1.Описание рабочей машины и её технологического процесса.

1 – коническая шестерня; 2 – продольный вал; 3 – ролик;

4 – электродвигатель; 5- тормозной шкив; 6 – редуктор.

Рисунок.1– Кинематическая схема рольганга.

Рольганг ножниц служит для перемещения заготовки, установки её для пореза на заданной отметке.

Заготовка длиной L подается на рольганг транспортером. Рольганг запускается, перемещает заготовку на длину L/2 и останавливается. Рез заготовки ножницами происходит при неподвижном рольганге, отрезанная часть заготовки снимается с рольганга отводящим транспортером. После этого рольганг запускается вторично, перемещая оставшуюся часть заготовки (длиной L/2) за ножницы, откуда она снимается с рольганга. Затем цикл повторяется.

Для точной установки заготовки перед порезом перемещение полной заготовки (рабочий ход рольганга) производят при пониженной скорости V_р, а транспортирование оставшейся части - при скорости V_в>V_р.

Таблица 1 - Технические данные механизма захвата манипулятора.

Обозначение	Наименование показателя	Размерность	Значение
N	Число роликов	-	15
Mр	Масса ролика	т	1
D	Диаметр ролика	м	0,4
dш	Диаметр шейки ролика	мм	140
μ	Коэффициент трения скольжения	-	0,02
f	Коэффициент трения качения	мм	1,5
Jр	Момент инерции ролика	кг м2	20
Jв	Момент инерции продольного вала	кг м2	5
Ск	Крутильная жесткость механизма	МН*м рад	1,5
L	Длина заготовки	м	16
mз	Масса заготовки	т	7
vв	Скорость транспортирования	м/с	0,6
vр	Скорость рабочего хода	м/с	0,4
a	Допустимое ускорение	м/с²	1
z	Число циклов в час	-	70
tр	Суммарное время работы, не более	с	45

2. Расчет моментов статических сопротивлений и предварительный расчет мощности электродвигателя

Предварительный расчет мощности двигателя производится приближенно, поскольку на данном этапе проектирования неизвестна полная нагрузка двигателя. Исходными данными могут служить лишь статические нагрузки.

На основе исходных данных построим диаграмму скорости рабочей машины от времени V(t). Для этого определим:

1) время пуска t_п до установившейся скорости с допустимым ускорением и время торможения t_m от установившейся скорости до нуля:

2) путь, проходимый за время пуска (торможения) рабочей машиной:

3) время установившегося режима движения со скоростью V_y:

Для режима передвижения всей заготовки получим:

c;

м;

с.

Для режима транспортировки половины заготовки:

с;

м;

с.

Моменты статического сопротивления определяются для двух режимов работы по формуле:

,

где М₁ – момент сил трения в подшипниках ,Н*м;

М₂ – момент силы трения качения ;Н*м.

где m₁ – масса деталей и узлов, опирающихся на подшипники, кг ;

d_ш – диаметр шейки вала или оси, м ;

m - коэффициент трения скольжения в подшипниках ;

g = 9.81 м/с² - ускорение силы тяжести.

где g = 9.81 м/с² - ускорение силы тяжести ;

m – масса деталей, опирающихся на узел качения, кг;

f – коэффициент трения качения, м ;

Рассчитаем для режима подачи целого слитка и транспортировки половины получим:

Н*м

-

Н*м

Для проверки двигателя по перегрузочной способности необходимо определить нагрузку, которая может кратковременно возникать при буксовании

(проскальзывании) заготовки в случае её остановки при этом статический момент будет равен:

,

где М₁ рассчитывается по формуле ( );

М₃ -момент сил трения скольжения тела по горизонтальной плоскости

,

где g = 9.81 м/с² - ускорение силы тяжести ;

m – масса движущегося тела, масса деталей, опирающихся на узел качения, масса поднимаемого или опускаемого груза, кг;

D – диаметр барабана, находящегося на выходном валу редуктора и преобразующего вращение в поступательное движение тела, м ;

_б – коэффициент трения скольжения роликов по заготовке при буксовании ( для горячего металла можно принять _б = 0,3 )

Н*м

Н*м

Для определения динамических моментов рабочей машины рассчитываются моменты инерции рабочего органа:

где J_р, J_в, . . – моменты инерции вращающихся элементов рабочей машины, кгм²;

m – масса поступательно движущегося слитка, кг;

D – диаметр ролика, м;

n – число роликов.

Н*м

Н*м

При заданной величине допустимого ускорения a для каждого режима рабочей машины определяются динамические моменты

Определим динамический момент с учетом величины допустимого ускорения и заданного режима работы:

Н *м;

Н*м

Полный момент рабочего органа:

;

- в установившемся режиме:

- при торможении:

- при пуске:

посчитаем полный момент рабочего органа для всех режимов работы:

- в установившемся режиме:

Н*м

Н*м

- при торможении:

Н*м

Н*м

- при пуске:

Н*м

Н*м

По результатам расчетов на рисунке 2 построены зависимости скорости рабочей машины от времени V(t) и нагрузочные диаграммы моментов для каждого режима работы.

Рисунок 2 - Нагрузочные диаграммы скорости и моментов рабочей машины

На основе построенной нагрузочной диаграммы момента рабочей машины можно рассчитать среднеквадратичное значение момента,

в котором учтены не только статические нагрузки, но и часть динамических нагрузок.

Здесь М_К – момент на k-том участке: k = 1, 2, …, m, где под участком понимается промежуток времени, в течение которого происходит разгон, торможение, работа с постоянной скоростью;

t_K – длительность k-того участка.

Среднеквадратичное значение момента по формуле ( ):

Фактическое значение относительной продолжительности включения ПВ_Ф рассчитывается по длительности времени работы t_К на всех m участках движения по заданному времени цикла:

с

с

При этом мощность двигателя может быть определена по соотношению:

где k₁ – коэффициент, учитывающий динамические нагрузки, обусловленные вращающимися элементами электропривода (двигатель, редуктор), а также потерями в редукторе. Примем k₁ = 1,4;

ПВ_Ф – фактическое значение относительной продолжительности включения проектируемого электропривода;

ПВ_К – ближайшее к ПВ_Ф каталожное значение относительной продолжительности включения для электродвигателей выбранной серии;