на входном валу.
Ошибки при расчете и выборе редуктора могут привести к преждевременному выходу его из строя и, как следствие, в лучшем случае к финансовым потерям.
Поэтому работу по расчету и выбору редуктора необходимо доверять опытным специалистам-конструкторам, которые учтут все факторы от расположения редуктора в пространстве и условий работы до температуры нагрева его в процессе эксплуатации. Подтвердив это соответствующими расчетами, специалист обеспечит подбор оптимального редуктора под Ваш конкретный привод.
Практика показывает, что правильно подобранный редуктор обеспечивает срок службы не менее 7 лет — для червячных и 10-15 лет для цилиндрических редукторов.
Выбор любого редуктора осуществляется в три этапа:
1. Выбор типа редуктора
2. Выбор габарита (типоразмера) редуктора и его характеристик.
3. Проверочные расчеты
1. Выбор типа редуктора
1.1 Исходные данные:
Кинематическая схема привода с указанием всех механизмов подсоединяемых к редуктору, их пространственного расположения относительно друг друга с указанием мест крепления и способов монтажа редуктора.
1.2 Определение расположения осей валов редуктора в пространстве.
Цилиндрические редукторы:
Ось входного и выходного вала редуктора параллельны друг другу и лежат только в одной горизонтальной плоскости - горизонтальный цилиндрический редуктор.
Ось входного и выходного вала редуктора параллельны друг другу и лежат только в одной вертикальной плоскости - вертикальный цилиндрический редуктор.
Ось входного и выходного вала редуктора может находиться в любом пространственном положении при этом эти оси лежат на одной прямой (совпадают) - соосный цилиндрический или планетарный редуктор.
Коническо-цилиндрические редукторы:
Ось входного и выходного вала редуктора перпендикулярны друг другу и лежат только в одной горизонтальной плоскости.
Червячные редукторы:
Ось входного и выходного вала редуктора может находиться в любом пространственном положении, при этом они скрещиваются под углом 90 градусов друг другу и не лежат в одной плоскости - одноступенчатый червячный редуктор.
Ось входного и выходного вала редуктора может находиться в любом пространственном положении, при этом они параллельны друг другу и не лежат в одной плоскости, либо они скрещиваются под углом 90 градусов друг другу и не лежат в одной плоскости - двухступенчатый редуктор.
1.3 Определение способа крепления, монтажного положения и варианта сборки редуктора.
Способ крепления редуктора и монтажное положение (крепление на фундамент или на ведомый вал приводного механизма) определяют по приведенным в каталоге техническим характеристикам для каждого редуктора индивидуально.
Вариант сборки определяют по приведенным в каталоге схемам. Схемы «Вариантов сборки» приведены в разделе «Обозначение редукторов».
1.4 Дополнительно при выборе типа редуктора могут учитываться следующие факторы
1) Уровень шума
- наиболее низкий - у червячных редукторов
- наиболее высокий - у цилиндрических и конических редукторов
2) Коэффициент полезного действия
- наиболее высокий - у планетарных и одноступенчатых цилиндрических редукторах
- наиболее низкий - у червячных, особенно двухступенчатых
Червячные редукторы предпочтительно использовать в повторно-кратковременных режимах эксплуатации
3) Материалоемкость для одних и тех же значений крутящего момента на тихоходном валу
- наиболее низкая - у планетарных одноступенчатых
4) Габариты при одинаковых передаточных числах и крутящих моментах:
- наибольшие осевые - у соосных и планетарных
- наибольшие в направлении перпендикулярном осям - у цилиндрических
- наименьшие радиальные - к планетарных.
5) Относительная стоимость руб/(Нм) для одинаковых межосевых расстояний:
- наиболее высокая - у конических
- наиболее низкая - у планетарных
2. Выбор габарита (типоразмера) редуктора и его характеристик
2.1. Исходные данные
Кинематическая схема привода, содержащая следующие данные:
- вид приводной машины (двигателя);
- требуемый крутящий момент на выходном валу Т треб, Нхм, либо мощность двигательной установки Р треб, кВт;
- частота вращения входного вала редуктора n вх, об/мин;
- частота вращения выходного вала редуктора n вых, об/мин;
- характер нагрузки (равномерная или неравномерная, реверсивная или нереверсивная, наличие и величина перегрузок, наличие толчков, ударов, вибраций);
- требуемая длительность эксплуатации редуктора в часах;
- средняя ежесуточная работа в часах;
- количество включений в час;
- продолжительность включений с нагрузкой, ПВ %;
- условия окружающей среды (температура, условия отвода тепла);
- продолжительность включений под нагрузкой;
- радиальная консольная нагрузка, приложенная в середине посадочной части концов выходного вала F вых и входного вала F вх;
2.2. При выборе габарита редуктора производиться расчет следующих параметров:
1) Передаточное число
U= n вх /n вых (1)
Наиболее экономичной является эксплуатация редуктора при частоте вращения на входе менее 1500 об/мин, а с целью более длительной безотказной работы редуктора рекомендуется применять частоту вращения входного вала менее 900 об/мин.
