5. Розрахунок зварювальних візків практичне заняття №6

5.1. Розрахунок велосипедного візка

Завдання № 6. Визначити діаметри валів, ходових коліс та потужність приводного двигуна велосипедного зварювального візка (Рис.6) за наступними вихідними даними, що наведені в таблиці 6. Маршова швидкість V_м=17 м/хв. Колеса з циліндричним ободом та лінійним контактом з плоскою рейкою.

Розв’язання

Від ваги візка виникають вертикальні та горизонтальні реакції. Підсумкова вертикальна реакція Q₁=G нижнього шасі (Рис.7) розподіляється на ходові колеса однієї рейки наступним чином

н.

Горизонтальну реакцію коліс та верхнього опорного ролика визначаємо з рівняння моментів

звідки н.

Горизонтальна реакція на кожне з двох коліс нижнього шасі дорівнює Т/2.

Рис.6. Розрахункова схема велосипедного візка.

Таблиця 6

Вихідні дані	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Vзв, м/год	76	80	90	90	99	100	105	110	115	120	125	130
G, кн	20	23	25	27	12	14	13	10	15	19	18	21
l1, м	0,5	0,8	1,0	1,2	0,9	0,8	1,0	0,7	0,8	0,9	1,0	0,8
Н,м	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4

Обираємо стандартні ходові колеса з циліндричним ободом та лінійним контактом діаметром D_хк та опорний ролик діаметром D_р.

Переміщення велосипедного візка здійснюється по плоскій рейці, розміщеній на підлозі цеху. Опорний ролик розміщується в напрямній у вигляді швелера, закріпленого до колон цеху. Матеріал ходових коліс та рейки сталь 65Г.

Перевіримо ходове колесо на контактні напруження (Рис.7)

,

Де Е=2Е₁Е₂/(Е₁+Е₂) = 2,1×10⁶ МПа - приведений модуль пружності;

Е₁=Е₂=2,1×10⁶ МПа – модулі пружності матеріалу ходового колеса та рейки;

h=60 мм- ширина контактної поверхні, яка дорівнює ширині обода;

k_f=1,05 – коефіцієнт, що враховує вплив тангенціальних сил тертя для середнього режиму роботи візка;

[σ]=70 МПа –допускне контактне напруження для сталі 65Г;

Р=Q=G/2=5000 н- максимальне навантаження на ходове колесо.

Визначаємо діаметр осі ходового колеса, виходячи з згинального момента, який виникає від реакції Q=Q₂=Q на плечі , яке конструктивно прийнято як відстань від рами візка до середини підшипника колеса (Рис.8):

нм;

Визначаємо діаметр осі попередньо обравши матеріал, наприклад, сталь 35 для якої [σ]=60 МПа

м;

Рис.7. Схема розподілу сил на колеса однієї рейки

Вал приводного колеса можна розглядати як двохопорну балку, навантажену зосередженою силою Q посередині прогону, конструктивно призначеному, як відстань між центрами опорних підшипників . Згинальний момент на валу приводного колеса (Рис.8)

нм.

Попередньо визначаємо діаметр вала без врахування крутного моменту

м;

Для усталеного руху візка, коли відсутні сили інерції, опір пересуванню є підсумковим опором усіх ходових коліс та опорних роликів і визначається за формулою

де Q_к- навантаження на кожне колесо та ролик, н ;

f_n – коефіцієнт тертя в підшипниках ( обираємо підшипники ковзання для яких коефіцієнт тертя ковзання f_n=0,1);

μ_к-коефіцієнт тертя кочення, м (для коліс D=300 мм μ_к=0,0003 м);

к_р- коефіцієнт тертя реборд колеса об головку рейки та ролика об

напрямну ( призначаємо к_р=2,5);

n- кількість ходових коліс та роликів;

d –діаметр осей та валів, м.

Визначаємо опір пересуванню візка за формулою

;

Опір пересуванню візка з урахуванням сил інерції при можливому прискоренні м/с²

н.

Визначаємо крутний момент на приводному валу

нм.

Еквівалентний момент на приводному валу

нм.

Уточнюємо діаметр приводного вала

м,

Рис. 8. Конструктивні та розрахункові схеми велосипедного візка

Потужність приводного двигуна велосипедного візка при V_м, та загальному к.к.д. приводу η_о

де η_ч=0,6 – к.к.д. черв’ячної передачі; η_з=0,9 – к.к.д. зубчастої передачі.

вт.

Призначаємо електродвигун необхідної потужності.