A. Elektros variklio parinkimas ir pavarų kinematinis skaičiavimas
Pavaros mechanizmas paprastai pradedamas skaičiuoti, parenkant elektros variklį. Pradiniai duomenys pas mane yra duoti tokie (lentelė 1):
Lentelė 1: Pavaros duomenys
PARAMETRAI
Galingumas P, kW 3,0
Kampinis greitis W, rad/s 3,8
Pagal šiuos duomenis aš vygdau kitus skaičiavimus variklio parinkimui.
I. Elektros variklio parinkimas.
1. Pasirenkame perdavimo skaičius. Sliekiniai pavarai parenku u1 = 30; atvirai krumplinei pavarai u2 = 2 .
2. Tada kampinis greitis (w) velenuose apskaičiuojamas:
w = w1 • u; (1.1)
mūsų atveju gauname:
trečiojo veleno: (duota) w3 = 3,8 rad/s;
antrojo veleno:
w2 = w3 • u2 = 3,8 ∙ 2 = 7.6 rad/s;
pirmojo veleno:
w1 = w2 • u1 = 7,6 ∙ 30 = 228 rad/s;
3. Suradę kampinį greitį , paskaičiuojame n – apsisukimų skaičių per minutę.
1 aps/min = 2π rad/min
tai w3 = 4 rad/s = 3,8 ∙ 60 = 240 rad/min.
w2 = 7,6 rad/s = 7,6 ∙ 60 = 480 rad/min.
w1 = 228rad/s = 228 ∙ 60 = 13680 rad/min.
Paskaičiuojame apsisukimų skaičių:
n = (1.2)
n3 = 240 / 2 ∙ 3,14 =38,3 aps/min
n2 = 480 / 2 ∙ 3,14 = 76,4 aps/min
n1 = 13680 / 2 ∙ 3,14 = 2840 aps/min
4. Toliau pasiskaičiuojama reikalingą variklio galią :
(1.3)
η = ηiš.pav ηred ηm = ( 0,94 • 0,99) • ( 0,70 • 0,994 ) • ( 0,98) = 0,65
Movos – tampri pirštinė mova.
Guolių poros naudingumo koeficientas lygus 0,99
Sliekinės pavaros su 1 pradžia η = 0,70 ( tepalo vonioje );
Krumplinės atviros pavaros η = 0,94.
Taigi turime trečio veleno galingumą N3 = 3 kw;
Reikalingas variklio galingumas bus
N1 = w.
5. Pasirenkame variklį, kuris labiausiai atitinka mūsų pavaros reikalavimus.
Tai yra bendros paskirties asinchroninis elektros variklis su trumpai sujungtu rotoriumi. Jo techniniai duomenys (lentele 2):
Lentelė 2
Elektros variklio tipas Nominalinis galingumas Nvar, kW nvar, aps/min Mprad/Mnom
A 42-2 4.5 2870 1.8
6. Toliau viska skaičiuosime pagal pasirinkto variklio charakteristikas.
Pavaros velenų apsisukimų skaičius per minutę:
Pirmo veleno n1 = nv = 2870 aps/min;
Antro veleno n2 = aps/min ;
Trečiojo veleno n3 = 95,6 / 2 = 47,8 aps/min.
7. Apsiskaičiuojame kiekvienam velenui perduodamą galingumą:
Pirmam velenui N1 = Nv = 4,5 kw;
Antram velenui N2 = Nv η1 = 4,5 • 0,65 = 3,58 kw;
Trečiam velenui N3 = N2 η2 = 3,58 • 0,92 = 3,29 kw;
η1 – pirmo ir antro veleno naudingumo koeficientas;
η2 – trečio veleno naudingumo koeficientas;
η1 = 0,70 • 0,994• 0,98 • 0,99 = 0,65
η2 = 0,94 • 0,99 = 0,92
8. Sukamojo momento ( T ) skaičiavimas:
(1.5)
T1,T2,T3 – pirmo, antro ir trečio velenų sukimo momentai.
