Кинематическая схема подъемника
Подъемники также относятся к весьма распространенным механизмам. Отличительной особенностью этих устройств является постоянство знака момента сопротивления, действующего на двигатель при подъеме и спуске груза. Основные требования, предъявляемые к подобным конструкциям - плавность пуска и торможения, что обеспечивается регулированием скорости перемещения груза.
Кинематическая схема подъёмника приведена на рис. 3.
Рис. 3. Кинематическая схема подъемника
1 – двигатель; 2 –
редуктор цилиндрический (передаточное
число
);
3 – барабан наматывающего устройства
диаметром
[м];
4 – груз массой
[кг],
[м/с]
– скорость подъема груза.
Порядок расчета аналогичен изложенному выше. Сначала находим угловую скорость вращения барабана
,
после чего приводим эту скорость к валу двигателя
,
где
– передаточное число всего механизма,
в данном случае это передаточное число
редуктора.
Тяговая сила определяется весом поднимаемого груза
,
а мощность, необходимая для подъема груза определяется как
,
где
[Н]
– тяговая сила;
[м/с]
– линейная скорость движения конвейера
(указываются в техническом задании).
Учитываем к.п.д. отдельных частей механизма и определяем к.п.д. всего механизма как произведение к.п.д. отдельных его частей
,
где 
– к.п.д. зубчатой передачи;
–к.п.д. муфты.
Расчетная мощность двигателя не должна быть менее полной механической мощности подъёмника
.
Приводим момент инерции механизма подъемника к валу двигателя на основе баланса кинетических энергий, что иллюстрирует рис.3
,
Суммарный момент
инерции определяется суммой
.
Данные для расчёта мощности двигателя подъёмника приведены в таблице 2.
Таблица 2. Данные для расчёта мощности двигателя подъёмника.
-
№
V (м /с)
Dб (м)
i1
m (кг)
Iмех
(кг*м2)
1
0,45
0,40
15
5000
0,70
2
0,43
0,40
15
4900
0,75
3
0,41
0,39
14
4800
0,80
4
0,39
0,39
14
4700
0,85
5
0,37
0,38
13
4600
0,90
6
0,35
0,38
13
4500
0,95
7
0,33
0,37
12
4400
1,00
8
0,31
0,37
12
4300
1,05
9
0,30
0,36
11
4200
1,10
10
0,29
0,36
11
4100
1,15
11
0,28
0,35
10
4000
1,20
12
0,27
0,35
10
3900
1,25
13
0,26
0,34
9
3800
1,30
14
0,25
0,34
9
3700
1,35
15
0,24
0,33
8
3600
1,40
16
0,23
0,33
8
3500
1,45
17
0,22
0,32
7
3400
1,50
Кинематическая схема металлорежущего станка
Для примера рассмотрим схему механизма подачи металлорежущих станков, в которой двигатель осуществляет перемещение инструмента (изделия) для обеспечения процесса резания. Особенностью этого механизма является ударное приложение нагрузки к двигателю и механическим частям. Основное требование, предъявляемое к подобным конструкциям - обеспечение плавного хода резца независимо от нагрузок, действующих на механизм.
Рис. 4. Кинематическая схема подачи металлорежущего станка
1 – двигатель; 2 –
редуктор цилиндрический; 3 – передача
типа «винт-гайка»; 4 – резец (скорость
перемещения
[м/с]).
Начинаем расчёт с определения угловой скорости вращения винта передачи 3
,
где
[1/м] – конструктивный коэффициент
передачи,
после чего приводим эту скорость к валу двигателя
.
Усилие подачи, необходимое для линейного перемещения резца, определяется соотношением
,
где
[Н]
– усилие подачи;
[кг]
– масса суппорта резца;
– коэффициент трения (указываются в
техническом задании);
[м/с2]
– ускорение свободного падения. Мощность,
необходимая для резания определяется
как
,
где
[Н]
– усилие,
[м/с]
– линейная скорость движения конвейера
(указывается в техническом задании).
Учитывая к.п.д. отдельных частей механизма, находим к.п.д. всего устройства как произведение к.п.д. отдельных узлов схемы:
,
где
– к.п.д. зубчатой передачи;
–к.п.д. муфты;
–к.п.д. передачи
типа «винт-гайка».
Расчетная мощность двигателя не должна быть менее полной мощности, подводимой к механизму подачи,
.
Приведем момент инерции механизма подачи металлорежущего станка к валу двигателя, как в предыдущих примерах, тогда
,
где
[1/м2]
– коэффициент приведения;
.
Суммарный момент инерции определяется
в итоге равенством
.
Данные для расчёта мощности двигателя механизма подачи приведены в таблице 3.
Таблица 3. Данные для расчёта мощности двигателя механизма подачи.
-
№
V (м /с)
i1
i2
Fn
m (кг)
1
0,0250
7,0
35
500
15,0
0,050
2
0,0255
7,0
35
490
14,5
0,050
3
0,0260
6,5
33
480
14,0
0,050
4
0,0265
6,5
33
470
13,5
0,050
5
0,0270
6,0
31
460
13,0
0,045
6
0,0275
6,0
31
450
12,5
0,045
7
0,0280
5,5
29
440
12,0
0,045
8
0,0285
5,5
29
430
11,5
0,045
9
0,0290
5,0
27
420
11,0
0,040
10
0,0295
5,0
27
410
10,5
0,040
11
0,0300
4,5
25
400
10,0
0,040
12
0,0305
4,5
25
390
9,5
0,040
13
0,0310
4,0
23
380
9,0
0,035
14
0,0315
4,0
23
370
8,5
0,035
15
0,0320
3,5
21
360
8,0
0,035
16
0,0325
3,5
21
350
7,5
0,035
17
0,0330
3,0
20
340
7,0
0,035