Будь-яке РЗ має свою індивідуальну характеристику, обумовлену його сумарною податливістю і силами тертя в різьбовій парі і по торцю гайки. Такою характеристикою являється коефіцієнт кутової жорсткості РЗ: Кр=ДМ/Дц.
Цей коефіцієнт показує, на яку величину змінюється крутний момент, який прикладається до гайки, при повороті її на кут Дц.
Кут повороту гайки являється кутом гальмування шпинделя. Чим меньший кут гальмування (тобто більше значення Кр), тим значиміша складова моменту затягування, що створюється кінетичною енергією обертових мас приводу.
Друга складова моменту затягування залежить від статичного крутного моменту, який створюється пневмодвигуном. Ця с складова не являється постійною величиною. Її максимальне значенння Мст досягається при зупинці шпинделя (числова величина приводиться в технічній характеристиці двигуна).
В загальному випадку робота, що затрачається на затягування Азат, складається з двох складових: роботи Аз.д., здійснюваної за рахунок динаміки приводу, і роботи Аз.ст, здійснюваної за рахунок статичного моменту двигуна. Вираз для цих робіт має такий вигляд:
Аз.д.=
Аз.ст=,
де Мш – розрахунковий крутний момент згвинчування на шпинделі (ключі); Мст – максимальний статичний момент; цзат – кут повороту гайки при затягуванні.
Частина енергії (Ау.д.) витрачається на пружну деформацію елементів приводу:
Ау.д.=
де цпр – приведений кут скручування елементів приводу.
Робота на подоланння сил тертя в редукторі приводу буде рівна:
Атр.=ктр(Аз.д.+Ау.д.),
де – ктр =1-з - коефіцієнт втрат на тертя в редукторі; з – ККД редуктора.
Знайдемо кінетичну енергію обертових мас:
,
де Іпр – момент інерції обертових мас, приведений до шпинделя;
щ0 – кутова швидкість шпинделя на холостому ході при вільному нагвинчуванні гайки.
На основі закону збереження механічної енергії можемо записати:
.
Кут повороту цзат і кут скручування цпр замінимо відповідними виразами:
; ,
де кпр – коефіцієнт кутової жорсткості приводу.
Підставляючи отримані залежності отримаємо розрахункову формулу:
=.
Визначимо момент згвинчування на ключі при затягуванні болтового з’єднання з різьбою М18 пневматичною силовою головкою (тиск стисненого повітря в магістралі 0,5 МПа). Вихідні дані для розрахунку: Мст = 80,5 Нм; щ0=28,5с-1; Iпр = 0,1687 кг.м2; кпр = 280 Нм; кр = 280 Нм; ктр = 0,15. Числове значення Мш, отримане з допомогою попереднього виразу, рівне 175 Нм, що дуже близько до значення рекомендованого моменту затягування [1].
Для оцінки точності затягування РЗ різьбозгвинчуючим робочим органом використовується коефіцієнт відносної нерівномірності затягування:
де Мш.max; Мш.min; Мш.ср – відповідно максимальне, мінімальне і середнє значення моменту згвинчування на шпинделі при затягуванні однотипних РЗ.
В робочих органах прямого приводу г = 0,2…0,35 [1]. Якщо розсіювання значень моменту Мш обмежене, то необхідно зменшити вплив динаміки приводу. Це досягається шляхом зменшення моменту інерції обертових мас (зазвичай ротора двигуна), а також зменшенням коефіцієнта кпр (наприклад, введенням торсіона).
Так як в розглядуваних робочих органах при згвинчуванні РЗ виникають значні реактивні моменти, то їх доцільно використовувати переважно в багатошпиндельних пристроях, де ці моменти взаємно зрівноважуються.
Техніко-економічні показники пневматичного різьбозгвинчуючого обладнання статичної дії в значній мірі визначається характеристиками силового приводу, який включає пневмодвигун (ПД) і трансмісію.
В наш час проектування ротаційних багатокамерних ПД проводиться в основному макетно-експериментальним методом, використовуючи досвід попередніх розробок. Однак більше число врахованих при цьому конструктивних і термодинамічних параметрів затрудняє пошук емпіричним шляхом оптимального рішення. Традиційні методи розрахунку, основані на індикаторних діаграмах, в даному випадку виявились непридатними.
В.А. Чернов і Т.А. Лавриненко вирішили ряд проектних задач шляхом математичного моделювання на ЕОМ.
Рис. 2.6. Розрахункова схема реверсивного ротаційного ПД
Рис. 2.7. Залежність статичного крутного моменту загальмованого ПД від його основних конструктивних параметрів
В корпусі статора 1 розміщений ротор 2, вісь обертання якого зміщена на ексцентриситет е. В пазах ротора розміщені пластини (лопатки) 3, які під дією відцентрових сил прижимаються до внутрішньої поверхні статора. Кожна пара суміжних лопаток разом з ділянками бокових поверхонь ротора і статора, розміщеними між ними, створює робочу камеру змінного об’єму. З торців ці камери обмежені кришками 4, в яких розміщені підшипники ротора 5. Стиснене повітря поступає в робочі камери через вхідне вікно 6, а видаляється в загальному випадку через вихлопні вікна 7 і 8. Ротаційний ПД може бути реверсивним і нереверсивним. Зміна напрямку обертання ротора в реверсивному ПД здійснюється зміною функцій впускного і випускного каналів. Для того, щоб забезпечити однакові робочі характеристики ПД при різних напрямках обертання ротора, впускні і випускні вікна повинні бути розміщені симетрично відносно осі симетрії.