Передаточное число округляют в нужную сторону до ближайшего числа согласно таблицы 1.
По таблице отбираются типы редукторов удовлетворяющих заданному передаточному числу.
2) Расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора
Т расч =Т треб х К реж, (2)
Т треб - требуемый крутящий момент на выходном валу, Нхм (исходные данные, либо формула 3)
К реж - коэффициент режима работы
При известной мощности двигательной установки:
Т треб = (Р треб х U х 9550 х КПД)/ n вх, (3)
Р треб - мощность двигательной установки, кВт
n вх - частота вращения входного вала редуктора (при условии что вал двигательной установки напрямую без дополнительной передачи передает вращение на входной вал редуктора), об/мин
U - передаточное число редуктора, формула 1
КПД - коэффициент полезного действия редуктора
Коэффициент режима работы определяется как произведение коэффициентов:
Для зубчатых редукторов:
К реж =К 1 х К 2 х К 3 х К ПВ х К рев (4)
Для червячных редукторов:
К реж =К 1 х К 2 х К 3 х К ПВ х К рев х К ч (5)
К 1 - коэффициент типа и характеристик двигательной установки, таблица 2
К 2 - коэффициент продолжительности работы таблица 3
К 3 - коэффициент количества пусков таблица 4
К ПВ - коэффициент продолжительности включений таблица 5
К рев - коэффициент реверсивности, при нереверсивной работе К рев =1,0 при реверсивной работе К рев =0,75
К ч - коэффициент, учитывающий расположение червячной пары в пространстве. При расположении червяка под колесом К ч = 1,0, при расположении над колесом К ч = 1,2. При расположении червяка сбоку колеса К ч = 1,1.
3) Расчетная радиальная консольная нагрузка на выходном валу редуктора
F вых.расч = F вых х К реж, (6)
F вых - радиальная консольная нагрузка, приложенная в середине посадочной части концов выходного вала (исходные данные), Н
К реж - коэффициент режима работы (формула 4,5)
3. Параметры выбираемого редуктора должны удовлетворять следующим условиям:
1) Т ном > Т расч, (7)
Т ном - номинальный крутящий момент на выходном валу редуктора, приводимый в данном каталоге в технических характеристиках для каждого редуктора, Нхм
Т расч - расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора (формула 2), Нхм
2) F ном > F вых.расч (8)
F ном - номинальная консольная нагрузка в середине посадочной части концов выходного вала редуктора, приводимая в технических характеристиках для каждого редуктора, Н.
F вых.расч - расчетная радиальная консольная нагрузка на выходном валу редуктора (формула 6), Н.
3) Р вх.расч < Р терм х К т, (9)
Р вх.расч - расчетная мощность электродвигателя (формула 10), кВт
Р терм - термическая мощность, значение которой приводится в технических характеристиках редуктора, кВт
К т - температурный коэффициент, значения которого приведены в таблице 6
Расчетная мощность электродвигателя определяется:
Р вх.расч =(Т вых х n вых)/(9550 х КПД), (10)
Т вых - расчетный крутящий момент на выходном валу редуктора (формула 2), Нхм
n вых - частота вращения выходного вала редуктора, об/мин
КПД - коэффициент полезного действия редуктора,
А) Для цилиндрических редукторов:
- одноступенчатых - 0,99
- двухступенчатых - 0,98
- трехступенчатых - 0,97
- четырехступенчатых - 0,95
Б) Для конических редукторов:
- одноступенчатых - 0,98
- двухступенчатых - 0,97
В) Для коническо-цилиндрических редукторов - как произведение значений конической и цилиндрической частей редуктора.
Г) Для червячных редукторов КПД приводиться в технических характеристиках для каждого редуктора для каждого передаточного числа.
Купить редуктор червячный, узнать стоимость редуктора, правильно подобрать необходимые компоненты и помочь с вопросами, возникающими во время эксплуатации, Вам помогут менеджеры нашей компании.
