Расчет устройства для наплавки валов (стр. 8 из 14)

h_вп – КПД винтовой пары.

КПД винтовой пары определим по формуле [4]:

(4.3)

где λ – угол подъема винтовой линии, принимаем λ=30⁰;

ρ – приведенный угол трения.

где f – коэффициент трения стали по стали, принимаем f=0,15.

Мощность, требуемая для перемещения устройства для наплавки, считаем исходя из следующих соображений.

Перемещение по винтовой линии рассматриваем как перемещение тела по наклонной плоскости.

Рис. 3.3. Схема сил к расчету привода механизма поворота.

Окружное усилие находим по формуле [4]

(4.4)

где Р – сила вращающая винт – окружное усилие, Н;

Q – осевая нагрузка винтовой пары, Н^.кг;

(4.5)

где m – общая масса перемещаемых частей, принимаем m=5,5 кг;

g – ускорение свободного падения, g=9,81м/с².

Находим окружное усилие

Находим крутящий момент для винта

(4.6)

где l – длина плеча рычага, м.

где d – диаметр винта, d=30 мм.

Мощность, необходимая для вращения винта

(4.7)

где ω – угловая скорость вращения винта, с^-1.

(4.8)

где п – частота вращения винта, мин^-1.

Частоту вращения винта принимаем п=60 мин^-1.

Тогда

Исходя из расчетных данных, принимаем выпускаемый промышленностью двигатель АИР3УТ71В2 У1 380 В,50 Гц,IM1081 ТУ 16-88 ИАКФ.525243.008 ТУ.

Техническая характеристика электродвигателя :

N_эд=75 Вт; п_э=750мин^-1; V=380В.

Корректируем значение частоты вращения выходного вала

Расчет зубчатого зацепления.

Рисунок 4.2 Зубчатое зацепление

1- колесо ведущее, 2- колесо ведомое.

Выбор материала колес и допускаемых.

Для колес принимаем сталь со средними механическими свойствами (сталь 45) с термообработкой улучшения до твердости:

- для шестеренки НВ

269…302 [4]

- для колеса НВ

235…262 [4]

Допускаемые контактные напряжения рассчитываются по формуле [4]:

=1,8 НВ +67 (4.9)

=1,8 × 285+67 = 580 МПа

=1,8 × 248,5+67 = 514 МПа

Допускаемые напряжения на изгиб рассчитываются по формуле [4]:

=1,03 НВ (4.10)

= 1,03 × 185 = 293 Мпа = 1,03 × 248 = 255 Мпа

Расчет межосевого расстояния.

Межосевое расстояние определяем по формуле [4]:

а

=K

(U+1)

, (4.11)

где К

= 4300.

К

– коэффициент концентрации нагрузки;

Т

– эквивалентный момент на колесе;

- коэффициент ширины колеса;

U = 0,6 передаточное число передачи

Коэффициент концентрации нагрузки рассчитывается по формуле [4]:

К

= К

(1 – Х ) + Х > 1,05, (4.12)

где К

– начальный коэффициент концентрации нагрузки;

Х – коэффициент режима нагрузки.

Для II-го равновероятностного режима нагружения Х=0,5 (4)

= 0,5 (0,6+1) (4.13)

Для консольного расположения колес [4]:

= 0,25

= 0,5 × 0,25 × (0,6 + 1) = 0,2

По табл. 2.3 [4]

К

= 2,4

К

= 2,4 (1 – 0,5) + 0,5 = 1,7

T

=K

× T

(4.14)

K

=K

1, (4.15)

где К

К

- коэффициент долговечности и эквивалентности.

Для II-го вида нагружения передачи по табл. 2.4 [4]

К

= 0,63

N – число циклов нагружения за срок службы.

N

– базовое число циклов нагружения передачи

N

= НВ

(4.16)

Для шестерни Н

= 295 = 25,67 × 10

Для колеса Н

= 248 = 15,25 × 10

N = 60 n × t, (4.17)

где n

= 224 об/мин. – частота вращения шестерни (шпинделя);

n

= 371,5 об/мин. – частота вращения колеса;

t -срок службы передачи. Принимаем 10000.

Для шестерни N

= 60 × 224 × 10000 = 134 × 10

Для колеса N

=60 × 371,5 × 10000 = 223 × 10

K

=0,63

=1,09>1

K

=0,63

=1,54>1

Принимаем К

= 1

Т

= 1 × 42 = 42 нм

a

= 4300(0,6+1) = 0,099 м = 99 мм