2.3 Расчёт ходовых колёс

Рабочие поверхности ходовых колёс определяют на контактное напряжение по формуле:

, где k_f - коэффициент зависящий от режима работы и при среднем режиме 1,04 – 1,06;

b_k – полезная ширина рельса b_k=70;

r _k – радиус скругления рельса r _k=6;

Р – расчётная нагрузка на колесо;

P=k_нk_dP_c=2*1*1000=2000 кгс;

где к_н - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине рельса, для плоского рельса к_н=2;

k_d – коэффициент динамичности, его значения зависят от скорости перемещения, при скорости до 60 м/мин к_d=1

Допустимые значения эффективных напряжений:

где _э.о. – предельное значение эффективных напряжений, принимаемое в зависимости от выбранной твёрдости поверхности катания колеса по зависимости:

_э.о.=(0,25 – 0,3)НВ = 0,25*258 = 71,2 кГ/мм²

для стали 35, нормализованной, с твёрдостью поверхности НВ285

Из расчёта можно сделать вывод, что колёса выдержат нагрузку, так как:

[_э] = 36,7 кГ/мм² > _э = 17,3 кГ/мм²

2.4 Расчёт привода колеса

Привод состоит из электродвигателя, муфты, одноступенчатого червячного редуктора, цепной передачи и приводного колеса.

Проведя кинематический анализ, установили, что привод содержит три ступени передач:

передача через муфту (служит для передачи мощности от первого (I) вала ко второму (II));

червячная передача (служит для передачи мощности от второго вала (II) к третьему (III)). Состоит из червяка и червячного колеса;

цепная передача, состоящая из ведущей и ведомой звёздочек, гибкой связи (цепи) и передающая мощность от третьего (III) вала к четвёртому (IV).

При передаче мощности имеют место потери на преодоление сил вредного сопротивления. Такие сопротивления имеют место в нашем случае: в муфте, в опорах валов, в червячной и цепной передачах. Ввиду этого, мощность на приводном валу будет меньше мощности, развиваемой двигателем на величину потерь.

Электродвигатели подбирают по номинальной мощности при соблюдении условия:

где Рдв – номинальная мощность выбранного двигателя;

Рном – мощность, потребная для преодоления полезных и вредных сил сопротивления, приведённая к валу двигателя.

Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле:

где η0 – общий коэффициент полезного действия (КПД) привода, учитывающий потери мощности на преодоление сил вредного сопротивления в приводе.

Рвых – мощность на выходном валу привода.

Общий КПД рассчитывается по формуле:

где η1, η2, η3 и т.д. – частные КПД передач и подшипников, входящих в привод.

Мощность на выходном валу привода Рвых рассчитывается:

где Т – момент на выходном валу, Н*м;

n – скорость вращения выходного вала, об/мин. Определяется следующим образом:

где V – скорость тележки, м/час;

D – диаметр приводного колеса, м. (D = 0,22 м).

Определим скорость вращения выходного вала:

n= 8/(3,14*0,22) = 11,58 об/мин.

Мощность на выходном валу привода Рвых :

Рвых = 250*11,58/9550 = 0,3 кВт.

Определим сопротивление движению тележки:

W_пер=G_пор./D_хк (2f₄+f₃d_n)к_р=1000/220(2*0,03+0,015*40)*1,5=4,49 кг

где W_пер – сопротивление передвижению тележки;

Gпор - вес тележки;

D_хк – Диаметр ходового колеса;

f₄ – коэффициент трения качения;

f₃ – коэффициент трения в подшипниках ходовых колёс;

d_n – диаметр вала ходового колеса;

к_р – коэффициент реборд;

Необходимая мощность /7/:

Р_необ=W_перV_к/102*60*₀=4,49*8/102*60*0,85=0,06 кВт

Так как выходная мощность больше чем необходимая (Р_вых=0,3 кВт > Р_необх=0,06 кВт) – привод подходит для передвижения данной тележки.

Общий КПД рассчитывается:

где ηм = 0,98 – КПД муфты;

ηпк = 0,99 – КПД пары подшипников;

ηпк = 0,70 – КПД червячной пары;

ηпк = 0,92 – КПД цепной передачи.

η0 = 0,98*0,99*0,70*0,99*0,92*0,99 = 0,61.

Тогда требуемая мощность электродвигателя будет равна:

Рпот = 0,3/0,61 = 0,49 кВт.

Ориентировочное передаточное число привода равно:

где U₁ = 1 – значение передаточного числа муфты;

U₂ = 60 – среднее ориентировочное передаточное число червячной передачи;

U₃ = 1,5 – передаточное число цепной передачи.

U = 1*60*1,5 = 90.

Ориентировочная частота вращения вала электродвигателя:

n_дв = n*U = 11,58*90 = 1042,2 об/мин.