Разработка привода главного движения станка
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ентов расчетной схемы длины стержней пропорциональны податливостям, площади элементов инерционности пропорциональны моментам инерции сосредоточенных масс.
.2 Параметризация расчетной схемы привода
Произведем расчет моментов инерции. Детали привода (валы, шестерни, зубчатые колеса) имеют цилиндрическую форму с некоторым количеством уступов. Для вычисления момента инерции j - й детали ее условно разбивают на i-ые участки постоянного диаметра и определяют момент инерции каждого участка по следующей формуле
,
где r - плотность стали, 8000кг/м3 ;- длина i-го участка j-ой детали, м;- наружный диаметр i-го участка, м;-внутренний диаметр i-го участка, м.
Затем полученные моменты инерции участков складывают по следующей формуле
.(5.2)
Для упрощенных расчетов допускается представлять сложные многоступенчатые детали в виде простых цилиндрических деталей.
Произведем упрощенные расчеты моментов инерции деталей привода, результаты расчетов приведены в таблице 5.1
Таблица 5.1 - Расчет моментов инерции
Плотность материала, кг/м38000№ПояснениеМом. ин.,кг*м21Шкив двигателя Yдв0.0842Ведомый Шкив Yшк10.583Участок вала 1 Yв10.0054Участок вала 1 Yв10.0045Шестерня (блок) 1 Yбл10.0066Шестерня (блок) 2 Yбл20.0197Участок 2 вала Yв20.0168Участок 2 вала Yв20.0119Шестерня (блок) 3 Jбл30.3710Стол Yст722
Момент инерции ротора двигателя Yдв=0,34 кгм2.
Произведем расчет податливостей. Крутильная податливость участка вала определяется по формуле:
,(5.3)
где G - модуль упругости второго рода (G=8*1010 Па);- наружный диаметр вала, м;- эквивалентная длина вала, м.
Эквивалентная длина вала рассчитывается по следующей формуле
,(5.4)
где l0 - расстояние между ступицами, м;,l2 - ширина ступиц, м.
Коэффициент Kc для гладкого сплошного вала равен 1. Для полого
вала Kc рассчитывается по формуле
,(5.5)
где d - внутренний диаметр вала, м.
Результаты расчета податливостей валов представлены в таблице 5.2
Таблица 5.2 - Расчет податливости валов
№ОбозначениеПодатливостьei, рад/Н*м1ев10.000000652ев20.00000058
Податливость зубчатой передачи рассчитывается приведенной к ведущему валу по следующей формуле
,(5.6)
где eз - крутильная податливость, учитывающая деформацию зубьев, определяемая по формуле
,
где b - ширина венца зубчатого колеса, м;- радиус начальной окружности зубчатого колеса, расположенного на валу, к которому приводится податливость передачи, м;
a - угол зацепления;
Кз - постоянный коэффициент, равный для прямозубых колёс 6,0*10-11 м2/Н, для косозубых 3,6*10-11 м2/Н.
Результаты расчета податливостей зубчатых пар привода приведем в таблице 5.3
Таблица 5.3 - Расчет податливости зубчатых передач
Кз,м2/Н6.00*10-11№ передачиОбозначениеПодатливость eз, рад/Н*м1езп10,0000000192езп20,000000032
Рассчитаем податливость ременной передачи ep по нижеследующей формуле
,(5.8)
где R - радиус ведущего шкива, м;эф - эффективная длина ветви ремня, м;- площадь поперечного сечения ремня, м2;- модуль упругости ремня, Па;- число ремней в передаче;
а - коэффициент, учитывающий влияние предварительного натяжения ремней (при Р2P0, а=2).
Для приводов главного движения металлорежущих станков эффективную длину ремней рекомендуется рассчитывать по следующей формуле
(5.9)
где L - межосевое расстояние передачи, м;, R2 - радиусы шкивов, м;- окружная скорость ремня, м/с.
Модуль упругости для клиновых кордотканевых ремней равен
(2,5 4)108 Па.
Тогда lэфф=0,478 м, а податливость передачи ep=1.99*10-3рад/Н*м
Крутильная податливость шлицевых и шпоночных соединений определяется по формуле:
где l - длина соединения, м;- активная высота шпонки или шлица, м;число шпонок или шлицев;- диаметр соединения (для шлицевого соединения d=dcp), м.
Коэффициент Кш в формуле 5.10 для шлицевого соединения равен 4*1012 (Н*м), для соединения с призматической шпонкой - 6,4*10-12 рад/(Н*м), для соединения с сегментной шпонкой - 13,6*10-12 рад/(Н*м).
Результаты расчетов податливостей шпоночных и шлицевых соединений переведем в таблице 5.4
Таблица 5.4 - Расчет податливости шпоночных и шлицевых соединений
№шпонки /шлицаОбозначение на схемеКоэф. Кш, Н*мАктивная высота шпонки h, мЧиcло шпонок/ шлицев, zПодатливость соединения, рад/Н*м1eшп16.40*10-120.002012.6*10-62eшп26.40*10-120.002012.6*10-63eшл36.40*10-120.002019.4*10-64eшл14.00*10-120.002082,6*10-75eшл24.00*10-120.0020121,78*10-7
Податливость магнитного поля двигателя согласно рекомендациям руководства пользователя программы DYNAR определим по формуле
дв=1/2Mкр=1/2 2,5Мн(5.11)
где Мкр- критический момент двигателя;н -номинальный момент двигателя.
По формуле 5.11 получаемдв=1/(2*2,5*9570*40/1500(1-0,03))=710-4 рад/Нм
Упрощение расчетной схемы
Так как чисто элементов расчетной схемы не превышает 20, моделирование в пакете DYNAR не требует упрощения схемы.
5.4 Моделирование динамики привода и анализ результатов
Полученные в результате параметризации расчетной схемы данные, и топология привода являются входными параметрами для моделирования привода в пакете прикладных программ DYNAR. Общие сведения и топология привода, приведены соответственно в таблицах 5.5 и 5.6
Таблица 5.5 - Общие сведения
Таблица 5.6 - Топология привода
Результаты расчетов, произведенных пакетом прикладных программ DYNAR, приведены в таблице 5.7 и 5.8.
Табли