Розрахунок клинопасової передачі

3.2 Розрахунок клинопасової передачі

Вихідні дані: N=0.37 кВт, n₁ =28 об/хв, U=1

Розраховуємо крутний момент на швидкохідному валу:

По даному розрахунковому крутному моменті згідно таблиці приймаємо переріз пасу “Б” з розмірами: b_P=14,00 mm; h=10,5 mm; b₀=17 mm; y₀=4mm; F1=1,38 cm²/

Приймаємо діаметр меншого шківа 140 мм.

Розраховуємо діаметр більшого шківа

dp₂=dp₁*U*(1-e)=140*1*(1-0.01)=138.6 mm

Згідно ГОСТ 17383-73 приймаємо стандартний діаметр шківа dp₂=140 мм.

Знаходимо фактичне передаточне число:

Визначимо швидкість паса:

Розраховуємо частоту обертання відомого вала:

Визначаємо міжосьову відстань згідно рекомендацій:

a=1.05*dp2=1.05*140=147 mm

Розраховуємо довжину паса:

Приймаємо стандартну довжину паса L=1000 mm.

Згідно стандартної довжини паса уточнюємо дійсну міжосьову відстань:

Мінімальна міжосьова відстань для зручності монтажу та зняття пасів:

а_мін=а-0,01L=304+0.025*1000=329 mm

Максимальна міжосьова відстань для створення натягу та підтягування паса при витяжці:

а_макс=а+0,025L=304+0,025*1000=329 мм

Кут обхвату пасом шківа:

Вихідна довжина паса: L=2240 мм

Відносна довжина паса: L/L₀=1000/2240=0,45

Коефіцієнти довжини G_L=0.86. Вихідна потужність при dp1=140 мм і V=0,205 м/с рівна N₀=1,07 кВт.

Коефіцієнт кута обхвату близько 1

Поправка до крутного моменту на передаточне число:

DТ=2,1 Н*м

Поправка до потужності:

DNu=0.0001*DTu*n=0.0001*2.1*28=0.0059 кВт

Коефіцієнт режиму роботи при вказаному навантаженні:

С_Р=0,84

Розраховуємо допустиму потужність на один пас:

Розрахункова кількість пасів: Z=N/[N]=0.37/0.777=0.48

Коефіцієнт, що враховує нерівномірність навантаження: C_Z=1

Визначаємо дійсну кількість пасів в передачі:

Z¹=Z/ C_Z=0.48/1=0.48

Приймаємо Z¹=1 шт.

Сила початкового натягу одного клинового пасу:

q=0.18 кг/м – погонна маса пасу.

Зусилля, яке діє на вали передачі:

Розміри обода шківів:

l_P=14 мм; h=10,8 мм; b=4,2 мм;

l =19±0,4 мм; h_min=8 мм; L₁=36⁰; r =1,0 мм; f=12,5 мм.

Зовнішні діаметри шківів:

dl1=dp1+2b=140+2*4.2=148.4 mm

dl2=dp2+2b=140+2*4.2=148.4 mm

Ширина обода шківів:

M=(Z¹-1)l+2f=(1-1)*0.01+2*12.5=25 mm

3.3 Розрахунок виконавчого пневмомеханізму вузла для укладання пачок пошарово

Вихідні дані:

тиск повітря в магістралі:

Рм=0,4МПа;

хід виконавчого механізму при укладанні пачок в один шар:

S=0.05 m

час спрацювання механізму:

T=0.85 c

ефективна площа вхідного отвору:

fr=4*10^-6 m²;

початкова і приведена координати поршня:

х₀₁=х₀₂=0,01 м;

зусилля необхідне для піднімання продукції:

Рруш=125 Н.

Необхідне зусилля визначаємо за формулою:

Рруш=Fk*Pm;

Pm-робочий тиск у пневмоциліндрі. Звідси:

Fk=Pруш/Рм=125/0,4*10²=3,125 см².

Виходячи з величини значення Fk підбираємо діаметри поршня і штока:

Діаметр поршня:

Приймаємо D_П=32 мм

Розраховуємо площу робочої поверхні поршня:

штока:

Площа вихлопної порожнини:

F_n2 = F_n1-F_Ш=0,0008-0,000785=0,000015 м²

Маса рухомих частин пневмопривода 0,4 кг

Приведена до поршня маса вантажу та частин привода:

m=mb+mn=12.0+0.4=12.4 кг

Рівняння руху вантажу:

x^I=0.435 sin (7.39t)

x^II=0.059(1-cos(7.39t))

x=0.059-0.00939sin(7.39t)

Результуюча всіх сил опору:

P(t)=Pc.тp+mb*g*f+P2(F1-F2)=40+12*9.8*0.3+10⁵(0.0008-0.000785)=76.82 H

Pc.тp=40 Н – сила опору рухомих частин.

Розрахунок витрат стисненого повітря пневмоциліндром.

Q=q*n*j

q=2V-об’єм повітря необхідний для виконання одного циклу

n – кількість циклів

j - 1,1…1,3 – коефіцієнт, що враховує невиробничі витрати.