Таблица 1
Таблица 2
Ведущая машина |
Генераторы, элеваторы, центробежные компрессоры, равномерно загружаемые конвейеры, смесители жидких веществ, насосы центробежные, шестеренные, винтовые, стреловые механизмы, воздуходувки, вентиляторы, фильтрующие устройства. |
Водоочистные сооружения, неравномерно загружаемые конвейеры, лебедки, тросовые барабаны, ходовые, поворотные, подъемные механизмы подъемных кранов, бетономешалки, печи, трансмиссионные валы, резаки, дробилки, мельницы, оборудование для нефтяной промышленности. |
Пробойные прессы, вибрационные устройства, лесопильные машины, грохот, одноцилиндровые компрессоры. |
Оборудование для производства резинотехнических изделий и пластмасс, смесительные машины и оборудование для фасонного проката. |
Электродвигатель, |
||||
4-х, 6-ти цилиндровые двигатели внутреннего сгорания, гидравлические и пневматические двигатели |
||||
1-х, 2-х, 3-х цилиндровые двигатели внутреннего сгорания |
Таблица 3
Таблица 4
Таблица 5
Таблица 6
охлаждения |
Температура окружающей среды, С о |
Продолжительность включения, ПВ %. |
||||
Редуктор без постороннего охлаждения. |
||||||
Редуктор со спиралью водяного охлаждения. |
||||||
Министерство образования и науки Российской Федерации.
Федеральное агентство по образованию.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.
Самарский государственный технический университет.
Кафедра: «Прикладная механика»
Курсовой проект по механике
Студент 2 – ХТ – 2
Руководитель: к. т. н., доцент
Техническое задание №65.
Коническая передача.
Частота вращения вала электродвигателя:
.Вращающий момент на выходном валу редуктора:
.Частота вращения выходного вала:
.Cрок службы редуктора в годах:
.Коэффициент загрузки редуктора в течение года:
.Коэффициент загрузки редуктора в течение суток:
.1. Введение_________________________________________________________4
2. Кинематический и силовой расчёт привода__________________________4
2.1 Определение частот вращения валов редуктора______________________4
2.2. Расчёт чисел зубьев колёс________________________________________4
2.3. Определение фактического передаточного отношения_______________5
2.4. Определение КПД редуктора_____________________________________5
2.5. Определение номинальных нагрузочных моментов на каждом валу, схема механизма___________________________________________________5
2.6. Расчёт потребной мощности и выбор электродвигателя, его размеры___5
3. Выбор материалов и расчёт допускаемых напряжений_________________7
3.1. Определение твёрдости материалов, выбор материала для зубчатого колеса____________________________________________________________7
3.2. Расчет допускаемых напряжений _________________________________7
3.3. Допускаемые напряжения на контактную выносливость______________7
3.4. Допускаемые напряжения на изгибную выносливость________________8
4. Проектный и проверочный расчёт передачи__________________________8
4.1. Вычисление предварительного делительного диаметра шестерни______8
4.2. Вычисление предварительного модуля передачи и уточнение его по ГОСТу___________________________________________________________8
4.3. Расчёт геометрических параметров передачи_______________________8
4.4. Проверочный расчёт передачи___________________________________9
4.5. Усилия в зацеплении___________________________________________9
5. Проектный расчёт вала и выбор подшипников ______________________12
6. Эскизная компоновка и расчёт элементов конструкции_______________12
6.1. Расчёт зубчатого колеса________________________________________12
6.2. Расчёт элементов корпуса______________________________________13
6.3. Расчёт мазеудерживающих колец_______________________________13
6.4. Расчёт крышки подшипников__________________________________13
6.5. Выполнение компоновочного чертежа__________________________13
7. Подбор и проверочный расчёт шпоночных соединений _______________14
8. Проверочный расчёт вала на усталостную выносливость______________15
9. Проверочный расчёт подшипников выходного вала на долговечность___18
10. Подбор и расчет соединительной муфты___________________________19
11. Смазывание редуктора__________________________________________19
12. Сборка и регулировка основных узлов редуктора___________________20
13. Список используемой литературы________________________________22
14. Приложения__________________________________________________23
Введение.
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.
Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников или устройства для охлаждения.
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т.д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т.д.).
Конические редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых пересекаются обычно под углом 90. Передачи с углами, отличными от 90 , встречаются редко.
Наиболее распространённый тип конического редуктора - редуктор с вертикально расположенным тихоходным валом. Возможно исполнение редуктора с вертикально расположенным быстроходным валом; в этом случае привод осуществляется от фланцевого электродвигателя
Передаточное число u одноступенчатых конических редукторов с прямозубыми колёсами, как правило, не выше 3; в редких случаях u = 4.При косых или криволинейных зубьях u = 5 (в виде исключения u = 6.3).