Характерною особливістю реверсивних ПД являється наявність центрального випускного вікна, яке забезпечує попередій випуск повітря із робочої камери з метою зменшення від’ємної роботи по стисненню повітря при куті повороту ротора більше 180 °.
При математичному моделюванні враховувались слідуючі конструктивні параметри ПД: Rc – внутрішній радіус статора; – довжина камери; гн (1) і гк (1) – кути початку і кінця випуску повітря через вікно 6; гн (2) и гк (2) – кути початку і кінця центрального вихлопу через вікно 8; гн (3) и гк (3) – кути початку і кінця випуску повітря через вікно 7; f2 - площа центрального вихлопного отвору. В якості основних були вибрані такі параметри: Rc; ; f2; гн(1); гк(1); гн (2).
За критерій якості ПД приймався статичний крутний момент Мст (Нм) загальмованого ПД.
Із графіків слідує, що точка, що відповідає максимальному значенню Мст, визначається оптимальними значеннями конструктивних параметрів ПД: Rc= 24 мм; = 50 мм; f2=1 см2; гн(1)= 40°; гк(1)= 100°; гн(2) = 175°. При цьому дотримані умови геометричної симетрії реверсивного ПД:
гн(1)+ гк(3)=2р;
гк(1)+ гн(3)=2р;
гн(2)+ гк(2)=2р.
Найбільший вплив на Мст має кут початку центрального вихлопу, довжина камери (ротора) і площа вихлопного вікна.
Для передачі обертання від високообертових роторів ПД до шпинделя робочого органу використовуються понижуючі планетарні передачі типу 2К – Н (рис. 2.8).
Знайдемо формулу для розрахунку передаточного відношення даного планетарного механізму, для цього скористаємось методом зупинки водила (методом Вілліса). Планетарному механізму надається обертання з кутовою швидкістю, рівною кутовій швидкості водила з протилежним знаком.
Відносний рух ланок при цьому залишається таким, яким він був до зупинки водила. Таким чином, після надання всім ланкам кутової швидкості водила з від’ємним знаком планетарна передача перетворюється в просту, зв’язок між кутовими швидкостями якої можна легко знайти з допомогою відомих залежностей.
Складемо рівняння, що зв’язують кутові швидкості, основних ланок планетарної передачі 2К-Н, де а, b і Н – це відповідні ланки 1, 3 і Н (в нашому випадку =0).
Нехай – кутові швидкості основних ланок a, b і Н. Після надання планетарному механізму додаткового обертання з кутовою швидкістю водила з від’ємним знаком, тобто після того, як додали до величину – ланки будуть мати кутові швидкості:
; ;
При непорушному водилі зв’язок між кутовими швидкостями і такий самий, як між абсолютними кутовими швидкостями в простій передачі, тобто:
Для планетарної передачі типу 2К-Н маємо:
і відповідно,
Якщо, наприклад, відомо, що , то з попередньо отриманої формули будемо мати:
На основі цієї формули отримаємо:
Число зубів коліс передачі вибирається таким чином, щоб виконувались наступні умови:
– співосності Z1+ 2Z2= Z3;
– складання (Z1+ Z3)/C=ціле число;
– сусідства Z2+2<(Z1+ Z3) sin (р/C),
де С – число сателітів.
В результаті спільного рішення даних рівнянь знаходять Z1, Z2, Z3.
Рис. 2.8. Схема планетарної передачі типу 2К-Н
Передачі 2К-Н мають постійний момент на виході, добре забезпечують реверс, мають мінімальну віброактивність. Оптимальний діапазон передаточних відношень і1Н=2,7…8 при ККД 0,96…0,98 [1].
2.6 Розрахунок планетарної передачі
Спеціального методу розрахунку планетарних передач на міцність ще нема. Розрахунок ведеться по тим самим методам, що і простих передач, але з врахуванням особливостей планетарних передач.
На вихідному валу гайковерта потрібно мати момент, рівний 60Нм=6, для затягування різьб М10. Число обертів вихідного вала за хвилину об/хв.
Термін експлуатації гайковерта – 2000 годин.
Гайковерт реверсивний, працює в постійному режимі.
1. Визначення передаточного числа і характеристики планетарного ряду k. Приймемо число обертів пневмодвигуна рівне 1360 об/хв і визначимо передаточне відношення планетарної передачі: .
Виразимо передаточне відношення через величину з основного рівняння кінематики: , але ;
;
2. Визначення коефіцієнта корисної дії.
Це видно і з виразу передаточного відношення , де з збільшенням збільшується .Отже х= +1, тоді прийнявши ([3] с. 131), отримаємо: .
Це означає, що ККД планетарної передачі вище ККД простої передачі з тим самим числом полюсів, хоча передаточне число планетарної передачі на одиницю більше.
3. Визначення споживаної потужності:
4. Визначаємо число зубів коліс.
а) Розглядаємо менше зубчасте колесо.
З умови співосності:
маємо , поділивши на отримаємо: .
Якщо k>3, як в нашому випадку, то меншим колесом буде сонячне.
б) Число зубів сонячного колеса визначимо з умов складання:
При будь-якому числі , що кратне 5, отримаємо ціле число зубів, але це число не повинно бути менше мінімального числа зубів по умовах непідрізання і бути недопустимо більшим по умовам виготовлення і збереження мінімальних габаритів. Крім того, це число повинно забезпечувати ціле число зубів сателітів, яке отримаємо з умов співосності при незмінному значенні k.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19