V=pR²L=3.14*1.6²*5=40.2 см³

q=2*40,2=80,4 см³

Q=80,4*70,5*1,3=7377,88 см³/хв

Розрахунок виконавчого пневмомеханізма для розкривання та закривання стулок.

Стулки являють собою складний кривошипно-шатунний механізм.

Для підбору та розрахунку пневмоциліндру необхідно знайти приведену масу стулок. Для цього необхідно розглянути всі положення цих стулок при заданому ході пневмоциліндра (рис. 7).

Рис. 7 - Розрахункова схема стулок

Будемо розглядати одну (праву) стулку, так як вони ідентичні одна одній.

Розрахункова формула представляє собою рівняння рівноваги моментів інерції

Спростивши праву і ліву частини:

I_O2=I_O3=1/3 m₃₍₄₎l²

I_S2=0,1m₂l² – сила інерції другої ланки.

Для знаходження приведеної маси необхідно хід пневмоциліндра поділити на окремі ділянки, для визначення м_прмакс.

Для цього задаємося синусоїдальним законом руху штока пневмоциліндра.

x = S/T (1-cos at)

t – поточне значення часу, с;

a=2p/T, відповідно:

x=S/T(1-cos2p/T*t).

Для знаходження необхідних швидкостей та кутових прискорень w2, w3, w4, w5, необхідно побудувати план швидкостей.

Алгоритм побудови.

Знаходимо швидкість т. О за формулою

S=0,04 м – хід штовхача;

T=1,15 с – час одного циклу роботи;

t – поточне значення;

Рис. 8 - Кінематична схема стулок

t1=Т/6, t2=(Т/6)*2, t3=(Т/6)*3

V₀=0,04/1,15*(1-cos2p/1.15*t2)

Визначаємо швидкість т. А:

V_A=V₀+V_AO/OA

V_A=V₀₂+V_AO2/O2A

Визначення швидкості т. В методом подібності:

ab/O2A=AB/O2A®ab=O2A*AB/O2A$

Знаходимо швидкості т. С, т. S₄, S₅.

Визначимо кутові швидкості: w₃=w₄=V_A/lO₂A;

Розглянувши плани швидкостей можна зробити висновки, що вони по числовим значенням однакові, лише змінюється напрямок, тому розглядаємо любий один план швидкостей і визначаємо потрібні швидкості:

Va=pa*m_V=69*0.00056=0.0386 m/c

Vb=pb*m_V=138*0.00056=0.076 m/c

Vc=Vb=0.076 m/c

Vs3=Vs4=Va=0.039 m/c

Vs5=Vc=0.076 m/c

w3=w4=Va/l_O2A=0.039/0.182=0.21 c^-1

w2=0.195 c^-1; Vs2=0.032 m/c

Для розрахунку сил інерції приймаємо:

m_Р.Ч.Ц.=0,4 кг

m2=0,450кг

m3=0,700 кг

m4=0,700 кг

Відповідно:

Is2=0.1m2l1²=0.1*0.450*0.16*0.16=7.2*10^-3

Io2=Io3=1/3m3l2²=1/3*0.700*0.29=6.7*10^-2

Обчислюємо приведену масу стулок:

Так як стулки ідентичні, то загальна приведена маса буде:

m_ПР=27,4 кг.

Вихідні дані для розрахунку пневмоциліндру:

-   тиск повітря в магістралі:

Рм=0,40 МПа;

-   ефективна площа вхідного отвору:

Fl=4*10^-6 м²

-   початкова і кінцева приведені координати поршня:

Хо1=Хо2=0,01 м

-   зусилля необхідне для піднімання штоку:

Рруш=351,2 Н

Необхідне зусилля можна визначити за формулою:

Рруш=Fk*Pm

Рм - робочий тиск в пневмоциліндрі

Fk – площа, яка визначається як різниця площі поршня і штока

Fk=Рруш/Рм=351,2/40=7,024 см²

Виходячи з площі Fk підбираємо діаметр поршня і штока:

Fш=pd²/4=3.14*100/4=78.5 mm²

F пор= Fk+ Fш=78,5+7,024=85,5 мм²

Діаметр поршня:

Приймаємо Dп=32 мм

Площа робочої поверхні поршня:

штока:

Площа вихлопної порожнини поршня:

Fп2= Fп1- Fш=8,04*10^-4-7,85*10^-5=7,255*10^-4м²

Результуюча всіх сил опору:

P(t) = Pc.mp.+m_BgF+P2(F1-F2)=40+12.5*9.81*0.3+10⁵(8.04*10^-4-7.85*10^-5)=139.5 H.

Pc.mp.=40 H – сила опору рухомих частин пневмоприводу;

F = 0,3 – коефіцієнт тертя.

Розрахунок витрат стисненого повітря пневмоциліндром.

Q=q*n*j

q=2V - об’єм повітря необхідний для виконання одного циклу

V=pR²L=3.14*2.5*2.5*23=451.375 cm²

q=2V=2*451.375 = 902.750 cm³

n – кількість циклів n=38

j=1,1…1,3 – коефіцієнт, що враховує невиробничі витрати;

Q = 2*451,375*38*1,3=44595,85 см³/хв.