Расчет привода тележки – достаточно широко распространенная задача в инженерной практике. Представленная методика применима не только при расчетах транспортных или крановых тележек, но и при проектировании различных приводных кареток в станках и нестандартном оборудовании.
На расчетной схеме показаны исходные данные для расчета, приведенные к колесу тележки.
В данном расчете, наряду со статической мощностью привода, учтена возможность задания в исходных данных уклона пути и приближенный учет сил инерции, приводимых в движение масс. В результате вычислений мы получаем расчетную мощность двигателя с учетом динамики разгона и уклона пути.
РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Находим передаточное число привода u:
u = 3,14 · D · nд/ (60 · v),
где,
D - диаметр приводного колеса тележки, м;
nд - частота вращения эл/двигателя, об/мин;
v - скорость передвижения тележки, м/с.
Тогда частота вращения вала колеса (об/мин) будет равна:
nк = nд/ u,
Статическую силу сопротивления на ободе колеса (H) находим по формуле:
Wск= QΣ · ((2 · μ + f · d) / D · kp + sin(y)),
где,
QΣ - суммарный вес груза и тележки, Н;
μ - коэффициент трения качения колес по рельсам, м;
в зависимости от материала и состояния рельсов и материала и диаметра колес: μ=0,0003…0,0014 м; ориентировочное расчетное значение для нового стального колеса при скругленной головке нового рельса μ=0,00039. Для плоской головки и стального колеса диаметром 200 мм μ=0,0003 м; для скругленной головки рельса и чугунного колеса диаметром 1000 мм μ=0,0014 м.
f - коэффициент трения подшипников ступиц;
коэффициент трения в опоре, приведенный к диаметру d цапфы вала колеса:
- для подшипников скольжения - f=0,08…0,10;
- для подшипников качения - f=0,015…0,020.
d - рабочий диаметр подшипников колес тележки, м;
для подшипников скольжения - диаметр рабочей поверхности.
для подшипников качения - диаметр расположения центров шариков (роликов).
kp - коэффициент ребордного трения;
коэффициент, учитывающий сопротивления трению реборд и торцов ступиц колес.
в зависимости от формы и состояния реборд колес и кромок рельсов: kp=1,5…2,5.
y - уклон рельсового пути, градус;
для путей кранов y<0,2...0,3°, на ж/д уклон не превышает 2,3°.
Статический момент сопротивления (H·м) на валу колеса находим по формуле:
Тск= Wск· D / 2
Тогда статическая мощность двигателя (Вт):
Рсд= Wск· v / η ,
где,
v - скорость передвижения тележки, м/с;
η - КПД привода; ориентировочно - 0,5.
Время пуска (разгона) тележки (с):
tn= v / a ,
где,
a - ускорение тележки при пуске;
рекомендуемый диапазон средних стартовых ускорений: a=0,05…0,25 м/с².
Желательно чтобы время пуска не превышало tn=5 с.
Расчетную мощность двигателя (Вт) с учетом динамики разгона находим по формуле:
Pд= (Wск + 1,3 · QΣ / 9,81 · a) · v / (η · ψ ),
где,
ψ - коэффициент перегрузки двигателя при пуске;
для электродвигателей серии 4А: ψ=1,0…2,0 (см. ГОСТ 19523-81).
Тогда момент сопротивления на валу колеса (H·м) при пуске будет равен:
Tдк= Pд · η · u · ψ · 30 / 3,14 · nд
Вот и весь расчет. Примененный в расчете алгоритм является слегка упрощенным вариантом давно широко и успешно используемой классической методики расчета приводов тележек подъёмно-транспортных машин. Он, конечно же, не претендует на «абсолютную точность». Широкие диапазоны значений коэффициентов не располагают к этому, а, скорее, предполагается для получения адекватного результата наличие определенного инженерного опыта у пользователя.
В расчете определяется не нагрузка на колеса, а статическая мощность двигателя привода. Она зависит от веса перемещаемого груза (вместе с весом тележки), скорости перемещения и потерь на сопротивление передвижению. Поэтому, если приводных колес 4, то нагрузка на 1 колесо равна Q/4, если 6 - Q/6, но суммарный момент сопротивления передвижению при неизменном грузе один и тот же.
Используя небольшую таблицу в MS Excel, которую можно найти в сети, можно научиться быстро и просто определять главные параметры привода за считанные секунды. Изменяя диаметры колес, частоту вращения вала двигателя, схему привода, при помощи этой программы вы за несколько минут сможете перебрать целый ряд всевозможных вариантов двигателей и выбрать наиболее подходящий. Расчет в Excel позволяет поэкспериментировать с уклоном пути и с ускорением при стартовом разгоне.
Результат приведенного расчета: чтобы разогнать по рельсовому пути в подъем с уклоном 0,3° тележку с грузом общей массой 1 тонна за 4 секунды до скорости 3,6 км/ч, допуская в этот период времени двукратную перегрузку двигателя, необходим двигатель мощностью не менее 500 Вт с частотой вращения вала 1500 об/мин. При этом привод (редуктор и/или открытые передачи) должен иметь передаточное число 15,7 и создавать на выходном валу крутящий момент не менее 50 Н·м. Для дальнейшего после разгона равномерного движения тележки с грузом с постоянной скоростью 3,6 км/ч в уклон 0,3° необходимая мощность двигателя – 337 Вт (67% от расчетной и 34% от пиковой мощности).
Похожие документы:
расчет грузовых винтов
пример выполнения чертежа ходового винта
|
