3.3 Проверка на прочность поперечной балки

Поперечная балка испытывает деформацию изгиба. Выполним ее проверку на прочность. Расчетная схема дана на рисунке 3.3.

Проверку на прочность производим по условию

(3.23)

где - максимальное напряжение изгиба в балке, МПа;

- максимальный изгибающий момент, Н · м;

W_z - осевой момент сопротивления поперечного сечения, м³;

- допускаемое напряжение изгиба, МПа.

Для материала Сталь 3 принимаем = 120 МПа.

Максимальный изгибающий момент для данного вида нагружения определяется по формуле

= R₁ l₁ (3.24)

где R₁ и l₁ - указаны на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Расчетная схема для проверки на прочность поперечной балки

Величину реакции R₁ найдём из системы двух уравнений

R₁ + R₂ = Q (3.25)

R₁ l₁ = R₂ l₂

Решая систему из двух уравнений, получим

R₁ = Q l₁/ (l₁ + l₂) (3.26)

Подставив в уравнение указанные величины получим значение R_1.

Момент сопротивления для полого прямоугольного сечения балки определяется по выражению

W_z = (3.27)

где h, h₁, в, в₁ - размеры сечения балки в соответствии с рисунком 3.4.

Рисунок 3.4 - Схема сечения поперечной балки

Подставив в уравнения (3.23), (3.24), (3.27) значения указанных величин, получим величину максимального напряжения изгиба.

Условие прочности для поперечной балки соблюдается, если оно не превышает допустимое в соответствии с (3.23).

3.4 Определение параметров электродвигателя (мотора-редуктора)

Скорость подъема U указана в индивидуальном задании.

Частота вращения винта

. (3.28)

где Р - шаг резьбы.

Задаваясь частотой вращения ротора электродвигателя 750, 1000, 1500 или 3000 об/мин, определяют передаточное число от электродвигателя к винту

. (3.29)

Если i ≥ 4, можно использовать для передачи момента от электродвигателя к винту клиноременную передачу. В противном случае необходимо подобрать ре­дуктор.

Определим требуемую мощность двигателя по формуле

(3.30)

где N_м - требуемая мощность для подъема груза, Вт;

- общий КПД привода.

Требуемую мощность для для подъема груза находим по формуле

N_м = U ∙ F_a (3.31)

где U - скорость подъема груза, м/с;

F_a – вес автомобиля, Н.

Принимаем скорость подъема груза указанной в задании.

Общий КПД определяем из выражения

=(3.32)

где - КПД подшипников качения,= 0,98;

- КПД цепной или клиноремённой передачи, =0,95

- КПД самотормозящейся передачи винт-гайка, определённый по формуле (3.4);

- КПД редуктора, = 0,96

Подставив в формулу (3.32) значения указанных величин, получим значение , а затем, используя формулу (3.30) определим мощность двигателя.

Принимаем, например, электродвигатель с частотой вращения n_дв= 1390 мин^-1.

Далее определяем передаточное отношение от электродвигателя к грузовому винту по формуле

(3.33)

где n_дв - частота вращения вала электродвигателя, в нашем примере n_дв = 1390 мин^-1;

n_в - частота вращения грузового винта, мин^-1.

Частоту вращения грузового винта найдем по выражению

(3.34)

где U - скорость подъема груза;

р - шаг резьбы ;

n_р - число заходов резьбы, n_р = 1.

Подставив в формулу (3.33) значение указанных величин, получим передаточное отношение от электродвигателя к грузовому винту.

Зная необходимую мощность и передаточное отношение, выбираем по справочнику соответствующий мотор-редуктор.

Если фактическое передаточное отношение отличается от расчетного, то необходимо пересчитать фактическую частоту вращения винта n_в.ф и фактическую скорость подъема U используя формулы (3.33) и (3.34).

Фактическое время подъема t_п будет равно

(3.35)

где L – полная высота подъема.