Параметры механизмов

3.4.1. Мощность, передаваемая механизмом. Мощность номинальная на ведущем валу механизма Р_вщ в рассматриваемых приводах равна мощности двигателя, кВт (Р_дв), т.е.

Р_вщ = Р_дв = Р₁. (3.17)

Мощность на любом ведомом валу механизма Р_вм равна мощности на ведущем валу, умноженной на к.п.д. передачи между этими валами

Р_вм = Р_вщ η_i. (3.18)

Значение к.п.д. - η_i, соответствующее данной передачи, ранее было принято из табл. 3.1 при расчете потребной мощности двигателя.

Мощность на выходном валу механизма или на рабочем валу

Р_р = Р_вщ η_м = Р_дв η_м,

где η_м - к.п.д. механизма, принятый при расчете мощности двигателя.

3.4.2. Частота вращения валов механизма. Частоты вращения ведущего и ведомого валов механизма известны из предыдущего, т.е.

n_вщ = n_дв мин^-1; n_вм = n_р мин^-1.

Частота вращения любого ведомого (промежуточного) вала равна отношению частоты вращения ведущего (предыдущего) вала к передаточному числу данной ступени (между этими валами) передачи

n_вм = , (3.19)

где u_CT - передаточное число данной ступени передачи известно из

кинематического расчета.

3.4.3. Крутящие моменты на валах механизма. Крутящий момент на любом валу механизма определяется по формуле, Н · м

Т_F = 9740 , (3.20)

где Р - мощность на данном валу механизма, кВт;

n - частота вращения данного вала механизма, мин^-1.

Используя формулу (3.20), номинальный крутящий момент на ведущем валу механизма или на валу двигателя будет, Н · м

Т_ВЩ = Т_ДВ = 9740 .

Зная крутящий момент на ведущем валу механизма Т_ВЩ, можно определить момент на любом ведовом валу по известной зависимости

Т_ВМ = Т_ВЩ · u · η. (3.21)

Где η - к.п.д. данной педерачи между ведущим и ведомым валами;

u - передаточное число передачи между данными валами, известное из

предыдущего.

Результаты расчета номинальной мощности, частоты вращения и номинального крутящего момента на всех валах проектируемого механизма сводятся в табл. 3.5.

Табл. 3.5 представлена в общем виде. Конкретная таблица составляется в соответствии с заданиями, в которых число валов составляет 2 – 4 (см. задания).

Таблица 3.5

Наименование валов передачи	Параметры механизма
Мощность Р, кВт	Частота вращения n, мин-1	Момент крутящий, Н · м
номинальный ТF	расчетный
Вал ведущий механизма	РВЩ = РДВ	nВЩ = nДВ	ТВЩ = Т ДВ	Т 1 РАСЧ
Вал промежуточный первый	См. расчетные формулы:
Вал промежуточный второй	(3.18)	(3.19)	(3.20) или (3.21)
Вал рабочего органа	РДВηΜ	nP =	ТР = ТДВuМηΜ

Примечание. Расчетный момент, необходимый для прочностных расчетов механизмов по заданиям 1-26, определен ниже; его значения следует внести в табл. 3.5.

3.4.4. Расчетный крутящий момент. Для выполнения расчетов зубчатых передач на контактную прочность с переменной их нагрузкой (см. графики нагрузки в заданиях 1 – 26) за расчетный крутящий момент принимают наибольший из числа подводимых к передаче (см. ступени нагружения), число циклов действия которого превышает 0,03 N_НЕ, где N_НЕ - эквивалентное число циклов перемены напряжений.

При ступенчатой циклограмме нагружения (см. графики нагрузки) эквивалентное число циклов перемены напряжений определяется по формуле [14]

N_НЕ = 60 ∑ ( )³ n_i L_i , (3.22)

где Т_1i - крутящий момент на ведущем валу механизма, соответствующий

i – й ступени нагружения, Н · м;

n_i - частота вращения ведущего вала при действии Т_1i, мин^-1;

Т_1max – крутящий момент максимальный на ведущем валу механизма,

Н · м;

L_i - продолжительность работы передачи при действии Т_1i, ч.

Учитывая незначительные колебания частоты вращения ведущего вала механизма при изменении момента Т_1i, принимают n_i = n_L = n_ДВ, мин^-1.

Продолжительность работы передачи при действии момента Т_1i равна, ч

L_i = 24 К_С 365 К_Г t_i,

где К_С , К_Г - коэффициенты продолжительности работы передачи в сутках и

в году значения их указаны в заданиях;

t_i - продолжительность работы передачи при действии Т_1i за весь

срок службы t_i = α_i t, (t = L лет)

α_i - коэффициент продолжительности работы передачи с моментом

Т_1i, значения его указаны на графике нагрузки.

При заданном сроке службы механизма L = t = 5 лет, как указано во всех заданиях (1-26), выражение L_i можно записать в виде, ч

L_i = 24 К_С 365 К_Г α_i.

С учетом принятых зависимостей формулу (3.22) запишем в окончательном виде

N_НЕ = 26,28 · 10⁵ К_С К_Г n_ДВ ∑ ( )³ α_i .

Например: график нагрузки механизма и коэффициенты использования его по времени имеют следующие значения:

К_С = 0,6; К_Г = 0,6; n_ДВ = 975 мин^-1; α₁ = 0,006; α₂ = 0,6; α₃ = 0,2; α₄ = 0,194;

Т_1max = 1,5 Т _ном; Т_1.1 = Т _{1 max} = 1,5 Т _ном; Т_1.2 = Т_ном; Т_1.3 = 0,6 Т_ном; Т_1.4 = 0,3 Т_ном.

Эквивалентное число циклов перемены напряжения будет равно

N_НЕ = 26,28 · 10⁵ · 0,6 · 0,6 · 975 ·

·∑ =1,73 · 10⁸ циклов.

Число циклов напряжений при действии Т_1max = 1,5 Т_ном равно

N_{НЕ 1} = 26,28 · 10⁵ К_С К_Г n_ДВ ∑ ( )³ α_i = 26,28 · 10⁵ · 0,6 · 0,6 · 975 · 1 · 0,006 =

= 5,54 · 10⁶ циклов.

Отношение

Следовательно, в данном случае за расчетный крутящий момент на ведущем валу механизма следует принять Т _{1 РАСЧ} = Т _{1 max} = 1,5 Т _ном.

Расчетный моменты на других валах механизма определяются через Т _{1 РАСЧ} по формуле (3.21), значения которых вносятся в табл. 3.5.

В случае N_{НЕ 1} ≤ 0,03 N_НЕ за расчетные моменты на валах принимают номинальные моменты (см. табл. 3.5).

Изложенные выше методические указания и рекомендации помогут студентам, особенно заочного обучения, самостоятельно выполнить общие расчеты заданного привода.

Прочностные проектировочные расчеты, выполняемые после общего расчета и содержащие расчеты всех видов передач (зубчатых цилиндрически, конических, червячных, планетарных, волновых), валов, подшипников, муфт, шпоночных или шлицевых соединений и другие, изложены в литературе, перечень которой прилагается.

Студенты очного обучения прочностные расчеты зубчатых и червячных передач, валов и подшипников качения выполняют на ЭВМ по программам кафедры ТММ и ДМ ВГАВТа.