Поверочныйрасчет

Поверочный расчет производится при известных конст­рукции, размерах и параметрах электромагнита:

а) размерах магнитопровода D, D₁, d, C, C₁, L, l, l_cт,;

б) размерах и параметрах катушки D_н, d_вн, l_к, b, d_пр, d_из, W, R;

в) других параметрах _я,_нп,_п, U.

Требуется определить тяговое усилие электромагнита, его тепловой ре­жим, потребление тока, степень насыщенности магни­топровода.

Расчет электромагнита производится в следующей по­следовательности.

1. Проверка размеров магнитопровода и параметров ка­тушки:

а) D₁= 0,87D;

б) d = 0,5D;

в) C = 0,12D;

г) С₁= 0,06D;

д) l = L - 2C;

е) l_ст= (0,3...0,55)l;

ж) сечение якоря S = d²/4;

з) средний диаметр катушки D_ср= 0,5(D_н+ d_вн);

и) высота намотки h_к= 0,5(D_н– d_вн) ;

к) число витков катушки W = 0,865l_кh_к/d²_из;

л) сопротивление катушки R₀= 710^-8D_срW/d²_пр;

м) значение потребляемого тока I = U/R.

2. Определение тягового усилия, развиваемого электро­магнитом

при расчетном напряжении:

а) полная магнитодвижущая сила F = WU/R;

б) максимальная магнитная индукция:

B = ₀ F/( + _п) (11)

B = ₀ F/(sin0,5+_п) (11а)

B = ₀ F/2(11б)

в) по графику =f(B) (рис. 4) находится значение поправочного коэффи­циента;

г) тяговое усилие, развиваемое электромагнитом:

Р =₀²F²S/2(+_п)² (12)

Р =₀²F²S/2(sin0,5+_п)² (12а)

Р =₀²F²S/4² (12б)

3. Проверка правильности выбора формы стопа или типа электромагнита в соответствии с рис. 2

4. Определение превышения температуры электромагнита:

а) удельная мощность рассеяния

n_уд = U² / D(L + 0,5D)R

б) по графику Q = f(n_уд) (рис. 3) для найденной удельной мощности рас­сеяния определяется превышение температуры электромагнита Q.

5.3. Расчет винтовой пружины

Проектирование винтовых пружин растяжения - сжатия состоит в выборе материала проволоки и определении размеров пру­жины: среднего диаметра D , диаметра проволоки d , числа рабочих витков i_ри длины H₀пру­жины в свободном состоянии. Решение за­дачи проектирования винтовой пружины неоднозначно, так как заданным свойствам могут удовлетворять пружины различной геомет­рии и из разных материалов. Поэтому при проек­тировании обычно на­ходят размеры нескольких пружин, удовлетворяющих заданным условиям, и из них выбирают ту, которая лучше других подходит к механизму прибора. Для выбранного материала необходимо назначить ве­личину до­пускаемого касательного напряжения при кручении [ T ]. Свойства пружинных материалов приведены в [4, прил. 43].

Наиболее удобно расчет размеров пружины вести по тре­буемой жесткости пружины k и максимальной растягивающей или сжимающей силе P_max. Же­сткость пружины связана с максимальной си­лой соотношением

где X_max- максимальное перемещение подвижных час­тей.

Подбор среднего диаметра пружины D, диаметра прово­локи d и числа рабочих витков i_pпроизводят, используя уравнения прочности и жесткости преобразовав их к виду

d = 8Pmax cK T /( П [ T] ) (14)

(15)

где c – индекс пружины; KT – коэффициент увеличения напряжения у внутренней стороны витка (сравнительно с напряжением, возникающим при кручении прямого стержня). Его величина зависит от ин­декса пружины и может быть найдена по приближенной формуле

kT = (4c + 2)/(4c - 3) (16)

Для упрощения расчетов целесообразно вначале вычис­лить значения

8P max /( П [ T ] ) и G/(8k). Затем следует задаться несколькими значе­ниями индекса пружины c = D/d в пределах от 4...6 до 16...20. Пружины меньших индексов применяют редко. Редко ис­пользуются пру­жины и с большим значением индекса. При индексе выше 16...20 сущест­венно увели­чивается диаметр пружины, резко уменьшается их изгибная прочность. Если нет каких-либо специальных требова­ний, следует выбирать среднее значение индекса с = 8...12.

Задавшись рядом значений индекса и найдя отвечающие им значения ко­эффициента k T, определяют по (14) диаметры проволоки, соответст­вующие выбранным значениям индекса c. Выбрав из сортамента пружинной про­волоки [4, прил.3] ближайшие большие зна­чения диаметров, подставляют их в формулу (15) и определяют рабочее число витков пружин при каждом зна­чении индекса. По значениям c и d определяют средний диа­метр пружины D = dc, наружный D_н=d(c+1) или внутренний D_вн= d(c-1) диаметры пру­жины. Величины d и i_риспользуют для определения начальной длины (вы­соты) пру­жины H₀. Для пружин сжа­тия

H₀ = (si_р + i_к)d + X_max (17)

Коэффициент s определяется зазором между витками в ее наиболее сжа­том состоянии, т.е. когда она сжата силой P_max. Зазор необходим для компен­сации погрешности шага витков. Величину s обычно выбирают в пределах 1,2...1,5; i_к- число опорных, кон­цевых витков. Величина i_кзависит от кон­струкции пружины, ее назначения. Для неответственных пружин i_к=1,5. При повышенных требованиях к точности характеристики пружины число концевых витков увеличивают до i_к=3 (по 1,5 витка с каждой стороны).

Для пружин растяжения, навиваемых обычно без зазора между витками высота пружины

H₀= i_рd + ФD (18)

Коэффициент Ф учитывает размеры зацепов [5] и в зави­симости от их конструкции принимается в пределах от 0,5 до 2.

В результате такого проектирования получают ряд пружин с соответст­вующими значениями d, D и H₀, из этого ряда вы­бирают пружину, наилуч­шим образом подходящую к разрабатываемой конструкции.