У редукторов с коническими прямозубыми колёсами допускаемая окружная скорость (по делительной окружности среднего диаметра) v ≤ 5 м/с. При более высоких скоростях рекомендуют применять конические колёса с круговыми зубьями, обеспечивающими более плавное зацепление и большую несущую способность.
2 Кинематический и силовой расчет привода.
2.1 Определение частот вращения валов редуктора:
.Частота вращения первого (входного) вала:
.Частота вращения второго (выходного) вала:
.2.2 Расчёт чисел зубьев передач.
Расчётное число зубьев шестерни
определяют в зависимости от величины передаточного отношения передачи:Значение
округляют до целого числа по правилам математики: .Расчётное число зубьев колеса
, необходимое для реализации передаточного числа , определяют по зависимости: .Значение
округляют до целого числа : .2.3 Определение фактического передаточного отношения:
.2.4 Определение КПД редуктора.
Для конического редуктора
.Вращающий (нагрузочный) момент на выходном валу редуктора:
.На входном валу:
.2.5 Определение номинальных нагрузочных моментов на каждом валу, схема механизма.
Мощность на выходном валу редуктора, кВт:
кВт , где: - вращающий момент выходного вала, - частота вращения выходного вала.Расчетная мощность электродвигателя.
Пример 1
Определить передаточное отношение зубчатой передачи (рис. 19), число оборотов ведомого вала и общий коэффициент полезного действия (кпд), если количества зубьев колес равны: z 1 =30, z 2 =20, z 3 =45, z 4 =30, z 5 =20, z 6 =120, z 7 =25, z 8 =15 ; число оборотов ведущего вала n 1 =1600 об/мин.
Решение
Механизм состоит из четырех ступеней: двух цилиндрических z 1 - z 2 , z 3 - z 4 с внешним зацеплением, цилиндрической z 5 - z 6 с внутренним зацеплением и конической z 7 - z 8 .
Общее передаточное отношение многоступенчатой передачи равно произведению передаточных отношений каждой ступени, образующих этот зубчатый механизм. Для данного случая
.
Знак (–) показывает, что направление вращения колес в этих парах противоположное. Направление вращения колес в данном случае так же можно определить путем простановки стрелок на схеме (рис. 19).
Число оборотов
ведомого вала определяем через
передаточное отношение
об/мин.
Общий кпд зубчатого механизма равен
где числовые значения приняты согласно условию задачи Т1.
Пример 2
Здесь
,
,
– передаточные отношения преобразованного
механизма (водилоН
остановлено, а вращается неподвижное
колесо z
3
).
Полученное передаточное отношение со
знаком «+» свидетельствует о совпадении
направлений вращения ведущего и ведомого
валов.
Пример 3
Решение
Как и в примере 2 этот механизм относится к одноступенчатой планетарной передаче и передаточное отношение от водила Н к колесу z 1 определяется отношением
Пример 4
Решение
Сложная зубчатая передача состоит из двух ступеней: первая ступень – простая цилиндрическая пара с внешним зацеплением z 1 -z 2 , вторая ступень – планетарный механизм Н- z 5 , передающий вращательное движение от водила Н к колесу z 5 через сателлит z 4 . Направление вращения выходного вала определяется алгебраическим знаком.
1. Для двухступенчатой передачи общее передаточное отношение находим через передаточные отношения каждой ступени, т.е.
.
Полученное
передаточное отношение
,
что свидетельствует о повышении частоты
вращения выходного вала, а знак «+»
показывает, что направления вращения
валов совпадают.
2. Определяем угловую скорость выходного звена и его угловое ускорение
рад/с,
рад/с 2 .
3. Поскольку вращение колес ускоренное (принимаем равноускоренное), то время, в течение которого угловые скорости увеличатся в два раза, определим из зависимости
,
где
и- угловые скорости соответственно в
начале и в конце рассматриваемого
периода времени
.
Отсюда
с.
4. Определяем общий коэффициент полезного действия передачи
Задача Т2
Выходное звено механизма, показанного на схемах (рис. 23–32), совершает возвратно-поступательное (или возвратно-вращательное) движение и нагружено на рабочем ходу постоянной силой F c (или моментом Т с ) полезного сопротивления. На холостом ходу, при обратном направлении движения выходного звена, полезное сопротивление отсутствует, но продолжают действовать вредные. Учитывая действие трения в кинематических парах, по коэффициенту полезного действия механизма необходимо определить:
1) движущий момент Т д , постоянный по величине, который нужно приложить к входному звену при установившемся движении с циклом, состоящим из рабочего и холостого ходов;
2) работы сил трения на рабочем и холостом ходах, считая, что вредное сопротивление постоянно на каждом из ходов, но на рабочем ходу оно в три раза больше, чем на холостом;
3) изменение кинетической энергии механизма за время рабочего хода и за время холостого хода;
4) мощность, требуемую от привода при вращении входного звена со средней скоростью и средние (за целый оборот) мощности полезного сопротивления и сил трения.
