6.2 Проверка двигателя по пусковому моменту

Суммарный приведенный момент на валу двигателя:

М_∑ = (М _{стат.прив.} + М _{дин.прив.}) < М _{пуск.двиг.}

Приведенный динамический момент:

М _{дин.прив} = J _{прив. к валу дв.} * ε _дв

Угловое ускорение двигателя ε _дв определяется по следующей формуле:

,

где i_o – общее передаточное отношение.

Рассчитываем угловое ускорение выходного вала двигателя:

ε_вых = = = 0,5 с^-1

Тогда ε_дв=2093,2*0,5=1046,6 с^-2

Далее вычислим приведенный момент инерции:

где Jн – момент инерции нагрузки

Jр – момент инерции ротора

b – толщина зубчатого венца колес и шестерней

ρ – плотность материала колес и шестерен (т.е. стали),

Тогда приведенный момент редуктора:

Теперь вычислим динамический приведенный момент:

Этот момент, в сумме со статическим приведенным моментом, должен быть меньше пускового момента двигателя, который равен

М_пуск= 235* Н*м

M=M_дин+М_ст= + =201*10^-4 Н*м

М_пр < М_пуск => Двигатель выбран верно.

5. Расчет валов

7.1. Расчет диаметров валов

Диаметры валов определяем по расчету на прочность при кручении (с последующим уточнением размером после детальной разработки конструкции).

Уточненный расчет проводим по предпоследнему, самому нагруженному валу (выходной), для остальных валов проводим оценочный расчет диаметров.

При данном способе расчета диаметр вала определяется по формуле:

d ≥ ,

где [ ] = 20..30, принимаем МПа

M_кр = М₃=12000Н*мм – крутящий момент на валу.

Определим предварительный диаметр вала:

d₃≥ = мм => 16 мм

Расчетная схема вала: Крутящий момент на валу:

М _кр = 12000 Н*мм

Окружная сила вычисляется по формуле:

F _окр8 = , где D₁ = 159 мм – диаметр колеса 1

F _окр8 =

Для колеса 2 D₂ = 40 мм:

F _окр2 = Н

Радиальные силы рассчитываем по формуле:

F_r1 = , где = 20⁰, tg = 0,364

F_r8 = = 56,09 Н

F_r9 = 600 *0,364= 218,4 Н

Определим опорные реакции:

Плоскость YOZ (горизонтальная)

Fr8*l1+Rby(l1+l2)-Fr9(l1+l2+l3)=0

R_By= 222,41 Н

Ray(l1+l2)+Fr8*l2+Fr9*l3=0

R_Ay= -60,1 Н

Плоскость XOZ (вертикальная)

-Fokp8*l1+Rbx(l1+l2)-Fokp9(l1+l2+l3)=0

R_Bx= 805,18 Н

Rax(l1+l2)-Fokp8*l2+Fokr9*l3=0

R_Ax= -54,18 H

Суммарные реакции в опорах:

= 80,92 Н

= 835,33 H

Построим эпюры изгибающих и крутящего моментов в плоскостях XoZ и YoZ:

По энергетической теории прочности:

16464,49 Н*мм

При одновременном действии на вал крутящего и изгибающего моментов возникающее в нём напряжение вычисляется по формуле

– допускаемое напряжение:

,

– предел выносливости материала при изгибе, для стали 40 σ_-1=240 МПа ;

– коэффициент запаса, примем n=1,2.

МПм

Тогда можно вычислить минимально допускаемый диаметр стержня:

= мм => 16 мм

Рассчитанный диаметр меньше предварительного размера, поэтому принимаем d =16 мм

Аналогично рассчитываем все валы, тогда:

d1=4 мм

d2=5 мм

d3=6 мм

d4=8 мм

d5=d=16 мм