2. Розрахунок одностоякових обертачів

2.1. Електроприводи обертачів

Механізм обертання планшайби обертачів включає електродвигун, черв’ячну пару та зубчасту пару передачі обертання на вісь планшайби (шпиндель), встановлену на двох опорних підшипниках.

Вихідними даними для розрахунку потужності приводу обертачів є: G-вага виробу; е- положення центра ваги виробу по відношенню до осі обертання планшайби; h-положення центра ваги виробу над планшайбою; n-частота обертання планшайби.

Під час розгону двигун вимушений подолати статичний момент опору М_с від незбалансованого вантжу та сил тертя в елементах механізму і момент опору М_і від сил інерції обертових масс приводу.

Таким чином, крутний момент на валу двигуна

,

де М_і1-момент сил інерції обертових мас механізму, приведених до валу двигуна;

М_с-статичний момент опору;

М_і2 – момент сил інерції обертових мас планшайби та вантажу.

Статичний момент опору

,

де е-відстань від осі обертання до центра ваги виробу, м;

А та В-реакції опорних підшипників, н;

d_A та d_B – діаметр шпинделя в місцях підшипників А та В, м;

f- коефіцієнт тертя ковзання в підшипниках.

Під час рівномірно прискореного розгону момент сил інерції обертових мас

,

де с=1,1…1,25 –коефіцієнт, що враховує вплив сил інерції обертових

мас другого (враховуючи першим вал електродвигуна) та наступних

валів механізму;

GD²- маховий момент ротора двигуна згідно каталогу, ;

n_д- частота обертання вала двигуна, об/хв.;

t – час пуску, який приймається рівним 1…2 с.

Момент сил інерції обертових мас планшайби та вантажу

,

де - маховий момент вантажу з планшайбою, ;

Приводний момент двигуна

.

Враховуючи ту обставину, що неможливо знайти реальне значення махових моментів усього ланцюга обертових мас механізму, особливо для різної форми і розмірів зварних виробів та планшайби, застосовують коефіцієнт впливу інерційних сил к_і = 1,2…2.

Тому приводний момент двигуна розраховують за формулою

нм.

Потужність приводного двигуна

, вт

де - кутова швидкість обертання планшайби, 1/с;

-загальний ККД привода (для черв’ячної та зубчастої

передач відповідно η_ч=0,6 та η_з=0,95).

Практичне заняття №1

2.2. Розрахунок обертачів з горизонтальним шпинделем

Завдання № 1. Визначити діаметр шпинделя в небезпечних перерізах та потужність приводного двигуна одностоякового зварювального обертача з горизонтальним шпинделем (Рис.1) за наступними вихідними даними, що наведені в таблиці 1; зубчастий вінець прикріплений до планшайби.

Розв’язання

Найбільший згинальний момент в опорі А визначається як геометрична сума двох згинальних моментів, які діють у взаємно перпендикулярних площинах: вантажного момента нм, і момента від окружнї сили Q на зубчастому колесі ,

, де Q=M_кр/R.

Рис. 1. Розрахункова схема одностоякового зварювального

обертача з горизонтальним шпинделем

Таблиця 1

Варіант	Вихідні дані
	G, H	h, мм	l, мм	k, мм	e, мм	α0	D, мм	R, мм
1	2000	350	120	100	20	90	1000	250
2	2500	350	140	100	50	90	1100	270
3	3000	350	160	100	90	90	1200	280
4	3500	400	180	120	120	90	1300	300
5	4000	400	200	120	140	90	1400	300
6	4500	400	220	120	160	90	1500	350
7	5000	500	240	140	180	90	1200	400
8	5500	500	260	140	200	90	1300	350
9	6000	600	280	140	200	90	1500	300
10	6500	700	300	150	180	90	1400	300
11	7000	800	300	150	160	90	1400	350
12	7500	1000	300	150	170	90	1500	350

Найбільший крутний момент М_кр, який має бути подоланий приводом обертача дорівнює сумі двох крутних моментів: вантажного крутного момента М_вт=Gе та момента сил тертя в підшипниках шпинделя М_тр,

М_кр=Ge+M_тр.

Оскільки шпиндель змонтовано на підшипниках кочення, то моментом сил тертя можна знехтувати для визначення величини окружної сили

нм;

н;

Згинальний момент від окружної сили Q

нм.

Підсумковий згинальний момент в опорі А

нм.

Вертикальні реакції опор обертача від сили G

, звідки н;

, звідки н.

Горизонтальні реакції опор обертача від окружної сили Q

, звідки н;

, звідки н.

Повні реакції в підшипниках А та В

н;

н.

З рівняння міцності визначаємо діаметр шпинделя, прийнявши допускні напруження, наприклад, для сталі 40Х [σ]=80 МПа

, м.

Приймаємо діаметри підшипників одного розміру d=d_А=d_В.

Момент сил тертя в підшипниках, якщо коефіцієнт тертя f=0,1

нм.

Крутний момент з урахуванням сил тертя в підшипниках

нм.

Частота обертання планшайби при швидкості зварювання V_з м/хв

об/хв.

Кутова швидкість планшайби

1/с.

Загальний коефіцієнт корисної дії силового приводу, якщо к.к.д. зубчастого редуктора η_з=0,95 а черв’ячного η_ч=0,6

.

Потужність приводного електродвигуна

вт.