Учебники 80209

Определим вес звеньев механизма. Сила тяжести первого

звена

G1=m1 g=0,7 9,8=6,86 Н

Сила тяжести третьего звена

G3=m3 g=4,9 9,8=48,02 Н

Составим уравнения равновесия «жестких рычагов» Жуковского моментов сил относительно полюса для каждого положения механизма

Fy0 G1hG1 /P0b1 .

Fy1 G1hG1 G3hG3 PПС P1d5 /P1b1 .

Fy2 G1hG1 G3hG3 PПС P2d5 /P2b1 .

Fy3 G1hG1 G3hG3 PПС P3d5 /P3b1.

Fy7 G1hG1 /P7 b1 .

В таблице 6 представлены замеренные по планам скоростей плечи сил G1 и G2 – hG1 и hG3 , плечо силы полезного со-

противления Pid5 , а также полученные значения уравнове-

шивающей силы Fy.

29

Таблица 6

Пример выполнения листа 1 графической части представлен в приложении Б.

30

5 Пример выполнения листа 2 графической части курсового проекта

Силовой расчёт ведётся в порядке, обратном образованию механизма, т. е. сначала будет рассчитана группа 5, 4, затем 3, 2 и 1, 0. В рассмотренном примере учтены силы инерции звеньев механизма.

5.1 Расчёт группы 5, 4

Рассмотрим равновесие звена 5 (рисунок 14):

Xi 0

F43 cos PПС 0

F43 PПС 600 600,6 Н cos 0,999

Масштаб плана сил:

μF =РПС / 150 = 600 / 150 = 4 Н/мм

Определим по рисунку 15 силу F50:

F50 =<F50> μF= 9 4=36 H

5.2 Силовой анализ группы 3, 2

Звено 2 находится в равновесии под действием только двух сил F21 и F23 (рисунок 16), следовательно,

F21= – F23

Из равновесия звеньев 2 и 3 (рисунок 16) следует, что

MB 0,

F34 BD l Fи3 hи3 l G3 h3 l F30 CB l 0,

31

600,6 0,022 65,8 Н,

F30n F30n F 18 Н,

F30 F30 2 F30n 2 68,2 Н.

Находим по рисунку 17

F21 170 4 680 Н .

5.3 Силовой анализ начального звена

Из равновесия звена 1 (рисунок 18) следует, что:

MA 0

Fуl1 F12 h12 l G1h1 l Fи1hи1 l 0.

Сила тяжести первого звена

G1=m1 g=0,7 9,8=6,86 Н

Сила инерции первого звена:

Fи1 m1as1 0,7 75,5 0,46 24,3 Н

Итого по рисунку 19 имеем:

661,9 Н

32

5.4 Проверка силового расчёта

Проверку выполним с помощью «Рычага Жуковского». Для этого к повёрнутому плану скоростей приложим внешние силы механизма и силы инерции (рисунок 20). Моменты представляем в виде пар сил.

Mp 0

Fу*pb1 Fи'3pd3 PПС pd4 G1pg1 G3pg3

Fи1ps1 Fи3ps3 0

48,02 4,5 24,3 3,5 33,81 21,5 693,9 Н

Ошибка составляет:

Fу* Fу 100% 4,6% Fу*

Это приемлемо, т. к. допустимая ошибка составляет 10%.

Пример выполнения листа 2 графической части представлен в приложении В.

33

6 Проектирование привода рычажного механизма (лист 3 графической части)

3.12.По максимальному значению уравновешивающей силы определить вращающий момент на входном валу привода.

3.13.Определить общий КПД привода.

3.14.Определить мощность на валу электродвигателя.

3.15.Произвести кинематический расчет привода и выбрать электродвигатель.

3.16.Определить крутящие моменты, частоты вращения всех валов привода.

3.17.Выбрать материал и термообработку для зубчатых колес редуктора. Определить допускаемые напряжения для зубчатых колес.

3.18.Определить геометрические размеры зубчатой передачи редуктора.

3.19.Произвести предварительный расчет диаметров валов редуктора.

3.20.Рассчитать основные элементы корпуса редуктора.

