Расчет поворотного механизма стола
Двигатель (поворотный стол) серии RT24-93-HS с полым роторомсостоит из неподвижного статора с залитой теплопроводящим компаундом трехфазной системой обмоток и вращающегося ротора. Равномерность перемещения и точность позиционирования достигается синусоидальной модуляцией токов статора и регулированием их амплитуды сервоконтроллером в зависимости от рассогласования по положению.
Делительный стол предназначен для быстрых поворотов в режиме старт - стоп. Четырехточечный радиально упорный подшипник отличается высокой жесткостью, допускает нагрузку в любом направлении и любое расположение оси вращения (вертикальное, горизонтальное, под углом, вверх ногами). Вращение стола с максимальной частотой 1400 об/мин
1.Определение необходимых величин для выбора двигателя:
1.1. Определение вращающего момента.
Вращающий момент М будет равен:
∑m - сумма масс двигателя, направляющих, зеркала и болтов, кг
где, mд- масса двигателя;
mн- масса направляющих;
g=9,81 м/с 2 - ускорение свободного падения,
r - плечо момента, r=20 мм=0,2 м.
Отсюда получаем, что вращающий момент равен
М=4кг∙9,81м/с 2 ∙0,2м=7,8 Н∙м.
1.2.Определение частоты вращения и угловой скорости.
Угловая скорость определится, как
где n – требуемая частота вращения, об/мин.
где – линейная скорость обработки; = 0,05 м/с.
– длина обрабатываемой зоны детали.
В нашем случае она будет определяться, как
где – диаметр обрабатываемой детали, =0,4 м.
Но регулируемая частота должна быть больше:
1.3.Определение времени разгона и ускорения нагрузки.
Ускорение нагрузки находится по формуле
– время разгона двигателя.
Время разгона tразг определяется, как
- линейная скорость обработки; = 0,05 м/с.
а - заданное ускорение; а=0,5 м/с 2 .
1.4.Определение момента инерции нагрузки.
Вычислим момент инерции нагрузки по формуле
М – вращающий момент; М=33 Н∙м,
tразг – время разгона двигателя,
ω – угловое ускорение.
1.5.Определение мощности двигателя.
Мощность двигателя определяется как
Рдин - динамическая мощность,
Рст - статическая мощность.
Динамическая мощность находится по формуле
Статическая мощность находится по формуле
∑m - сумма масс двигателя, направляющих, зеркала и болтов; ∑m=4кг,
m=0,1 - коэффициент трения качения,
r - плечо момента, r=0,2м,
n - требуемая частота вращения, 2,4 об/мин.
Значит, что мощность двигателя должна превышать
2. Выбор двигателя.
2.1. Расчет дополнительных характеристик двигателя.
Внешний момент инерции JВ вычислим по формуле:
J- момент инерции нагрузки;
n- частота вращения нагрузки;
nМ- максимальная частота вращения.
Рассчитаем статический вращающий момент:
Динамический момент находится по формуле:
Jд - момент инерции двигателя, Jд=0,002 кг∙м 2 ;
JВ - внешний момент инерции;
nМ- максимальная частота вращения;
tразг - время разгона двигателя;
Мст - статический вращающий момент.
Получаем, что динамический момент равен:
Номинальный вращающий момент МN, определяется как:
При этом обеспечивается надежный разгон.
3. Проверка точности остановки.
Двигатель останавливается механическим тормозом, а время торможения вычисляется по формуле:
Мп - пусковой вращающий момент, Мп=13,6 Н м
При этом замедление при торможении равно:
График разгона и торможения представлен на рис. 4.2.
Рис. 4.2. График разгона и торможения двигателя поворотного привода.
Длина тормозного пути находится как:
где V- линейная скорость обработки;
tторм- время торможения;
tх- время торможения обеспечиваемое двигателем на холостом ходу, tх=0,003с.
Расчет поворотного привода
Масса детали(вал карданный) составляет 40 кг - берем с запасом для увеличения прочностных и др. характеристик привода, диаметр вала 84,5 мм, а длинна вала 850 мм согласно конструкторской документации. Коэффициент трения качения =0,1. Задаем линейную скорость вращения вала =80 мм/с=0,08 м/с. Максимальное ускорение недолжно превышать 0,5 м/с 2 . Масса вращающего диска равна 50 кг, диаметр диска 235 мм, а его толщена 110 мм. Масса патрона 5 кг, диаметр патрона 100 мм, а его толщена 40 мм. Допустимое отклонение положения составляет ±2мм. Упрощенная схема вращения вала, для расчета, представлена на рис.4.1.
Рис.4.1. Схема вращения вала
1. Определение необходимых величин для выбора двигателя:
Как видно из схемы(Рис.4.1) вращающий момент М будет равен:
?m - сумма масс диска, патрона и заготовки, кг
r - плечо момента, r=235 мм=0,235 м.
М=95кг•9,81м/с 2 •0,235м=219 Н•м.
1.2. Определение частоты вращения и угловой скорости.
где n - требуемая частота вращения, об/мин.
где - линейная скорость обработки; = 0,08 м/с.
- длина обрабатываемой зоны детали.
где - диаметр обрабатываемой детали, =0,0845 м.
1.3. Определение времени разгона и ускорения нагрузки.
- время разгона двигателя.
Время разгона tразг определяется, как
- линейная скорость обработки; = 0,08 м/с.
а - заданное ускорение; а=0,5 м/с 2 .
1.4. Определение момента инерции нагрузки.
М - вращающий момент; М=219 Н•м,
tразг - время разгона двигателя,
щ - угловое ускорение.
1.5. Определение мощности двигателя.
?m - сумма масс диска, патрона и заготовки, ?m=95кг,
=0,1 - коэффициент трения качения,
r - плечо момента, r=0,235м,
n - требуемая частота вращения, 18,1 об/мин.
