Пособие А.И. Кудрина

	N			16639 0,2		4,62
		пуск		1000	0,75 0,96

кВт.

Отношение

N	пуск	/ N	У	4,62 / 3,56 1,30 1,5,

поэтому в конвейере можно

использовать асинхронный двигатель широкого применения, например, серии 4А по ГОСТ 19523 – 74.

3.17. Частота вращения звездочки приводной станции (2.4)

n	12		4,77	об/мин.
	3,14		0,8

3.18. При использовании электродвигателя с частотой вращения вала nдв =750 об/мин, суммарное передаточное число редуктора и ремонтной передачи (2.3)

	i	750	157.
		4,77

ПРИМЕР 4. Выполнить расчет гайковерта инерционно-ударного действия для гаек М16 × 1,5. При расчете использовать схему по рис. 3.1.

4.1. Основные параметры резьбового соединения (рис. 3.3.): наружный диаметр резьбы болта d = 16 мм; шаг резьбы Р = 1,5 мм; диаметр впадин резьбы болта d1 = 16 – 1,08 ∙1,5 = 14,38 мм; средний диаметр резьбы d2 =16 –

0,54 ∙ 1,5 = 15,2 мм; высота гайки Н = 0,8 ∙ 14,38 = 11,5 мм; коэффициент полноты резьбы К = 0,87; коэффициент неравномерности нагрузки по

винтам	резьбы Кm =	0,6; допускаемое	касательное напряжение среза
0,6	Т 0,6 320 192	Н/мм2; средний	диаметр опорной поверхности

гайки (3.3) Dср = (24 + 17)/2 = 20,5 мм.

4.2. Допускаемая осевая сила, действующая вдоль болта (3.6)

F 192 3,14 14,38 11,5 0,87 0,6 52000 Н.

Сучетом коэффициента запаса прочности болта КF = 1,3 - 2,0; F = 52000/2

=26000 Н.

4.3.Момент сил трения на опорном торце гайки

Тт 26000 0,15 20,5 / 2 40000

(3.2)

Н∙мм.

4.4. Угол подъема резьбы

	P			1,5		1,8
arctg			arctg
	d2			3,14 15,2

град.

4.5. Момент сил в резьбе (3.4)

Т	Р	0,5 26000 15,2 tg 1,8 9,9 41000

Н∙мм.

4.6. Момент заворачивания гайки

Тз Тт Т р 40000 41000 81000

4.7.Диаметр вала ключа (3.7)

Н∙мм.

dв 3 81000 22 мм. 0,16 50

4.8. В соответствии с приведенными в табл. 3.1 рекомендациями выбираются основные размеры кулачковой сцепной муфты:

dвн 22 10 32		мм;
Dн	2 22 44	мм;
h 4	мм; 45	град.

Средний диаметр кулачков

D 44 32 / 2 38

мм.

4.9. Наибольшая частота муфты на ходу (3.8)

n	о

вращения, при которой допускается включение

		1000 60 0,8		402	об/мин.
		3,14	38

4.10. Угол закручивания вала ключа (3.13)

				81000 20 16 32				0,014
		в		8 10	4	3,14 22	4

рад.

4.11. Угол поворота маховика в процессе передачи момента на ключ гайковерта (3.12)

0,014 12 0,168

рад.

4.12. Замедление маховика (3.9 и 3.11)

	3,14 402		2		1		1
						5269			.
					2 0,168			2
	30						с

4.13. Момент инерции маховика

	J	81000	15,3
		5269

Н ∙ мм ∙ с2 = 1,53 ∙10-2 кг ∙ м2.

4.14. Пусть маховик изготовлен в виде стального кольца с наружным радиусом r2 = 0,1 м и внутренним радиусом r1 = 0,06 м. Тогда масса маховика (3.15)

т2 1,53 10 2 4,78 кг. 0,12 0,062

Ширина маховика (3.17)

	h		4,78		7,8 10		0,03
		2	0,06	2		3
		3,14 0,1

м.

4.15. Энергия вращения маховика (3.9 3.18)

					3,14 402		2
W		1,53 10	2				/ 2 13,5
	ВР
					30

Дж.

4.16. Мощность, необходимая для разгона маховика (3.19) за время t=0,1 с

	N			13,5	135
		p		0,1

Вт.

4.17. Если маховик вращается в двух шарикоподшипниках и приводится во вращение через ременную передачу, то мощность электродвигателя гайковерта

	N			135 2,5			358
		дв		0,96	0,99	2

Вт.

По каталогу – это Электродвигатель 4АА63В4У3 мощностью 0,37 кВт при

1500 об/мин.

