2.2. Разновидности шлицевых соединений
Шлицевые соединения различают: по характеру соединения - неподвижные для закрепления детали на валу (рис. 5.1);подвижные , допускающие перемещение вдоль вала (например, блока шестерен коробки передач; по форме зубьев прямобочные (рис. 5.1), эвольвентные (рис. 5.2, а), треугольные (рис. 5.2, 6), по способу центрирования (обеспечения совпадения геометрических осей) ступицы относительно вала с центрированием по наружному диаметру В (см. рис. 5.1, а), по внутреннему диаметру й (см. рис. 5.1, 6) и по боковым поверхностям зубьев (рис. 5.1, в и 5.2). Зазор в контакте поверхностей: центрирующих практически отсутствует, нецентрирующих значительный.
2.3. Расчет шлицевых соединений
Основными критериями работоспособности шлицевых соединений являются сопротивления рабочих поверхностей смятию и изнашиванию.
Параметры соединения выбирают по таблицам стандарта в зависимости от диаметра вала, а затем проводят расчет по критериям работоспособности. Смятие и изнашивание рабочих поверхностей связаны с действующими на контактирующих поверхностях напряжениями
см.
Упрощенный (приближенный) расчет основан на ограничении напряжений смятия допускаемыми значениями
см., назначаемыми на основе опыта эксплуатации подобных конструкций:
где Т- расчетный вращающий момент (наибольший из длительно действующих моментов при переменом режиме нагружения), Н-м;
К3- коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями (зависит от точности изготовления и условий работы),
К = 1,1... 1,5; d - средний диаметр соединения, мм; число z -зубьев; h -рабочая высота зубьев, мм; lp -рабочая длина соединения, мм;
см допускаемое напряжение смятия, Н/мм2. Для соединений с прямобочными зубьями:
f
– фаска зуба.
Для соединения с эвольвентными зубьями:
Для соединения с треугольными зубьями
29. Выбор электродвигателя для привода механизмов.
Выбор электродвигателя привода
В зависимости от потребляемой мощности, а также от ограничений по массе и размерам выбирается тот или иной тип электродвигателя.
Выбранный электродвигатель должен удовлетворять следующим условиям:
• обеспечивать момент, достаточный для разгона механизма с заданным ускорением, а при торможении двигателем - замедление механизма;
• при работе в заданном режиме не должен испытывать длительных перегрузок, ведущих к перегреву электродвигателя.
При выборе двигателя следует придерживаться следующих рекомендаций:
1. Электрические и механические параметры приводов (Ртм, С/|10М, #!1К>М, относительная продолжительность рабочего периода, Гпуск, Гт1п, 7^, пределы регулирования числа оборотов и т. п.) должны соответствовать параметрам приводимых ими механизмов во всех режимах их работы в данной установке.
2. Для механизмов, сохраняющих технологическую непрерывность в работе, должен быть обеспечен самозапуск их электродвигателей после кратковременных перерывов (не более 2,5 с), связанных с перерывом питания или понижением напряжения из-за короткого замыкания, при этом применять двигатель большей мощности, чем для непрерывной нормальной работы, не требуется.
3. Для привода механизмов, не требующих регулирования угловой скорости, независимо от их мощности, рекомендуется применять асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.
4. Для привода механизмов, имеющих тяжелые условия пуска или работы, либо требующих изменения угловой скорости, следует применять двигатели с наиболее простыми и экономичными методами пуска или регулирования чисел оборотов, возможными в данной установке.
5. Пуск асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором должен производиться, как правило, непосредственным включением в сеть (прямой пуск). При невозможности прямого пуска следует применять пуск через трансформатор или автотрансформатор. В особых случаях допускается пуск с подъемом частоты от нуля.
Мощность электродвигателя всегда относят к определенному режиму работы. При проектировании привода внешние сопротивления и режим работы должны быть заданы в техническом задании.
Различают три номинальных режима работы двигателей:
• продолжительный;
• кратковременный;
• повторно-кратковременный.
При продолжительном режиме работы двигатель нагревается до установившейся температуры в отличие от кратковременного, при котором этого не происходит.
При повторно-кратковременном режиме происходит пуск и остановка двигателя, при этом нагрев электродвигателя и возможность реализации заданной мощности определяются продолжительностью включения (ПВ) по относительному времени за цикл, равный 10 мин.
По величине ПВ различают четыре основных повторно-кратковременных режима работы.
Режим работы является продолжительным (ПВ 100%), если время одного цикла работы превышает 10 мин.
При расчете мощности двигателя в повторно-кратковременном режиме работы возможны три случая.
1. Фактический режим работы двигателя соответствует одному из стандартных режимов; нагрузка постоянная.
В этом случае по каталогу выбирается двигатель, мощность которого при заданном ПВ равна требуемой.
2. Фактическая продолжительность включения ПВф не совпадает с номинальными значениями ПВН; нагрузка постоянная.
В этом случае двигатель выбирается по номинальной мощности:
где Рн - номинальная мощность; - фактическая мощность; ПВ„ - ближайшее стандартное значение ПВ.
3. Значения мощности Р переменны в течение цикла.
В этом случае расчет проводится в такой последовательности.
Строится график изменения мощности двигателя во времени за цикл и определяется Г1Вф.
Определяется средняя статическая мощность за цикл:
где К - коэффициент перегрузок при пуске и торможении; К = 1,1-1,3; Р- различные значения статической мощности за соответствующие промежутки /,• времени в течение цикла продолжительностью /|(.
Полученная мощность пересчитывается по вышеприведенному выражению для определения Рн, и по величине Рнвыбирается двигатель соответствующей мощности.
Строятся нагрузочные диаграммы механизма с выбранным двигателем по моменту Т = Т^) и по силе тока двигателя / = /(/), после чего определяется средняя квадратичная сила тока:
где /,, /2 ... /„ - сила тока двигателя (принимается по его характеристике за промежутки времени /2... К в пределах цикла продолжительностью /ц.
Для асинхронных электродвигателей вместо /э можно определять средний квадратический момент:
Значения /., или сравниваются с номинальными значениями силы тока /н или момента Тн предварительно выбранного двигателя с учетом отличия ПВф от ПВН :
В случае несоблюдения последних неравенств двигатель непригоден по нагреву и его следует заменить ближайшим двигателем большей мощности:
В формулах (11.6)-{ 11.8) г|м - КПД привода:
• при последовательно соединенных простых механизмах привода:
• при параллельно соединенных простых механизмах привода:
• при параллельно соединенных простых механизмах привода с одинаковым КПД:
В формулах (11.9)-( 11.11):
г|,, Лг Л„ ~ КПД отдельных механизмов привода;
а, - относительная часть потока мощности, передаваемая /-м механизмом привода;
РВЬ1Х - мощность на выходном валу привода, Вт;
Кр - линейная скорость рабочего органа, м/с;
Т7 - силовая нагрузка на рабочий орган, Н.
30. Схемы соединения двигателей, передаточных и исполнительных механизмов.