Решение этой задачи основано на уравнении движения механизма, устанавливающем связь между изменением кинетической энергии и работами сил (законе кинетической энергии). Работа сил и моментов определяется соответственно по линейным или угловым перемещениям звеньев, на которые они действуют. В связи с этим требуется определить положения механизма при крайних положениях выходного звена. Перемещения звеньев, линейные и угловые, можно определить по чертежу, выполненному в масштабе, или рассчитать аналитически. Размеры звеньев, согласно их обозначениям на схеме механизма, и другие необходимые величины приведены в таблицах числовых данных, где – коэффициент полезного действия, а в варианте 9m – модуль реечного зацепления, z – число зубьев колеса.
Таблица 17
Величина |
Предпоследняя цифра шифра |
|||||||||
ОА , мм | ||||||||||
ОС , мм | ||||||||||
ВС , мм | ||||||||||
АВ , мм | ||||||||||
Т с , Нм | ||||||||||
, рад/с |
Таблица 18
Величина |
Предпоследняя цифра шифра |
|||||||||
ОА, мм | ||||||||||
АВ, мм | ||||||||||
F c , Н | ||||||||||
, рад/с |
Таблица 19
Величина |
Предпоследняя цифра шифра |
|||||||||
ОА , мм | ||||||||||
ОВ , мм | ||||||||||
Т с , Нм | ||||||||||
, рад/с |
Таблица 20
Величина |
Предпоследняя цифра шифра |
|||||||||||||||||||||
ОА, мм | ||||||||||||||||||||||
ОВ, мм | ||||||||||||||||||||||
ВС=В D , мм | ||||||||||||||||||||||
F c , Н | ||||||||||||||||||||||
, рад/с | ||||||||||||||||||||||
Таблица 21
Величина |
Предпоследняя цифра шифра |
|||||||||
R , мм | ||||||||||
ОА, мм | ||||||||||
F c , Н | ||||||||||
, рад/с |
Таблица 22
Величина |
Предпоследняя цифра шифра |
|||||||||
ОА , мм | ||||||||||
ОВ, мм | ||||||||||
BD , мм | ||||||||||
F c , Н | ||||||||||
, рад/с |
Таблица 23
Величина |
Предпоследняя цифра шифра |
|||||||||
ОА , мм | ||||||||||
е, мм | ||||||||||
F c , Н | ||||||||||
, рад/с |
Таблица 24
Величина |
Предпоследняя цифра шифра |
|||||||||
R , мм | ||||||||||
ОА, мм | ||||||||||
r , мм | ||||||||||
F c , Н | ||||||||||
, рад/с |
Таблица 25
Величина |
Предпоследняя цифра шифра |
|||||||||
ОА, мм | ||||||||||
АВ, мм | ||||||||||
m , мм | ||||||||||
Т с, Нм | ||||||||||
, рад/с |
Таблица 26
Величина |
Предпоследняя цифра шифра |
|||||||||
ОА, мм | ||||||||||
ОВ , мм | ||||||||||
F c , Н | ||||||||||
, рад/с |
Последовательность
выполнения задания. Во-первых необходимо
построить механизм в крайних положениях,
и по заданным направлениям угловой
скорости входного звена
и постоянной силыF
с
(или
момента Т
с
)
полезного сопротивления установить
рабочие и холостые ходы.
При графическом определении линейных и угловых перемещений звеньев необходимо снять с чертежа:
1) для входного звена его углы поворота на рабочем ходу и на холостом х;
2) для
выходного звена при его возвратно-поступательном
движении линейное перемещение, т.е.
ход s
,
или при его возвратно-вращательном
движении угол размаха
.
Для того чтобы определить зоны рабочего и холостого ходов для входного звена, нужно учитывать связь движения с показанным направлением действия полезного сопротивления, которое на рабочем ходу должно препятствовать движению выходного звена.
В вариантах 5 и 8 применено геометрическое замыкание звеньев в высшей паре, предупреждающее отход звеньев друг от друга: в варианте 8 ролик радиуса r перекатывается в круговом пазу входного звена, охваченный наружным и внутренним профилями паза, в варианте 5 круглый эксцентрик охвачен рамкой выходного звена.