Проектирование приводов

Формулы приводной техники

7.4Силы сопротивления

Силы сопротивления – это силы, которые противодействуют движению.

FF = сила сопротивления качению [Н] D = диаметр колеса [мм]

µL = коэффициент трения в подшипнике d = диаметр подшипника [мм]

f= плечо силы трения качения [мм]

c = коэффициент трения обода и реборды колеса

Сила сопротивления качению складывается из следующих составляющих:

Сила трения качения

Сила трения в подшипниках

Сила трения в колее

Сила тяжести

Вертикальное

подъемное

устройство

Наклонное

подъемное

устройство

Практика приводной техники – Проектирование приводов

7

1

2

3

4

5

6

7

61

7

1

2

3

4

5

6

7

Пример расчета привода транспортного устройства

8Пример расчета привода транспортного устройства

Привод на 2 колеса. При трогании с места пробуксовка этих колес не допускается.

00777AXX

Рис. 28. Привод транспортного устройства

Практика приводной техники – Проектирование приводов

8

1

2

3

4

5

6

7

8

65

Сила

сопротивления

качению

с грузом

без груза

Статическая

мощность

КПД

Цилиндрическая и коническая зубчатая передача

КПД нагрузки

Общий КПД

Н

Для расчета сопротивления качению не существенно, сколько используется колес.

Статическая мощность PS учитывает все силы, действующие при движении без ускорения. Основные из них:

–сила трения качения;

–силы трения различных элементов;

–сила тяжести на подъемах;

–сила аэродинамического сопротивления.

ηT – это общий КПД приводной системы, состоящий из КПД редуктора ηG и КПД внешних передающих элементов ηL. Значения КПД различных передающих элементов указаны в таблице (см. Приложение).

КПД редуктора с цилиндрическими или коническими шестернями можно принять за ηG = 0,98 для каждой ступени (например, 3 ступенчатый редуктор: ηG = 0,94). КПД червячных редукторов с учетом передаточного числа можно взять из каталога SEW "Мотор редукторы".

Поскольку на данном этапе расчета редуктор еще не выбран, принимается среднее значение для 2 или 3 ступенчатого редуктора ηG = 0,95.

КПД нагрузки зависит от вида передающих элементов после редуктора (например, цепи, ремни, тросы, зубчатые элементы и т. п.).

По таблице в Приложении: КПД цепной передачи ηL = 0,90...0,96.

При отсутствии более точных данных принимается минимальное значение (ηL = 0,90).

,,,

Отсюда следует, что при КПД 50 % (0,5) и меньше обратная нагрузка сводит КПД редуктора к 0 (эффект статического самоторможения!).

Статическая

мощность

Вычисленная статическая мощность относится к валу двигателя.

Эта мощность – только часть необходимой мощности двигателя, поскольку для приводов горизонтального перемещения определяющей является мощность на ускорение (= динамическая мощность).

Динамическая Динамической называется мощность, расходуемая на ускорение всей системы мощность (нагрузка, передающие элементы, редуктор и двигатель). В нерегулируемых

приводах двигатель создает динамический момент, который и ускоряет эту систему. Чем выше этот момент, тем больше ускорение.

В общем случае моментом инерции передающих элементов и редуктора можно пренебречь. Момент инерции ротора двигателя не известен, так как его параметры еще не определены. Поэтому мощность двигателя можно лишь приблизительно рассчитать по динамической мощности на ускорение нагрузки. Однако поскольку в приводах обычных транспортных устройств соотношение моментов инерции нагрузки и ротора двигателя очень велико, полная мощность двигателя весьма точно рассчитывается и по уже имеющимся данным. Тем не менее, необходима последующая проверка.

1

2

3

4

5

6

7

8

PT

PDL

PDM

ηPS

=полная мощность

=динамическая мощность на ускорение нагрузки

=динамическая мощность двигателя

=статическая мощность

=общий КПД

Допустимое ускорение при разгоне

Окружное усилие

Допустимое

ускорение

Пробуксовка имеет место в том случае, если окружное усилие FU на колесе превышает силу трения FR.

Предельный

случай:

m’ = масса нагрузки на ведущие колеса, в случае с 2 ведущими колесами m’ = m/2

0 = 0,15 (коэффициент трения сцепления пары сталь/сталь, см. таблицу в Приложении)

Полная мощность

с грузом

без груза

Если ускорение "a" меньше допустимого ускорения "aP", то колеса не пробуксовывают.

(без учета динамической мощности двигателя)

8

1

2

3

4

5

6

7

8

69