2. Проверка на прочность поперечной балки

Поперечная балка испытывает деформацию изгиба. Выполним ее проверку на прочность. Расчетная схема дана на рисунке 2.

Проверку на прочность производим по условию

, (15)

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 l_1, (16)

где R₁ и l₁ – указаны на рисунке 3.2.

Рис. 2. Расчетная схема для проверки на прочность поперечной балки

Величину реакции R₁ найдём из системы двух уравнений

R₁ + R₂ = Q (17)

R₁ l₁ = R₂ l₂

Решая систему из двух уравнений, получим

R₁ = Q l₁/ (l₁ + l₂) (18)

Принимаем что l₁ = l₂. Подставив в уравнение указанные величины получим значение R_1.

Далее определим необходимые размеры и толщину стенок поперечной балки.

Момент сопротивления для полого прямоугольного сечения балки определяется по выражению

W_z = , (19)

где h, h₁, в, в₁ – размеры сечения балки в соответствии с рисунком 3.

Рис. 3. Схема сечения поперечной балки

Подобрать величины h, h₁, в, в₁.

Подставив их в уравнение (19), получим значение максимального допустимого напряжения изгиба.

Условие прочности для поперечной балки соблюдается, если оно не превышает допустимое в соответствии с условием (15).

3. Определение параметров электродвигателя (мотора-редуктора)

Требуемую мощность для подъема груза находим по формуле

N_м = U ∙ F_a , (20)

где U – скорость подъема груза, м/с;

F_a – вес автомобиля, Н.

Принимаем скорость подъема груза из задания.

Определим требуемую мощность двигателя по формуле

, (21)

где N_м – требуемая мощность для подъема груза, Вт;

– общий КПД привода.

Общий КПД определяем из выражения

= , (22)

где – КПД подшипников качения, = 0,98;

– КПД цепной или клиноремённой передачи, =0,95

– КПД самотормозящейся передачи винт-гайка, определённый по формуле (4);

– КПД редуктора, = 0,96.

Подставив в формулу (22) значения указанных величин, получим значение , а затем, используя формулу (21) определим мощность электродвигателя.

Далее по таблице в приложении В принимаем, например, электродвигатель RA132S4 мощностью 5,5 кВт и с частотой вращения ротора n_дв= 1450 мин^-1.

Определим частоту вращения грузового винта nв

, (23)

где U – скорость подъема груза;

р – шаг резьбы;

n_р – число заходов резьбы, n_р = 1.

Скорость подъема U указана в индивидуальном задании.

Задаваясь частотой вращения ротора электродвигателя nдв мин^-1, определяем передаточное отношение от электродвигателя к грузовому винту по формуле

, (24)

где n_дв – частота вращения вала электродвигателя, в нашем примере n_дв = 1450 мин^-1;

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

Подставив в формулу (24) значение указанных величин, получим передаточное отношение от электродвигателя к грузовому винту.

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

Фактическое время подъема t_п будет равно

, (25)

где L – полная высота подъема, м.

Высота подъема L указана в индивидуальном задании.