4.18. Передаточное число ременной передачи:

	i			1500	3,73.
		p		402

4.19. Для сравнения произведен расчет электромеханического гайковерта непосредственного действия (рис.3.2) для заворачивания гайки М16х1,5. Момент на наворачивание такой гайки 81000 Н∙мм (81Н∙м).

Передача такого момента может быть осуществлена червячным редуктором РЧУ-63 с моментом на выходном валу 100 Н∙м, передаточным числом 31,5, КПД 0,73; масса редуктора с чугунным корпусом 16,7 кг.

Мощность электродвигателя (3.21)

	N	81 1500		0,54
		9740	31,5 0,73

кВт

По каталогу – это электродвигатель 4А71А4У3 мощностью 0,55 кВт. Частота вращения тихоходного вала

nв 150031,5 46,7 об/мин

что соответствует условию 2 стр.65 настоящего пособия.

Вывод: Электромеханический гайковерт непосредственного действия почти в 4 раза массивнее инерционно-ударного гайковерта, а мощность электродвигателя больше почти в 2 раза.

ПРИМЕР 5. Произвести расчет винтового домкрата грузоподъемностью

50000 Н; максимальная высота подъема груза 0,4 м. Материал винта – сталь 45, СЖ 80 Н/мм2. При расчете использовать схему по рис.4.1.

5.1. Внутренний диаметр винта домкрата (4.2)

	d			4 50000		33,7
		в		0,7	3,14 80

мм=0,0337 м.

Резьба винта трапецеидальная по ГОСТ 9484-73.

Внутренний диаметр резьбы dв=0,033 м; средний диаметр dср=0,037 м; наружный диаметр dн=0,049 м; шаг резьбы P=0,06 м.

5.2. Условие самоторможения винта р.р=5,5 град. По формуле (4.3)

	0,006		2,95
arctg	3,14 0,0337

град.

2,95‹5,5, т.е. условие выполняется.

5.3. Крутящий момент, прилагаемый к винту домкрата (4.4) при диаметре подпятника dн=0,03 м. (рис.4.2.а)

	М		5000	0,037	tg 2,95 5,5 50000 0,1	0,03	186,5
		КР		2		3

Н∙м.

Усилие на рукоятке при ее длине R=0,6 м (4.5)

P		186,5	310
p		0,6

H.

5.5. Касательные напряжения в материале винта (4.6)

			186,5			25,9 10	6
	кр		0,2	0,033	2

Н/м2 = 25,9 Н/мм2

5.6 Приведенные напряжения (4.6)

		80	2	4 25,9	2	95,1
	пр
Так как пр пр 90 106				Н/м2, расчет
диаметр винта. Однако поскольку						пр
можно оставить.
5.7. Критическая сила (4.7)

Н/мм2 =95,1∙106 Н/м2.

необходимо повторить, увеличивпр , в данном примере расчет

		11	0,05 0,033		4
P		3,14 2 10			726376
				2
КР		0,4

Н

5.8. Запас устойчивости винта (4.8)

nу 72637650000 14,52

Винт устойчив, так как nу›4.

5.9. Число витков бронзовой гайки (4.9)

	Z	3,14 0,04	4 50000			13 10		9,6 10.
			2	0,033	2		6

5.10. Высота гайки (4.10)

Н=10∙0,006=0,06 м.

5.11. Полезная работа по поднятию груза за один оборот винта

An=50000∙0,006=300 Дж.

5.12. Работа, совершаемая рабочим за один оборот винта

A=2∙310∙3,14∙0,6=1168 Дж.

5.13. КПД домкрата

	300	100	25	0
	1168			0

ПРИМЕР 6. Произвести расчет двухстоечного электромеханического подъемника для автомобиля КамАЗ-55102. Вес автомобиля -83104 Н; ширина – 2,5 м; скорость подъема – 2 м/мин. В расчетах использовать схемы действия сил по рис.4.4.

6.1. Нагрузка на один винт (4.11)

	Q	83104 1,1	45707
		2

Н.

6.2. Длина плеча подхвата (4.12)

	CD	2,5	0,3	0,925
		4

м.

6.3. Расстояние между роликами

АК 0,35 0,925 0,323 0,3

м.

6.4. Силы, действующие на ролик (4.13)

Rа Rк 45707 0,925 140930 Н. 0,3

6.5. Если ролик стальной и подвергнут объемной закалке, то

К 2,8 т 2,8 650 106 1820 106 Н/м2.

Приведенный модуль упругости Е=2∙1011 Н/м2.

При диаметре ролика d=0,06 м, распределенная нагрузка (4.15)

		6	2
	1820 10			0,06
q							2200 10	3
	2 0,074 2 10				11	1,3

Н/м.

6.6. Длина ролика (4.16)

	l	140930		0.064
		2200 10	3

м.

