Расчет мощности приводов механизмов электропушки

Ход работы:

1. Выбрать исходные данные по своему варианту;
2. Выполнить схемы механизмов прижима и прессования эл.пушки;
3. Произвести расчет мощности двигателя механизма выталкивания лёточной массы из цилиндра пушки.

Методика расчета

Усилие, действующее на поршень

F = gπD²/4, кН

Скорость передвижения поршня

Vp = Vмd²/D², м/c

Геометрические размеры винта

Наружный диаметр резьбы d = 230 мм;

Средний диаметр резьбы d2 = d – 0,75 р, мм;

Внутренний диаметр резьбы d1 = d – 1,7 р, мм;

Шаг резьбы р = 40 мм.

Угол подъёма винтовой линии

α = arctg (P/πd2), град.

Угол трения в резьбе

ρ = arctg μp, град.

К.п.д. винтовой передачи

ηв = tgα/ tg(α+ρ)

К.п.д. механизма

ηм = η1³ηв, где η1 – к.п.д. одной ступени цилиндрической передачи, η1 = 0,98.

Мощность электродвигателя

P = FV/ ηм, кВт

Выбор электродвигателя

Тип Д________, мощность Р = _______кВт, Частота вращения

вала n = _____минֹ¹

Произвести кинематический расчет механизма выталкивания лёточной массы из цилиндра пушки.

Частота вращения гайки

nв = 60 Vp/p, минֹ¹

Общее передаточное число привода механизма

u = n/nв

Разбивка общего передаточного числа

u = u1 * u2 * u3, где u2 = ³√ u; u1 = 1,2 √ u/u2; u3 = u/u1 * u2

Частота вращения, угловая скорость входного вала редуктора и крутящий момент, передаваемый этим валом

n1 = n, минֹ¹; ω1 = π * n1/30, cֹ¹; M1 = P/ω1, кНм

Частота вращения, угловая скорость входного вала редуктора и крутящий момент, передаваемый первым блоком шестерён

n2 = n1/u1; ω2 = ω1/u1; M2 = M1 * u1 * η1, кНм

Частота вращения, угловая скорость входного вала редуктора и крутящий момент, передаваемый вторым блоком шестерён

n3 = n2/u2; ω3 = ω2/u2; M3 = M2 * u2 * η1, кНм

Частота вращения, угловая скорость входного вала редуктора и крутящий момент, необходимый для вращения гайки

nr = n3/u3; ωr = ω3/u3; Mr = M3 * u3 * η1, кН

Произвести расчет винта на прочность

Крутящий момент, воспринимаемый винтом

Мкр = 0,5F * d2 * tg(α + ρ), кНм

Напряжение сжатия в теле винта

σсж  = 4F/ π * d1² , Н/мм²

Касательные напряжения, возникающие в теле винта

τкр = Мкр/0,2 * d³, Н/мм²

Результирующие напряжения

σр = √σсж² + 4τкр², Н/мм²

Проверка коэффициент запаса прочности

n = σв/σр ≥ [n] = 2,5 (для поверхностно закалённого стального винта

σв = 900 Н/мм²).

Момент инерции сечения винта

J = π * d₁⁴ (0,4 + 0,6 * d/d₁)/64, мм⁴

Критическая сила, определяемая по формуле Л. Эйлера

Fкр = π²E * J/n_y(μ * l)²;

где Е = 2,12 × 10⁵ Н/мм² – модуль упругости для стали;

μ = 1,0  - коэффициент привидения длины вылета винта при шарнирном способе крепления концов винта;

n_y = 2,5 ÷ 4,0 – рекомендуемое значение коэффициента устойчивости винта.

Проверка условия устойчивости винта

если F ≤ F_кр, продольная устойчивость винта соблюдается.

Произвести расчет параметров гайки из условий обеспечения прочности ее элементов

из условия прочности витков резьбы на смятие

z = 4F/ π(d² – d₁²)[σ]_cм

из условия прочности витков резьбы на срез

z = F/πd₁b[τ]_cp, где b – толщина витка резьбы у основания;

b = 0,75р, мм

из условия прочности витков резьбы на изгиб

z = M_изг/ W_изг[σ]_из,

где М_изг – изгибающий момент, действующий на виток резьбы;

М_изг = 0,5F(d – d₂), Нм

W_изг – осевой момент сопротивления поперечного сечения витка резьбы изгибу; W_изг = πdb²/6, мм³

Из трех полученных значений z принимаем большее значение, z = /z/_max

Длина гайки Н = z * p, мм;

Наружный диаметр гайки D = (1,5….1,8)d₁, мм.

Принимаем D = …мм.