3.21.Выполнить сборочный чертеж редуктора.

3.22.Произвести технико-экономическое обоснование разработанной конструкции.

34

7 Последовательность расчета привода рычажного механизма и пример выполнения 3 листа графической части курсового проекта

7.1 Задание и исходные данные

Спроектировать механический привод рычажного механизма. Привод состоит из электродвигателя (1), ременной передачи (2), цилиндрического одноступенчатого редуктора (3) и муфты (4). Режим работы переменный: L = 5 лет, Kсут = 0,6, Kсут = 0,3.

3

2

4

1 И

Рисунок 7 – Кинематическая схема (а) и график нагрузки (б) привода

35

7.2Кинематический расчёт привода

ивыбор электродвигателя

По таблице 6 находим максимальную уравновешивающую силу Fy. В третьем положении механизма величина Fy достигает максимального значения 581 Н.

Определим крутящий момент на валу кривошипа (выходной вал привода) из условия:

Tвых k Fy lAB ,

где k – коэффициент запаса, определяемый в зависимости от неучтенных нагрузок, степени влияния сил и моментов трения, условий эксплуатации (k = 1,2…3);

lАВ – длина кривошипа.

Tвых = 2 581 0,0294 = 34 Нм.

Коэффициент полезного действия (КПД) привода равен произведению частных КПД передач, входящих в привод

η = η1 η2 η3 … ηi .

КПД исследуемого привода (определяется с точностью до 3 знака после запятой):

общ= закр рем м ппk,

где закр=0,97 – КПД закрытой зубчатой цилиндрической передачи; рем=0,95 – КПД открытой ременной передачи;м=0,98 – КПД муфты; пп=0,99 – КПД одной пары подшипников, k – число пар подшипников привода (для рассматриваемого привода k = 2) [9].

общ= 0,97 0,95 0,98 0,992 = 0,885.

Мощность на выходном валу привода, кВт

Nвых Tвыхnвых

9550

36

Расчётная мощность электродвигателя, кВт

Nэд р Nвых

общ

1,74

Nэд р 0,885 1,97 кВт.

По каталогу выберем электродвигатель серии 4А из условия Nэд Nэд р [9]. Для последующего расчёта рассмотрим четыре электродвигателя с одинаковой номинальной мощностью Nэд =2,2 кВт, но с различной частотой вращения вала под нагрузкой (номинальной частотой вращения) nном.

Выбор оптимального типа двигателя для исследуемого привода должен учитывать кинематические параметры привода. Поэтому окончательный выбор двигателя необходимо произвести после определения передаточных чисел ступеней привода.

Определим общее передаточное число привода для всех вариантов электродвигателя.

U nном .

n1

Производим разбивку общего передаточного числа, принимая для всех вариантов передаточное число ременной пере-

дачи Uрем = 2,3 [9].

Uред

U

Uрем

Сведём все полученные результаты в таблицу 7. Сравним расчётные передаточные числа с ближайшими

стандартными по ГОСТ 2185-66. Расчётные значения не должны отличаться от стандартных более чем на 2,5% для величин передаточных чисел до 4,5 и на 4% для величин более 4,5. Если

37

данное условие не выполняется, то расчётное передаточное число реализовать не возможно.

Анализируя полученные результаты можно сделать вывод о том, что применение двигателей типов 4А100L6У3 и 4А112МА8У3 не представляется возможным из-за слишком большого отклонения фактического передаточного числа. Использование в приводе асинхронных двигателей типов 4А80В2У3 и 4А90L4У3 даёт отклонение 1,5% расчётных передаточных чисел редуктора по сравнению со стандартными.

Таблица 7 – Привод с различными типами двигателей

Исходя из выше сказанного выбираем для привода трехфазный асинхронный электродвигатель общего назначения 4А80В2У3 с номинальной частотой вращения 2850 об/мин и ближайшей стандартной частотой зубчатой передачи 2,5. Предварительное передаточное число ременной передачи

U = 5,82 / 2,5 = 2,328

Определим мощность на валах редуктора с учётом выбранного электродвигателя:

выходной вал

Nвых Nэд общ

38