6.7. Дополнительное усилие на винте за счет перекатывания роликов (4.17)

Q	140930 0,01 2 2818
д

Н.

6.8. Уточненное усилие на винте

Q	45707 2818 48525 50000
У

Н.

6.9. Расчет винта подъемника ведется аналогично расчету винта домкрата.

Вследствие совпадения нагрузок на винт в предыдущем и настоящем
примерах, согласно расчету в примере 5, dв 0,033 м; dср 0,037 м; dн	0,040

м;

Р 0,006

м. Верхняя опора винта проектируется в соответствие с рис.4.5.

Для опоры взять упорный подшипник N 8209 с диаметром дорожки тел качения dп 0,059 м. Статическая грузоподъемность подшипника 90500 Н.

6.10. Крутящий момент, прилагаемый к винту (4.19)

	М		50000	0,037	tg 2,95	5,5 50000 0,01	0,059	135,6
		кр		2			2

Н∙м.

6.11. Частота вращения винта (4.20)

	п	2	333
		0,006

об/мин.

Если использовать двигатель с частотой вращения ротора

п	дв	1000

об/мин,

то передача крутящего момента от электродвигателя к винту может быть осуществлена клиноременной передачей с передаточным числом

i 1000333 3.

6.12. Мощность электродвигателя одной стойки (4.12)

	N	135,6 3,14 333		4923
		0,96	30

Вт.

Расчетным параметрам удовлетворяет электродвигатель 4А132S6УЗ, мощность 5,5 кВт.

ПРММЕР 7. Рассчитать реечный домкрат грузоподъемностью 10000 Н; высота подъема 0,4 м. При расчете использовать схему по рис.4.6.

7.1. Диаметр делительной окружности реечной шестерни домкрата (4.22)

	1,4 2 10		11	10000 1,15
d	1820 10		2	0,5 sin 40		0,055
		6			0

м.

Здесь	200 ;	К м 1,15;	Е 2 1011 Н/м2.
Рейка	и	шестерня	подвергнуты	объемной
к 2,8 т	2,8 650 106 1820 106 Н/м.
7.2. Ширина шестерни bш 0,25d 0,014				м.
Число зубьев принимается Z = 4.
Модуль зацепления т d / Z 0,055 / 4 0,01375					м 13,75

закалке, поэтому

мм.

Стандартизированный модуль тс 14 мм.

Уточненный диаметр делительной окружности шестерни (4.23) d = 144 =

56 мм = 0,056 м.

7.3. Момент, создаваемый грузом относительно оси шестерни (4.24)

М 10000 0,056 280 Н∙м. 2

7.4. Момент на вращающейся рукоятки привода (4.25)

М п100 0,2 20 Н∙м.

Здесь: длина плеча рукоятки R = 0,2 м; усилие на рукоятке Рр = 100 Н. 7.5. Общее передаточное число домкрата (4.26)

	iо		280		17,5.
			20	0,8

Для столь большого передаточного числа необходимо взять три зубчатые пары.

i

Передаточное число каждой пары

	i	i	2	i 3 17,5 2,6.
	1			3
Примечание. Если взять качающуюся рукоятку, то М п					0,5 300 150
280 / 150 0,8 2,3,	т.е. можно ограничиться одной зубчатой парой.
7.6. Расстояние l1	и l2 определяется по формуле (4.27):

Н∙м, а

l	1,2		0,056		2,6		2,6 2 0,33
1			2
	l2	1,2		0,056		2,6		0,087	м.
					2

м.

7.7.Толщина рейки b 2bш 2 0,014 0,028

7.8.Ширина рейки определяется Коэффициенты уравнения

м.

решением уравнения (4.31).

	6 Q tg l				l			6 10000 tg 20	0	0,33 0,87
а						2					5,4 10	4
				1									;
	l	l		b				0,33 ,87		0,028
			2
	1

К С



4Q

/ b 40000 / 0,028 1,43 10			6	;
100 10	6	.

Корень уравнения

				6			6	2				4		6
			1,43 10			1,43 10				4 5,4 10			100 10
Х														35,75.
	1					2 5,4			10		4

Ширина рейки h 1/ Х1	0,027				м.
7.9. Критическая сила (4.33)
		3,14	2		11	4,59 10	8
Р				2 10			573750
						2
кр					0,4

7.10. Запас устойчивости рейки (4.35)

Н.

	п			573750	57,3 4,
		у		10000

т.е. рейка устойчива.

ПРИМЕР 8. Рассчитать основные параметры гидравлического домкрата грузоподъемностью 50000 Н. Основные обозначения размеров принять в соответствии с рис.4.8.