 

Наименование параметров	Обозна-чение	Единица изм.	Варианты
			1	2	3	4	5	6	7
Длина рабочего цилиндра	D	Мм	650	650	650	650	650	650	680
Диаметр отверстия носка пушки	d	мм	150	150	150	150	150	150	150
Удельное давление лёточной массы	g	Па	5.0	6.5	7.0	7.2	8.6	9.0	10.0
Скорость выхода лёточной массы из пушки	V	м/с	0.19	0.19	0.18	0.2	0.2	0.22	0.27
Ход поршня	l	мм	1505						1305
Тип резьбы винтовой передачи	_	_	Трап. 230 × 40
Средн. диаметр резьбы	d2	м.	d2 = d – 0,75р
Внутр.диаметр резьбы	d1	мм	d1 = d – 1,7p
Материал винта	_		Сталь 40ХН, σв = 900 Н/мм2, [σ] = 170 Н/мм2
Коэффициент привидения винта	μ		μ = 1,0
Материал гайки	-		Бронза Бр. АЖ 9-4, [σ]см = (7-13) Н/мм2; [τ]ср = (26-34) Н/мм2; [σ]из = (35-40) Н/мм2
Коэффициент трения в резьбе	μр	_	0,1
К.п.д. зубчатой пары (одной ступени)	η	_	0,8-0,85

Схемы механизмов электропушки

  

Теоретическая часть

Механизма прижима пушки устанавливают на лафете 28, который жестко прикреплен болтом 23 к консоли поворотной колонны. На щековиннах лафета с каждой стороны имеются два фигурных паза 19, по которым перемещаются ролики 18, тележки 15. К тележке при помощи шарнира 17 и винтовой стяжки 16 подвешен механизм выдавливания лёточной массы. Фигурные пазы обеспечивают уменьшение угла наклона  цилиндра механизма выдавливания массы при отводе тележки в крайнее левое положение, что нужно для вывода пушки из желоба и удобства заполнения цилиндра лёточной массой. При передвижении тележки в крайнее правое положение механизма выдавливания массы наклоняется на угол примерно 17 град, вводится в главный желоб и прижимает носок цилиндра к летке.

Тележка перемещается электродвигателем 22 через двухступенчатый цилиндрический вертикальный редуктор 21 и винтовую пару 26 и 27, гайка которой 26 соединена с правой осью роликов тележки 15. Корпус механизма, на котором смонтированы двигатель, редуктор и винт, шарнирно опирается через подшипник 20 на лафет и через гайку 26 – на тележку 15. Электродвигатель соединен с редуктором при помощи муфты предельного момента.

Механизм выталкивания лёточной массы обеспечивает поступательное перемещение винта 7 и связанного с ним поршня 2 от электродвигателя 12 через трехступенчатый редуктор и винтовую пару 6 и 7. Поршень выталкивает массу из цилиндра 1 через переходной патрубок 33 и носок 32 в лёточный канал. Приводная вал - шестерня 13 входит в зацепление с зубчатым колесом 5, установленным при помощи подшипника на валу – гайке 6. Зубчатое колесо 5 входит в зацепление с шестерней 14, также свободно установленной на подшипнике, на валу. Шестерня 14 находится в зацеплении с колесом 4, жестко укрепленном на валу – гайке 6. Вал – гайка опирается через два подшипника на корпус редуктора.  Упорный подшипник 3 воспринимает осевое усилие винта. При вращении гайки винту и связанному с ним поршню 2 сообщается поступательное движение. Поворот винта и поршня исключают установкой шпонок, которые располагают внутри защитного кожуха винта. Для предохранения нарезки винта от загрязнении при выталкивании лёточной массы имеется телескопическое защитное устройство.

Зарядку рабочего цилиндра 1 массой осуществляют, как правило, вручную с торца при отведенном в сторону переходном патрубке 33  с носоком 32. После заполнения цилиндра массой к нему прикрепляют клиньями переходный патрубок и носок пушки. После этого поршень отводят в исходное положение и в освободившееся в цилиндре пространство добавляют лёточную массу через люки 34.

Для наблюдения за положением поршня предусмотрен специальный циферблат, 8, указатель – стрелка 9, которого через двухступенчатый кинематический редуктор 10 и многозаходную винтовую передачу 11 связана с винтом 7.

При выталкивании массы в типовых пушках реактивное усилие при помощи захвата 30, заходящего в скобу 31, передается на кожух печи или специальную балку, на которой укреплена скоба. Это разгружает механизмы поворота и прижима пушки от реактивного усилия. Перед отводом пушки электромагнит 24 при помощи дауплечего рычага 25 и тяги 29 поднимает захват.

Для закрытия лётки заполненный лёточной массой цилиндр механизмом поворота устанавливают над главным желобом, а защелка лафета захватывает скобу, после чего механизм прижима передвигает тележку, наклоняет механизм выталкивания массы и прижимает носок цилиндра к футляру лётки, затем этим механизмом масса выталкивается в лётку.