8.2 Проектирование и расчет силовых механизмов и привода электромеханического четырёхстоечного подъёмника

Расчетная схема

Составляем расчетную схему четырехстоечного электромеханического подъемника (прототип – подъемник ПП-10) (см. рисунок 8.2) с указанием действующих сил.

Рисунок 8.2 – Расчетная схема подъемника передвижного:

1-электродвигатель; 2,3-опоры болта; 4,5-гайка; 6-подъемная

Часть; 7-болт; 8-редуктор; 9-муфта

Определяем вес поднимаемого груза G_авт и максимальное значение расчетной силы G_max .

Вес G_авт (Н) поднимаемого груза определяется [7]:

_{; (8.1)}

где m – масса поднимаемого автомобиля, кг;

g=9,8 м/с² – ускорение свободного падения.

Н.

Определяем максимальное значение расчетной силы G_мах (Н) с учетом коэффициента перегрузки [7]:

G_мах=k·G_авт,; (8.2)

где k=1,1 – коэффициент перегрузки.

G_мах=1,1·137200=151074 Н.

Определяем осевую нагрузку Q, действующую на каждый ходовой винт.

Q=G_мах/4, (8.3)

т.к. 4 ходовых винта.

Q=151074/4=37769 Н.

Выбираем материал грузового винта и гайки.

В качестве материала винта выбираем качественную углеродистую сталь 45 по ГОСТ 1050-88, термообработка – нормализация, гайки - антифрикционный чугун АЧС-1 по ГОСТ 1585-85 [7].

Определяем средний расчетный диаметр резьбы d'₂, мм, из условия износостойкости витков [7]:

; (8.4)

где [q]= 6МПа - среднее допускаемое давление между рабочими поверхностями витков винта и гайки, МПа, выбирается по табл. А.11 [7];

ψ_г – коэффициент высоты гайки, для цельных гаек ψ_г =1,2-2,5; принимаем ψ_г = 2;

ψ_h- коэффициент высоты резьбы; для трапецеидальной резьбы; ψ_h = 0,5.

Определяем внутренний расчетный диаметр резьбы винта d'₃, мм, из условия прочности на растяжение с учетом кручения [7]:

(8.5)

где β=1,3 – коэффициент, учитывающий влияние напряжений кручения в сечении витка;

[σ_р] =60 МПа – допускаемое напряжение растяжения для выбранного материала винта (по таблице А.7 [7]).

Выбор стандартного диаметра винта трапецеидальной резьбы.

По таблице А.10 [7] из условия d₂ ≥ d'₂ и d₃ ≥ d'₃ . Шаг винта Р выбираем, ориентируясь на значения Р для выбранного d.

Выбираем винт со средним диаметром d₂=31 мм и шагом Р=10 мм, внутренним диаметром винта d₃=25 мм, наружным диаметром винта d=36 мм.

Рисунок 8.3 - Номинальные профили резьбы болта и гайки

трапецеидальной однозаходной резьбы: d- наружный диаметр наружной резьбы (винта); d₂- средний диаметр наружной резьбы; d₃- внутренний диаметр наружной резьбы; D₁- внутренний диаметр внутренней резьбы (гайки); D₂- средний диаметр внутренней резьбы; D₄- наружный диаметр внутренней резьбы, P- шаг резьбы

Обозначение выбранной трапецеидальной резьбы: для винта – Tr36×10 – 7e; для гайки – Tr36×10 – 7H. Резьбовое соединение винт-гайка обозначается - Tr36×10– 7H/7e. Посадка соединения с зазором [7].

Проверяем условие самоторможения резьбы [7]:

γ < ρ' , (8.6)

где γ – угол подъема винтовой лини резьбы, градус;

ρ' – приведенный угол трения, градус.

Угол подъема винтовой линии резьбы определяем по формуле [7]:

γ = arctg[P/(π·d₂)] ; (8.7)

γ = arctg[10/(3,14 · 31)] =5,9 º

Приведенный угол трения определяем по формуле [7]:

ρ' = arctg[f/cos(α/2)], (8.8)

где f – коэффициент трения скольжения в паре выбранных материалов(по таблице А.11 [7] принимаем f =0,12);

α=30º - угол профиля трапецеидальной резьбы.

ρ' = arctg[0,12/cos(30º/2)] = 7,1º,

где f – коэффициент трения скольжения в паре выбранных материалов(по таблице А.11 [7] принимаем f =0,11);

α=30º - угол профиля трапецеидальной резьбы.

Так как γ =5,9º < ρ' = 7,1º, то условие самоторможения обеспечивается.

Определяем момент трения в витках винта [7],

T_{тр_в} = 0,5·Q·d₂·tg(γ + ρ'); (8.9)

T_{тр_в} = 0,5·16170·31·tg(5,9 º+7,1º) = 57864 Н·мм.

Определяем КПД передачи винт-гайка скольжения [7]:

,. (8.10)

где φ = 0,8…0,95 – коэффициент, учитывающий потери мощности на трение в опорах винта (принимаем φ = 0,9) [7].

Определяем время подъёма автомобиля [7]:

, (8.11)

где Н – высота подъема, мм;

v – скорость подъема, м/с.

Определяем требуемую частоту вращения винта n_в, мин^-1, из зависимости для однозаходных винтов [7]:

(8.12)

_{где Р – шаг винта, мм;}

v – скорость подъема, м/с.

Определяем мощность на ходовом винте [7]:

(8.13)

Определяем требуемую мощность электродвигателя [7]:

(8.14)

где - КПД электромеханического привода

η_м =0,98 – КПД муфты;

η_р=0,8 – КПД червячного редуктора;

η_пк=0,99 – КПД подшипников качения;

Выбираем электродвигатель для привода, исходя из требуемой мощности электродвигателя и частоты вращения грузового винта. Необходимо, чтобы выполнялось условие [7]:

N_э≥ N_{тр_э}, n_э≥n_в. (8.15)

Выбираем электродвигатель 4АМ80В8У3 со следующими параметрами электродвигателя [7]:

Определяем требуемое передаточное число редуктора [7]:

(8.16)