14. Примеры расчета механизма

Проведем расчет лентопротяжного механизма (Рис. 14.1).

Рис. 14.1 Лентопротяжный механизм

Исходные данные для расчета:

F, Н - тяговое усилие на барабане;

D_б, мм - диаметр барабана;

V, мм/с - скорость движения ленты;

14.1.Кинематическая схема

Кинематическая схема - схема, на которой с помощью условных обозначений изображаются звенья механизма и кинематические пары с указанием размеров, необходимых для кинематического анализа. Кинематическая схема механизма представлена на рис. 14.2.

Рис. 14.2 Кинематическая схема.

На рис. 14.2 цифрами отмечено:

1. - электродвигатель УАД

2. - поводковая муфта

3. - стенка корпуса

4. - шестерня

5. - зубчатое колесо

6. - подшипник

7. - катушка с запасом ленты

8. - приводная катушка (барабан)

9. - катушка для сбора ленты

10. - фрикционная передача

14.2.Выбор электродвигателя

В начале расчета производится выбор электродвигателя. Электрический двигатель — электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла.

Выбираем электродвигатель с учетом следующих параметров:

Крутящий момент на барабане T = F∙Dб/2 (Нм); (14.1)

Угловая скорость вращения барабана ω = V/(0,5∙Dб) (рад/с); (14.2)

Мощность лентопротяжного механизма P = T∙ ω (Вт); (14.3)

Предварительный выбор электродвигателя: P_дв = 1,3∙ P (Вт); (14.4)

На основе рассчитанных параметров из справочной литературы выбираем электродвигатель. Пример таблицы выбора электродвигателя – Таблица 1.

Таблица 1. Электродвигатели

Название	Мощность, Вт	Номинальная частота вращения, мин-1
УАД – 12	1,5	2700
УАД – 22	4	2700
УАД – 32	7	2700
УАД – 42	13	2700
УАД – 52	20	2700
УАД – 62	40	2700
УАД – 72	70	2700
УАД – 24	1,2	1280
УАД – 34	2,5	1280
УАД – 44	6	1280
УАД – 54	9	1280
УАД – 64	20	1280
УАД - 74	30	1280

14.3 Определение общего передаточного числа зубчатого механизма

Зубчатые механизмы служат для передачи вращения от одного вала (входного) к другому валу (выходному). Основной характеристикой зубчатого механизма является передаточное число.

Общее передаточное число зубчатого механизма считается по формуле:

, (14.5)

где n_бар – частота вращения барабана, n_дв – частота вращения вала двигателя, n_бар – частота вращения приводной катушки (барабана).

Частота вращения приводной катушки (барабана) рассчитывается по формуле:

(14.6)

Подставляем данные в формулу 14.6:

Подставляем полученное значение в формулу 14.5 и получаем:

14.3.Определение минимального числа ступеней зубчатого механизма минимальной массы

Минимального числа ступеней зубчатого механизма, определяется по формуле и округляется до целого числа:

, (14.7)

где i_общ, общее передаточное число зубчатого механизма.

Подставляем значение i_общ в формулу 14.7, получаем:

14.4.Определение общего КПД привода

Учет механических потерь в проектируемом приводе наиболее просто осуществить путем использования такого понятия, как "коэффициент полезного действия". Общий КПД всего привода можно рассчитать по формуле:

, (14.8)

где h_м=0,98 – КПД муфты, h₃₃=0,97 – КПД зубчатого зацепления, h_пп=0,99 – КПД подшипниковой пары.

Окончательно получим значение общего КПД привода:

.

14.5.Определение потребной мощности зубчатого механизма

, (14.9)

где e=1,05…1,1 – коэффициент запаса мощности, необходимой для разгона двигателя.

14.6.Разбивка общего передаточного числа по ступеням

, (14.10)

где i₁, i₂, i₃, i₄ передаточное число соответствующей ступени. Следовательно передаточное число одной ступени:

14.7.Определение числа зубьев шестерни и колеса

Минимальное число зубьев на шестерне , следовательно, число зубьев на колесе:

, (14.11)

_{где z1-число зубьев шестерни, z2- число зубьев колеса.}

Действительное передаточное число может отличаться от номинального, рассчитаем действительное передаточное число:

(14.12)

Проверим правильность выбора исходных данных (z_min). Рассчитаем относительную величину d (в %), которая должна составлять менее 2%:

(14.13)

Результат удовлетворительный.