9. Visus gautus duomenis surašau į 3 lentelę
3 lentelė Skaičiuojamos pavaros pagrindiniai duomenys
Velenai Apsisukimų skaičius
n (aps/min) Sukamasis momentas
T (Nm) Galingumas
N (kw) Kampinis greitis
w (rad/s) Perdavimo sk.
u
1 2840 19,7 4,5 228 30
2 76,4 471 3,58 7,6
3 38,3 865,7 3,29 3,8 2
B. Atviros cilindrinės krumplinės pavaros skaičiavimas
I. Pavaros skaičiavimas
1. Reduktoriaus perdavimo skaičius pagal GOSTą 2185-55 (16P lent.) parenku u¬2 = 2.
2. Pavaros velenų kampiniai greičiai :
Varančiojo
aps/min;
varamojo z4
aps/min.
3. Atviros krumplinės pavaros tipas: lėtaeigė – tiesiakrumplė .
4. Krumplinės medžiagos pasirinkimas. Mažajam krumpliaračiui pasirenku plieną 50 Γ, terminis apdirbimas – pagerinimas , kietumas HB 241.
Didžiajam krumpliaračiui – plienas 40, terminis apdirbimas – normalizavimas, kietumas HB 152 .
Iš lentelių parenku metalų mechanines charakteristikas: mažajam krumpliaračiui (z3) σB= 686 MN/m2, σT= 392 MN/m2 ( santykinis ruošinio skersmuo bus iki 200 mm ); didžiajam krumpliaračiui (z4) σB= 530 MN/m2, σT= 265 MN/m2 ( santykinis ruošinio skersmuo bus iki 300 mm ).
5. Tai medžiagų patvarumo ribą pagal formulę σ-1= 0.43 σB gauname:
mažajam krumpliaračiui
σ-1= 0,43 ∙ 686= 294,98 MN/m2
didžiajam krummpliaračiui
σ-1= 0,43 ∙ 530= 227,9 MN/m2
6. Leistini įtempimai lenkiant mažąjo krumpliaračio z3 krumpliams, paėmus [n] = 1,5, kσ= 1.6 ir
krl= 1,
[σ0]’l = MN/m2
didžiojo krumpliaračio (z4) krumpliams, paėmus [n] = 1,5, kσ= 1.5 ,
[σ0]”l = MN/m2
7. Mažojo krumpliaračio (z3) leistini kontaktiniai įtempimai, kai rėžimo koeficientas krl= 1 (82
psl.)
[σ]k= 2,75HBkrk = 2,75 ∙ 241 = 662,75 MN/m2
8. Reduktoriaus velenų sukimo
momentai:
varantysis velenas
MG= N2/w2 = 3580/7,9 = 453,2Nm;
Varomasis velenas
ML= N3/w3 = 3290/4= 822,5Nm.
Atviros krumplinės pavaros laipsnio skaičiavimas
1. Nustatome tarp ašinį atstumą A, vadovaudamiesi krumplių paviršių kontaktiniu stiprumu.
Tarp ašinį atstumą nustatome pagal formulę
;
čia u2= 2 – perdavimo skaičius;
Msk1 = MGK – Mažajo krumpliaračio skaičiuojamasis momentas;MG – mažojo krumpliaračio
nominalinis momentas; K – apkrovimo koeficientas, iš anksto paėmę K= 1.5, gausime
Msk1 =453,2 ∙1,5= 679,8Nm;
[σ]k – leistinas kontaktinis įtempimas;
ΨA=B/A – pločio koeficientas; imame ΨA= 0,4;
kp= 1 – tiesekrumplei pavarai, kontaktinės linijos suminio ilgio padidėjimo sąskaita.
Įrašę reikšmes į formulę , gausime
m.
Pagal GOSTą 2185-55 priimu AL=180 mm (13P lent.).
2. Krumpliaračių skaičius (z) ir kabinimo modulis (m) . Pagal (3.14) formulę
m= (0,01 – 0,02)A = (0,01 – 0,02) ∙ 180 =1,8 – 3,6 mm;
priimu m= 3 (pagal GOSTą 9563-60, 54 psl., 3.2 lent.).
Krumpliaračio z3 krumplių skaičius
.
Krumpliaračio z4 krumplių skaičius
z4= u2 ∙ z3 = 2∙40 = 80.