8.1. Диаметр штока (4.37)

		D		50000 0,01		0,042 м.
				200 20 0,7
Здесь d 0,01 м; Рр	200	Н; l 0,025 м; R 0,5					м; и R / l 20;	0,7 .

Шток уплотняется резиновой манжетой с внутренним диаметром 45 мм. Поэтому окончательно D = 0,045 м.

8.2. Давление рабочей жидкости (4.38)

Р		4 200 20 0,7		35,7 10	6
			2
о		3,14
			0,01

Н/м2 = 35,7 МПа.

8.3. Производительность плунжерного насоса (4.39)

		2
V	3,14 0,01		0,7 0,025 30 0,95 6,52 10	7
	4	60

8.4. Скорость подъема груза (4.40)

		4 6,52 10	7		4,74 10	4
Vп							м/с.
		3,14 0,042		2

м3/с.

ПРИМЕР 9. Выполнить расчет одностоечного гидравлического подъемника грузоподъемностью 50000 Н. Высота подъема 1,5 м; скорость подъема 0,033 м/с. Давление, развиваемое насосом подъемника 0,8 МПа.

9.1. Диаметр плунжера (4.42)

	D	4 50000			0,285
		3,14 0,8 10	6	0,98

м.

С учетом диаметра уплотнительной манжеты по ГОСТ 14896 – 74, окончательно D = 0,280 м.

9.2. Емкость масляного бака (4.43)

		1 3,14 0,028	2	1,5	4,5
V						0,45
б		4

9.3. Производительность насоса (4.44)

м3.

		1 3,14 0,028	2	0,033
V					2,9 10	3
б		4 0,7

м3/с.

9.4. Мощность электродвигателя

N 2,9 10 3 0,8 10 6 2320 Вт = 2,32 кВт.

Мощность электродвигателя, подобранного по каталогу составляет 3,0 кВт.

ПРИМЕР 10. Рассчитать винтовой съемник по рис. 5.2. Диаметр стального вала, на который насажен чугунный шкив, 0,04 м. Наружный диаметр шкива 0,15 м. Длина ступицы шкива 0,06 м. Наружный диаметр ступицы 0,07 м. Посадка – Н7/n6.

10.1. Из табл. 5.1 выбираются коэффициенты С1 и С2. Так как охватываемая деталь выполнена в виде вала, то d0 = d0/d = 0, а С1 = 0,7. Для чугунного шкива d/D = 0,04/0,07 = 0,57, а С2 = 2,12.

10.2. Для обеспечения посадки Н7/n6 вал выполняется с допуском + 17…+ 33 мкм, а отверстие – 0…+ 25 мкм. Номинальный натяг сопряжения

	d	17 33		25	12,5
		2		2

мкм.

10.3.Высоты микронеровностей сопрягаемых поверхностей Rz1 = Rz2 = 3,2 мкм. Тогда по формуле (5.3) расчетный натяг соединения

12,5 1,2 3,2 3,2 4,8 мкм.

10.4.Удельное давление на поверхности контакта (5.2)

Р		4,8 10			6				6,1 10	6
		0,7				2,12
			11
								11
	0,04	2,2 10				1,3	10

Н/м2.

10.5. Наибольшая осевая сила, необходимая для сборки или разборки сопряжения (5.1)

Р	0,1 3,14 6,1 10	6	0,04 0,06 4,6 10	3
3

10.6. Внутренний диаметр винта съемника (4.2)

Н.

				4 4,6 10	3
	d						0,012
		В		3,14 60 10		6
			0,7

м.

10.7.В винтах небольших съемников допускается использовать метрическую резьбу. По ГОСТ 8724 – 81 рассчитанный внутренний диаметр имеет резьба М 14 × 2 со средним диаметром dср = 12,7 мм и шагом резьбы Р

=2 мм. Все метрические резьбы самотормозящиеся, поэтому проверка (4.3) на самоторможение винта не производится.

10.8Угол подъема резьбы (3.4)

		2
	arctg			2,87	град.
		3,14 12,7

Угол трения в метрической резьбе φ = 9,9 град.

10.9.Момент сил в резьбе (3.4)

Тр 0,5 4,6 103 12,7 10 3 tg 2,87 9,9 6,6 Н∙м.

10.10.Момент трения на опорной поверхности пяти при условии использования шарика (рис. 4.2, в) упирающегося в центровое отверстие вала (рис. 4.2,г)

	М	П	Р fR		ctg ,
			3	c
где f 0,1 - коэффициент трения в контакте между пятой и винтом;
R 3 103 м – радиус сферы (выбирается конструктивно);
с
60 град – угол при	вершине, образующийся при засверловке
центрового отверстия.
Отсюда М П 4,6 103 0,1 3 10 3	ctg 600 0,8 Н∙м.