3.3 Розрахунок окремих елементів роликового стенду

3.3.1 Розрахунок осі холостої роликової опори

Діаметр осі роликової опори визначають за формулою [4]:

(3.7)

де L – відстань між підшипниками осі, см (L = 290 мм);

[σ] – допустиме напруження на згин, кгс/см² ([σ] = 60 МПа);

Приймаємо діаметр осі 90 мм.

3.3.2 Розрахунок приводного вала

Приводний вал розраховують на дію одночасно згинаючого та крутного моментів.

Крутний момент визначають за формулою [4]:

(3.8)

де d_в – діаметр приводного валу в підшипниках, см (приймемо рівним 80 мм);

f – коефіцієнт кочення в підшипниках (f = 0,02);

μ – коефіцієнт тертя кочення, мм;

T – опір обертання роликової опори, Н;

Q – статичне навантаження на роликову опору, Н.

Для визначення згинаючого моменту, що діє вал, скористаємося схемою, показаною на рисунку 3.4, для якої побудуємо епюру згинаючих моментів. Для побудови епюри скористаємося математичним пакетом MathCad (див. Додаток Б).

Рисунок 3.4 – Розрахункова схема вала приводного ролика

Як видно з рисунка 3.5 максимальний згинаючий момент  M_ЗГ = 8,8 ·10⁶ Н·мм.

Визначимо еквівалентний момент, що діє на вал [4]:

(3.9)

Розрахунковий діаметр приводного вала [1]:

(3.10)

де [σ] – границя міцності для матеріалу з якого виготовлено вал, МПа (для вала із сталі 40 [σ] = 60 МПа).

Рисунок 3.5 – Епюра згинаючих моментів

Приймаємо діаметр приводного вала рівним 115 мм.

3.3.3 Визначення потужності приводного двигуна та підбір редуктора

Для визначення потужності приводного двигуна спочатку необхідно визначити частоту обертання приводного ролика. Для цього спочатку визначають частоту обертання деталі, що зварюється:

(3.11)

де V_зв – швидкість із якою проводиться електрошлакове зварювання деталі, м/хв.;

R₁ – радіус деталі у місці опирання на роликоопору, м (R₁ = 1,7 м);

Визначимо частоту обертання ролика:

(3.12)

де R₂ – радіус ролика, м;

Потужність приводного двигуна можна визначити за формулою [1]:

(3.13)

де η – загальний ККД приводного механізму (для роликових стендів ККД рівний 40-50%);

ω – частота обертання вала, об/хв;

Обираємо асинхронний двигун марки 4А80А8 У3 [15] з потужністю 0,37 кВт та частотою обертання 750 об/хв.

Перевантаження двигуна не перевищує 5%, отже обраний двигун задовольняє.

Частота обертання двигуна значно більша за частоту обертання роликоопори, отже необхідний редуктор. Визначимо передаточне число:

(3.14)

де n_дв – частота обертання двигуна, об/хв;

n_р – частота обертання роликоопори, об/хв.;

Обираємо черв’ячні редуктори Ч-125-31,5 та Ч-125-80, загальне передаточне число яких становить 2520.