3. Krumpliaračių poros pagrindiniai matmenys mm:
dd3 = mz3 = 3 ∙ 40= 120 mm;
dd4 = mz4 = 3 ∙ 80= 240 mm;
B3 = B4 + 5 = 72 +5 = 77 mm;
B4 = ψLA = 0.4 ∙ 180 = 72 mm;
De3 = dd3 + 2m = 120 + 2 ∙3 =126 mm;
De4 = dd4 + 2m = 240 +2 ∙ 3 = 246 mm;
Di3 = dd3 – 2.5m = 120 – 2.5 ∙ 3 = 112,5 mm;
Di4 = dd4 – 2.5m = 240 – 2.5 ∙ 3 = 232,5.
Čia dd3,dd4 – dalijamųjų apskritimo skersmenys (mažojo ir didžiojo krumpliaračių);
De3 , De4 – viršūnių apskritimų skersmenys ;
Di3 , Di4 – pašaknų apskritimų skersmenys;
B3 , B3 – krumpliaračių plotis.
4. Krumpliaračio z3 apskritiminis greitis v
m/s.
Kai yra toks greitis ir krumpliaračių medžiagų kietumas mažesnis kaip HB 350, lėtaeigės
krumpliaračių poros krumplių gamybai imame 9 tikslumo laipsnį (žr. 3.11 lent.).
5. Patiksliname apkrovimo koeficientą
K= KkoncKd;
Kur čia Kkonc – apkrovimo koncentracijos koficientas;
Kd – dinaminis koficientas;
Kai ir krumpliaračiai išdėstyti nesimetriškai, tai pagal 3.12 lent., turint
galvoje (3.56) formulę, K‘konc=1,55 , tai
Kkonc= ;
Be to , kai v2= 0,46 m/s ir pavaros 9 tikslumo laipsnis, Kd= 1,1 (3.8 lent.)
K= 1,1 ∙ 1,3= 1,43.
6. Patikriname skaičiajuomuosius kontaktinius įtempimus priimtiems pavaros matmenims ir patiksliname apkrovimo koeficientą.
,
kur A= 0.18 m;
Msk3= MT ∙ K = 453,2 ∙ 1,43 = 648Nm
u= u2 = 2
B= B4 = 72
kp= 1.
Įstatę skaičius turime
N/m2= 659 MN/m2<[σk].
Viršijantys įtempimai sudaro
Neviršijamas kontaktinis įtempimas, tai visiškai priimtina.
7. Jėgos veikiančios sukabinime:
Apskritiminė jėga
N;
MT – mažojo krumpliaračio nominalinis momentas;
dd3 – mažojo krumpliaračio dalijamasis apskritimo skersmuo;
radijalinė jėga
T2=P2 ∙ tg α = 7553 ∙ tg 20 = 2749 N.
8. Patikriname krumplių stiprumą pagal įtempimus lenkiant
.
Krumplio formos koeficientai pagal 3.4 lent.: krumpliaračiui z3, kai z3= 40, y3 = 0,442;
krumpliaračiui z4, kai z4 = 80, y4 = 0,478.
Krumpliaračių z3 ir z4 krumplių stiprumo lenkiant palyginimasis įvertinimas:
krumpliaračiui z3
y3[σ0]l’= 0,442 ∙ 184.4 = 81,5 MN/m2;
krumpliaračiui z4
y4[σ0]l”= 0,478 ∙ 152 = 73 MN/m2;
Toliau skaičiuojame pagal krumpliaračio z3 krumplį, kaip ne tokį stiprų. kpl= 1 –
tiesiakrumpliams krumpliaračiams, koeficientas, įvertinantis apkraunamojo pajėgumo
padidėjimą;
Skaičiuojamoji apskritiminė jėga
Psk= P2 sk = P2K = 7553 ∙ 1,43 = 10800 N
B=B4= 0.072 m;
Skaičiuojamasis (darbinis) įtempimas lenkiant krumpliaračio z3 pavojingame krumplio
pjūvyje
MN/m2< [σ0]l`.
Pagrindinius atviros krumplinės pavaros parametrus suvedu į 3 lentelę.
3 lentelė
Parametrai Lėtaeigis laipsnis
Varančiojo veleno galingumas ……………….
Laipsnių perdavimo skaičius ………………….