2.1. Выбираем двигатель соответствующий рассчитанным параметрам.
Технические характеристики асинхронного трехфазного электродвигателя типа АИР80B16:
Мощность - 0,55 кВт;
Максимальная частота вращения - 350 об/мин;
Момент инерции двигателя - 0,09 кг•м 2 ;
Пусковой вращающий момент - 36 Н м.
2.2. Расчет дополнительных характеристик двигателя.
J - момент инерции нагрузки;
n - частота вращения нагрузки;
nМ - максимальная частота вращения.
Jд - момент инерции двигателя, Jд=0,09 кг•м 2 ;
nМ - максимальная частота вращения;
tразг - время разгона двигателя;
Мп - пусковой вращающий момент, Мп=36 Н м
где V - линейная скорость обработки;
tторм - время торможения;
tх - время торможения обеспечиваемое двигателем на холостом ходу, tх=0,003с.
А точность остановки равна:
Стоит отметить, что в данном значении учитывается время наложения тормоза, но не учитываются внешние причины возможной задержки.
Расчет редуктора поворотного привода
Редуктор необходим для понижения частоты вращения и увеличения момента в приводе. Для этой цели выберем червячный редуктор.
Для выбора подходящего редуктора необходимо определить передаточное число. Сделать это можно применяя следующее выражение:
где Jд- момент инерции двигателя, Jд=0,09 кг•м 2 ;
Значит передаточное число i редуктора равно:
Так как такое значение передаточного числа не корректное принимаем его равным 16.
Выбираем редуктор червячный NMRV030-16-0,55.
Передаточное число - 16;
Проектный расчет червячной передачи произведен в компьютерной программе КОМПАС V13, библиотека КОМПАС - Shaft 2D для расчета механических передач. Результаты расчета приведены в табл. 4.1
Проектный расчет цилиндрической червячной передачи.
Расчет наклонного привода
Расчет наклонного привода осуществляется по тем же исходным данным, за исключением линейной скорости вращения вала, которая в данном случае принимается равной =150 мм/с=0,15 м/с, и с учетом стола, масса которого равна 250 кг, а длинна 300 мм.
Упрощенная схема наклона вала, для расчета, представлена на рис.4.3.
Рис.4.3. Схема наклона вала
Как видно из схемы(Рис.4.2) вращающий момент М будет равен:
?m - сумма масс стола, диска, патрона и заготовки, кг
d - плечо момента, равный
М=345кг•9,81м/с 2 •1,3м=4458,8 Н•м.
где - линейная скорость обработки; = 0,15 м/с.
где - длинна обрабатываемой детали, =0,850 м.
- линейная скорость обработки; = 0,15 м/с.
М - вращающий момент; М=4458,8 Н•м,
?m - сумма масс диска, патрона и заготовки, ?m=345кг,
d - плечо момента, d=1,3м,
n - требуемая частота вращения, 3,7 об/мин.
Технические характеристики асинхронного трехфазного электродвигателя типа АИР90M16:
Мощность - 2,2 кВт;
Момент инерции двигателя - 0,1 кг•м 2 ;
Пусковой вращающий момент - 150 Н м.
Jд - момент инерции двигателя, Jд=0,1 кг•м 2 ;
Мп - пусковой вращающий момент, Мп=130 Н м
График разгона и торможения представлен на рис. 4.4.
Рис. 4.4. График разгона и торможения двигателя наклонного привода.
Чипгуру
Давно написал, сам пользуюсь, а другим не даю! Пришла пора исправлятся!
Этот калькулятор я написал когда у меня появился поворотный столик и понадобилось считать углы поворота для нарезания шестерен, а потом и для вычисления ряда отверстий при изготовлении новых дисков.
Калькулятор позволяет.
1) Рассчитать угол поворота столика при разбиении окружности на энное количество частей.
2) Рассчитать угол поворота столика при разбиении сектора на энное количество частей. При таком разбиении можно задать начальный угол от которого нужно считать. Это бывает нужно при работе каких либо негабаритных деталей, когда повернуть неудобно, а надо. Смещение позволит рассчитать разбиение от любого начального угла.
3) рассчитать количество отверстий на делительном диске для необходимого числа деления, задав лишь число передачи червячной пары делилки.
4) Вывести на экран и печать результаты расчета
5) Рассчитать целые числа и несократимые дроби для необходимого числа деления.
6) Узнать ряды чисел на сколько можно делить с уже имеющимся набором дисков и данной червячной парой.
1 поле для ввода сектора который нужно разделить. Если полная окружность, то ввести 360.
Стрелочкой показаны поля, где можно ввести ряды пропускаемых при расчете рядов отверстий. Например у вас есть такие ряды и вы не хотите их считать. Можно задать несколько интервалов пропускаемых рядов. Это не очень нужная фича, но иногда удобно.
Пример деления сектора в 150 градусов на три части с начальным углом 45 градусов
Пример деления окружности на 29 частей
Пример расчета дисков для деления. Показаны сколько отверстий в ряду, сколько оборотов рукоятки делилки и число пропускаемых отверстий при не полном повороте рукоятки. Программа считает так, что показывает только те числа деления, которых нет на предыдущих дисках с меньшим числом отверстий. Если поставить галку "Показать все наборы", то отобразятся все возможные наборы делений для каждого диска.
Если задать в программе все ваши диски, то можно узнать на какие числа может разделить ваш набор дисков с отверстиями.
Вывод несократимых дробей. Может кому то и нужно.
Пример с пропускаемыми вычислениями при включении ряда имеющихся наборов дисков. Это бывает нужно , чтобы не выводить длинную портянку
Вывод в worpad. Можно изменить предпочтения в настройках Windows.
Читайте также: