4.2 Расчет диаметров валов
Диаметр валов рассчитываем по формуле (стр. 19, [5]):
где,
N — передаваемая мощность, кВт;
n — частота вращения вала, мин-1.
4.3 Расчет подшипников
Предварительно для всех валов принимаем радиальные подшипники 204 по ГОСТ 8338-75 легкой серии (рис. 5) со следующими параметрами:
мм;
мм;
мм;
мм;
кН;
кН.
Рисунок 5 — Подшипник шариковый радиальный однорядный
Произведем проверочный расчет подшипника по динамической грузоподъемности и определим работоспособность подшипника.
Определим
нагрузку на третьем валу т.к. там
наблюдается наибольший крутящий момент
.
Окружная сила (стр. 22, [5]):
На рисунке 6 представлена схема распределения сил:
Рисунок 6 — Схема распределения сил
;
.
Определим реакции в опорах (рис. 7):
Рисунок 7 — Определение реакций в опорах
;
;
Тогда, проверим подшипники на динамическую грузоподъемность:
,
где
;
Н;
;
.
Н.
Долговечность
в млн. оборотах при долговечности в
часах
часов при
мин-1;
;
млн.
об.
Требуемая динамическая грузоподъемность определяется по формуле:
;
кН.
Сравнив динамическую грузоподъемность подшипника и грузоподъемность полученную при расчете, можно сделать вывод, что подшипник работоспособен.
5. Расчет усилий на рукоятке механизма управления
Изменение частот вращения шпинделя осуществляется введением в зацепление различных пар зубчатых колес. Механизм управления предназначен для включения требуемой частоты вращения шпинделя, получаемой в результате определенного взаимного расположения в зацеплении зубчатых колес.
При перемещении колес возникают различного рода силы сопротивления(силы трения блоков и деталей механизма управления, перекосы осей, колес и т.д. ). Требуется определить эти силы и рассчитать длину рукоятки механизма переключения с учетом того, чтобы сила, приложенная к ней, не превышала 40 Н.
Массы блоков колес и вилок определяем по справочнику, разбивая их на элементарные фигуры.
1)
Двойной блок
=
0,48 кг;
2)
Тройной блок
=
0,71 кг;
3)
Двойной блок
=
0,54 кг;
4)
Двойной блок
=
0,48 кг;
Массы
вилок переключения:
=0,6кг,
=0,7кг,
=0,56кг,
=0,65кг.
Масса дисков: mд= 2,5 кг
Сила трения, возникающая при перемещении блоков:
,
где Мб — суммарная масса блоков, Н
f — коэффициент трения (f=0,1)
шл — КПД шлицев (шл =0,95)
Н
Сила трения, возникающая при перемещении вилок:
,
где Мв – суммарная масса вилок, Н
Сила трения, возникающая при перемещении дисков:
,
где Мд — суммарная масса дисков, Н
Н
Усилие пружины, необходимое для возврата дисков в исходное положение:
Н
Сила трения, возникающая при входе зубьев в зацеплении:
Fз= Fд·f = (0,71+0,48+0,54+0,48)10·0,1= 2,21 Н
Усилие необходимое преодолеть при снятии вилок с фиксаторов (см. рисунок 5):
Fф = n(Fтр1+ Fтр2)cos45,
где n – число одновременно работающих фиксаторов (n = 4)
Рисунок 8 — Расчетная схема
Fтр1 = Fтр2 = (Fпр cos 45)f;
где Fпр – рабочее усилие пружины (принимаем Fпр = 5 Н)
Fтр1 = Fтр2 = (40 · cos45) · 0,1 = 2,83 H
Fф = 4 · (2,83 + 2,83) · cos 45 = 16 Н
Все силы приводим к рычагу, перемещающему диски:
F = Fз + Fбл +Fв + Fф + Fд + Fпр = 2,21 + 2,3 + 2,5 + 16+ 2,6 + 26,3 = 51,91Н
Уравнение моментов относительно оси поворота рычага
F · l = Fp · L,
где l - длина рычага, мм (l = 80мм);
L – длина рукоятки ,мм;
Fp – усилие на рукоятке, Н ( Fp = 40H).
Откуда:
мм
Принимаем L= 170мм.