Kampinis greitis:
varančiojo veleno ……………………………….
varomojo veleno …………………………………
Pavaros tipas …………………………………………
Tarpašinis atstumas ………………………………..
Mažajo krumpliaračio krumplių skaičius …..
Didžiojo krumpliaračio krumplių skaičius …
Krumplių įstrižumo kampas …………………….
Modulis ………………………………………………..
Krumplų pločio koeficientas ………………….
Dalijamųjų apskritimų skaesmuo:
mažojo krumpliaračio ………………………..
didžiojo krumpliaračio ………………………
Krumpliaračių
………………………………
Jėgos, veikiančios sukabinime:
apskritiminė jėga ……………………
radialinė jėga …………………………
ašinė jėga ……………………………… N1 = 4,5 kW
u2 = 2
nG = n2 = 76,3aps/min
nL = n3 = 38,3aps/min
tiesiakrumplė
A = 0,18 m
z3 = 40
z4 = 80
0°
m = 3
ψA = 0,4
dd3 = 120 mm
dd4 = 240 mm
B3 = 77 mm
B4 = 72 mm
P2 = 7553 N
T2 = 2749 N
Q2 = 0
III. Orientacinis reduktoriaus velenų skaičiavimas
Sukimo momentai:
varančiojo veleno skerspjūviuose
Ms2 = MG = 453,2 Nm;
varomojo veleno skerspjūviuose
Ms3 = ML = 822,5Nm.
Varantysis velenas
Kadangi varantysis krumpliaratis yra užmautas ant sliekračio veleno, tai nieko papildomai ir neskaičiuosime, tik patikrinsime ar pasirinkras veleno diametras, nėra per mažas..
Patikriname veleną ar atlaikys apkrovimą . Paėmę [τ]s = 24 MN/m2 , nustatome veleno išeinančio galo minimalų skersmenį pagal atsparumo sukimui skaičiavimą:
m;
Varomasis velenas
Paėmę [τ]s = 24 MN/m2 ,gauname:
d3 = mm;
Priimu veleno skersmenį d3 = 60 mm., ties guoliais dG = 65 mm.
Krumpliaračio konstrukciniai matmenys
Orientuodamasis pagal duomenis pateiktus 256 psl., (11,1 pav.), ir pagal konstrukcinius matmenis, nustatau krumpliaračio z3 ir z4 pagrindinius konstrukcinius matmenis.
Krumpliaračiui z4 :
Stebulės skersmuo dst = 1,6 ∙ d2” = 1,6 ∙ 60 = 96 mm,
priimu dst = 100 mm.
Stebulės ilgis lst = 1,2 ∙ d2” = 1,2 ∙ 60 = 72 mm,
priimu lst = 70 mm;
Ratlankio storis δr = 2,5 ∙ mn = 2,5 ∙ 3 = 7,5 mm
priimu δr = 8 mm;
Disko storis C = 0,3 ∙ B4 = 0,3 ∙ 72 = 21,6 mm,
priimu C = 25 mm;
Krumpliaračiui z3 :
Stebulės skersmuo dst = 1,6 ∙ d2” = 1,6 ∙ 60 = 96 mm,
priimu dst = 95 mm.
Stebulės ilgis lst = 1,2 ∙ d2” = 1,2 ∙ 60 = 72 mm,
priimu lst = 80 mm;
Kadangi krumpliaračio skersmuo yra mažas, tai jis neturės ratlankio, bus ištisinis (vienodo storio) .
Guolių parinkimas
Greitaeigiam velenui guoliai buvo parinkti skaičiuojant sliekinę pavarą ( 5,1 punkte).
Lėtaeigiam velenui parenku guolius rutulinius radialinius vienaeilius guolius 313 vidutinės serijos , kurių , darbingumo koeficientas C = 106000. Jie statomi vienas šalia kito.Tepimas
Guoliams ir krumpliaračiams ir krumpliaračiams parenku konsistencinį tepalą, nes krumplinė pavara yra neuždengta. Parenku sintetinį solidolą УСc-2 (GOSTas 4366-56).
Krumplinę pavarą, kas tam tikrą laiką bus sutepama. Guoliai bus sutepami išardžius pavarą.
C. Sliekinės pavaros skaičiavimas