Проектирование механизма передвижения тележки для экспериментального стенда

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 621.86

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА

© А.В. Артемьев1, В.А. Ермоленко2, А.С. Болтнева3

1Главный конструктор ФГУП “НПО им. С.А. Лавочкина” г. Калуга, 2доцент, кандидат технических наук, 3студентка КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана

E-mail: 1arav@laspace.ru, 2tvermolenko@rambler.ru, 3annrash1994@yandex.ru

Пакетированные грузы, контейнеры и аппараты испытывают путем сбрасывания с заданной высоты. Для этого проектируют стенд в виде подъемника, оснащенного сбрасывающим устройством. Стенд передвигают к месту сбрасывания груза по горизонтальным рельсам. Проектирование механизма передвижения проводилась в рамках участия в проекте “Луна-Глоб”, разрабатываемого ФГУП “НПО им. С.А. Лавочкина”.

При анализе вариантов механизмов передвижения был отклонен неприводной вариант и механизм передвижения с приводными ходовыми колесами. Первый требует больших мускульных усилий, а второй - приводы минимум на два колеса из 8-ми, на которых установлен стенд. Но и в этом случае возможно буксование колес, например, при попадании на рельс влаги и масел, в результате чего возможен перекос рамы стенда. Поэтому нами выбрана более надежная схема механизма передвижения, а именно - с канатной тягой.

Цель работы - определить рациональные параметры механизма передвижения с канатной тягой на примере стенда массой m = 8000 кг.

Вертикальная сила, действующая на тележку

Н,

g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.

Сила сопротивления трения качения, приведенная к ободу колеса

Н,

где µ = 0,4 мм = м - плечо трения качения колеса по рельсу;

f =0,015 - коэффициент трения подшипников (шариковых и роликовых);

d = 0,04 м - внутренний диаметр подшипника;

kр = 1,1 - коэффициент реборды при наличии боковых направляющих роликов [1], табл. 3…6.

Сила сопротивления движению тележки при уклоне пути

Н,

где б = 0,003 или - уклон пути для козловых кранов [1].

Плечо горизонтальной силы при наезде на препятствие высотой

h = 0,2 мм составит:

.

где R = 0,09 м - радиус ходового колеса;

l - половина хорды АС (рис.1).

Сила сопротивления движению тележки при наезде на неровность одним из колес

Н,

где i = 4 - число колес (если i = 8 - считаем, что наезд возможен для двух колес одновременно).

Рис.1.Схема наезда ходового колеса на неровность

Статическая сила натяжения каната или суммарная сила сопротивления движения тележки

Н,

где з = 0,98 - коэффициент полезного действия обводного блока.

Расчетное разрывное усилие для выбора каната из каталога

Н,

где z = 4 - коэффициент запаса прочности для тяговых канатов [1],п.13.4. Выбираем канат ГОСТ 2688, маркировочная группа 1770 МПа, разрывное усилие каната в целом [F] = 21000 Н, диаметр каната dк = 6,2 мм.

Коэффициент запаса прочности каната без учета пуска или стопорения двигателя

канатный тяга стенд ходовой

.

Мощность электродвигателя

,

где V = 0,1 м/с - скорость передвижения;

зм = 0,7 - КПД механизма с червячным редуктором (рис.2).

Выбираем двигатель с повышенным скольжением:

4АС71А6У3, мощность 400 Вт, частота вращения nе = 920 об/мин, отношение максимального момента к номинальному [2].

Диаметр барабана, по средней линии каната

,

где h1 = 12,5 - коэффициент выбора диаметра барабана по ИСО 4301/1 при общей продолжительности эксплуатации 200 час; режим нагружения L4, коэффициент распределения нагрузок 1,0 [2].

Угловая скорость барабана

.

Угловая скорость двигателя

.

Номинальный крутящий момент двигателя

Н.

Передаточное число редуктора

.

Рис.2. Механизм передвижения с канатной тягой

1 - ненарезной (гладкий) барабан; 2 - тележка; 3 - обводной блок; 4 - двигатель; 5 - муфта; 6 - редуктор

Крутящий момент на выходном валу редуктора и барабане

Нм.

Выбираем редуктор Ч - 125. Передаточное число U = 50; номинальный момент Тном = 7170 Нм; масса 86 кг; КПД = 0,73 [2],с.30.

Наибольшее натяжение каната при пуске и стопорении тележки

Н.

Очевидно, что канат имеет коэффициент запаса прочности при пуске двигателя и стопорении тележки:

Значение n?=7 превышает рекомендуемое значение n=4, но уменьшать диаметр каната менее dk =6,2 мм не следует, т.к. канат расположен внизу и имеет тонкие проволоки диаметром 0,3 мм, которые могут быть повреждены персоналом при обслуживании стенда.

Вал двигателя 4АС71 цилиндрический, диаметр 19 j6, длина 40 мм, масса двигателя 15 кг, момент инерции ротора Je =0,0017 кг.м2 [2],c.30.

Входной вал редуктора Ч-125 расположен под выходным валом, вариант 1 [2], с.30, конический, диаметр 70 мм, длина посадочной части 105 мм, общая длина 110 мм (рис.3).

Рис.3. Барабан механизма передвижения с канатной тягой на валу редуктора Ч-125

Муфта упругая втулочно-пальцевая: Т = 125 Нм. Момент инерции

Jм =0,00625 кгм2.

Преобразуем формулу условия пуска двигателя [2] с.424:

, (1)

где пусковой момент двигателя,

.

Получим время пуска по формуле (1):

с.

Время пуска приемлемо от1 до 3с - для двигателей с повышенным скольжением, поэтому принятые комплектующие изделия оставляем без изменения.

Дополнительное (динамическое) усилие в канате при пуске

Н.

Очевидно, что это динамическое усилие пренебрежимо мало по сравнению со статическим усилием , т.е. пуск происходит плавно - по усилию и быстро - по времени.

Выводы

1) Среди возможных схем механизмов передвижения стенда, наиболее приемлем механизм передвижения с канатной тягой и боковыми направляющими роликами. Он исключает буксование колес по рельсу, не приводит к перекосу рамы стенда и увеличению сопротивления передвижения.

2) Для стенда массой 8 т определены рациональные параметры механизма передвижения с канатной тягой. Так как механизм расположен на фундаменте, то может быть применен сравнительно тяжелый, но бесшумный червячный редуктор с канатным барабаном на выходном валу. Усилие в канате не превышает допускаемую консольную нагрузку на выходном валу редуктора. Возможно применение барабана с односторонней навивкой сверху и снизу, без нарезки барабана.

3) Предложенная методика расчета может быть использована для механизмов передвижения с канатной тягой в приложении к стендам с другими значениями массы.

Список литературы

1. Краны грузоподъемные. Механизм передвижения. Метод расчета. РТМ 24.090.28-77. М.: Изд-во НИИИНФОРМАТЯЖмаш, 1978.

2. Подъемо-транспортные машины: Атлас конструкций / Под ред. М.П. Александрова и Д. Н. Решетова. - Машиностроение, 1987.

3. Справочник по кранам: В 2 т. Т. 2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Под ред. М. М. Г о х б е р г а.--М.: Машиностроение, 1988.

Размещено на Allbest.ru