2.4 Расчет пружины толкателя.

Для расчета пружины толкателя необходимо определить наибольшую и наименьшую вели­чину действующих силы и величину деформации. Расчет пружины проводится для индексов (отношение диаметра пружины к диаметру проволоки) от 4 до 12, что позволяет выбрать пружину по габариту толкателя. Пружина воспринимает силы инерции возникающие в момент изменения движения зонда. Полагая изменение движения толкателя по синусоидаль­ному закону получим:

, мм

где

1. s₂ - перемещение зонда с толкателем на участке изменения направления движе­ния толкателя равное s₂= 0,05*d0 (мм);

2. ω₁/k - угловая скорость толкателя на участке изменения

направления движения ;

3. к - коэффициент учитывающий продолжительность изменения направления вектора скорости кулачка k=0,l*t_l. В этом случае наибольшее ускорение толкателя составит:

, мм/с²

Величина наибольшей силы воспринимаемой пружиной определится из выражения:

Р₂ = m*w, Н;

где:

m - масса толкателя и зонда, совершающих возвратно-поступательное движение

w - ускорение толкателя кулачка (мм/с²);

2.5 Момент вращения кулачка.

Момент вращения кулачка находится из выражения:

, Н*мм

где

М_К - момент вращения кулачка (Н*мм);

Р₂ - наибольшее усилие в пружине толкателя (весом толкателя и зонда можно пре­небречь);

г_m - наибольший радиус кулачка; al - угол давления;

f_l - приведённый угол трения толкателя (7-9 град.);

f - приведённый коэффициент трения между толкателем и кулачком (f=0.1);

si - расстояние между кулачком и опорой толкателя;

s2 - расстояние между опорами толкателя.

3.6 Выбор двигателя.

Двигатель подключается к валу имеющему наибольшую скорость вращения. Величина скорости вращения валов 8 (W1) и 11 (W2) (см. Рис 1) определяется в зави­симости от заданных технических требований к проектируемому устройству, поэто­му. Величина момента при определении потребной мощности двигателя определяет­ся:

для случая когда :

;

для случая когда :

;

Потребная мощность двигателя электромеханического привода определяется по формуле:

, Вт

где:

N - мощность двигателя (Вт);

К₁ - коэффициент запаса двигателя (1.6..1.7);

М - КПД электромеханического привода (0.6..0.8).

Коэффициент запаса двигателя принимается с таким расчётом, чтобы учесть все дополнительные моменты от трения в винтовом механизме, во вводе движения в вакуум, в узлах трения валов и цилиндрической зубчатой паре между валами.

В зависимости от полученного передаточного числа U принималась одна из трёх схем привода:

U ≤4 - одноступенчатая цилиндрическая зубчатая передача;

4 < U ≤ 12 - двухступенчатая зубчатая передача;

12 < U ≤ 80 - червячная передача;

80 < U ≤ 320 - цилиндрическая зубчатая и червячная передачи.

В расчёта элементов измерительного зонда определя­лись:

размеры кулачка;

расстояние между направляющими толкателя;

размеры пружины толкателя;

размеры винтового механизма;

передаточное число зубчатой пары между валами 8 и 11;

размеры элементов привода.