Механические вибраторы строительных и дорожных машин

[Введите текст]

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Автомобили и технологические машины»

Лабораторно-практическая работа

Механические вибраторы строительных и дорожных машин

Пермь 2013

Задание

Спроектировать вибровозбудитель (виброблок) с дискретно-регулируемой (от минимума до максимума) возбуждающей (возмущающей) силой, имеющие следующие параметры:

Максимальная возбуждающая сила PMAX=4кН;

Конструктивная схема виброблока №Б;

Тип корпуса подшипниковой опоры виброблока — Ц;

Форма дебалансного элемента № 6;

Привод виброблока — асинхронный электродвигатель. Синхронная частота вращения ротора электродвигателя 3000 об/мин;

Частота вращения дебалансного вала виброблока n=2500об/мин;

Глубина регулирования возмущающей силы виброблока

;

Время, необходимое для изменения (регулирования) возмущающей силы виброблока — не более 5 минут;

Дебалансный вал виброблока должен быть закрыт быстросъемным защитным кожухом;

Опоры дебалансного вала расположить на общей соединительной пластине, предназначенной для крепления виброблока на объекте использования;

Конструктивный анализ механического вибровозбудителя 3,1,2(аргумент анализа — 3А);

1. Принципиальная схема элемента виброблока и форма дебалансного виброблока

Рис. 1

Рис. 2

2. Расчетная часть

2.1 Выбор материала деталей

Вал виброблока и дебалансный элемент выполняем из стали 45.

Определение размеров поперечного сечения вала виброблока.

Fвал=рd2/4=РmaxnE/[Tср] - площадь сечения вала

nE-суммарный коэффициент запаса прочности (nE2.5)

[Tср]-допускаемые напряжения при срезе [Tср] <65МПа=650 ктс/см2

Fвал=4000· 2.5/50·106=0.0002 м2

Откуда диаметр расчетного сечения

d== 0,0159 м= =15,9 мм Принимаем 16 мм.

Выбор подшипников качения опор виброблока из расчета 3000часов непрерывной работы.

Ln-долговечность работы подшипника Ln=106/60n (c/Rэ)г

n-число оборотов вала виброблока (n=2500об/мин)

Rэ — эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник, которая в первом приближении Rэ =(1…1,5)Рmax=1.5· 4000=6000 Н г-показатель степени (г=3 для шариковых подшипников) стабличная грузоподъемность подшипника.

В результате подбора удовлетворяющим условию оказывается подшипник 111 308, средняя серия:

Определение мощности приводного электрического двигателя.

N= kн. п*f*Рmax*р*dк*n/з, [Вт]

kн.п = (1ч1,5) — коэффициент неучтенных потерь,

f = 0,01 — коэффициент трения-качения,

dкдиаметр отверстия внутреннего кольца (d=0.040 м),

з=0,94 — коэффициент полезного действия, р=3.14;

N=1*0.01*4000*3.14*0.04*41.6/0.94

N=222,69Вт Выбираем электродвигатель асинхронный трехфазной серии 4А Модель 4А56В2У;N=0.25 кВт;n=2770 об/мин.

Проектирование дебалансного элемента, имеющего, при данной форме и размерах, максимальную величину радиальной координаты центра масс. При проектировании считаем Rd/d03,

где d0- диаметр вала в месте установки дебаланса

d0=40 мм; Rd=100 мм;

Координата центра масс: Rц=20,94 мм (Определена с помощью «Компас»)

Рис. 3

Проектирование опор качения виброблока, состоящих из корпуса подшипника и уплотнительных устройств. Корпус подшипника цельный, имеет лапы для крепления. Уплотнительные устройства — резиновые армированные манжеты ГОСТ 8752–79; d=45 мм.

Смазку для подшипников принимаем солидол жировой С1 (ГОСТ 1033- 79) по экономическим соображениям.

2.2 Составление расчетной схемы

Определение расстояния между опорами.

L (2030).

L (2030)

L (2030)

L316,29 мм.

Примем расстояние между опорами L=170мм.

Рис. 4

Определение реакций опор:

P1=P2=2 кН

L=170 мм

l=72 мм МА=0: Р1*l +RВ *(L) -Р2*(l+L)=0

RВ= (Р2*(l+L) -Р1*l)/ L=2 кН МB=0: RА *(L) — Р1*(l+L) + Р2* l=0

RА=(Р1*(l+L) -Р2* l)/ (L)=2 кН Проверка:

Рmax+ RА+RB=0

— 4000+2000+2000=0 — реакции определены верно.

Выполнение проверки долговечности подшипников:

Rэ=1,1*RA=2,2 кН Повторим расчет подшипников на долговечность:

Ln=106/60· 2500(23 300/2200)3=7919,7 часов

Подобранный подшипник подходит, так как полученная долговечность больше требуемой (3000 часов).

2.3 Проектирование фрагмента клиноременной передачи

Подбираем ведомый шкив, зная диаметр ведущего шкива (dвед=100) и число оборотов в минуту электродвигателя и виброблока, т.к. линейная скорость ремня приводного и ведущего шкива одинаковы, =>

; ;

; ;

щЭД=2рn/60=2770*3,14*2/60=289,9 рад/с;

V=щ*R=289,9*0,1=28,99м/с;

мм, мм, => диаметр ведомого шкива равен 140 мм.

Расчет, подбор и установка крепежных болтов (4шт.):

Рассчитаем болты из условия, что нагрузка на один не будет превышать Pmax=1000 H (т.к. схема симметрична, то нагрузка на все болты распределяется одинаково, исключая небольшие погрешности) Учтем силы трения:

Fтр=f*N;Fтр>1000 Н;

0,1*N>1000 Н;

N>10 000 Н;

Принимаем N=10 000 Н.

у=N/F[у], где[у]=125 МПа (сталь 40Х), тогда отсюда

F=N/[у];

F=10 000/125· 106=80·10−6м2=80 мм2;

d==10,1 мм, тогда принимаем болты М12.

Расчет массы дебалансного элемента:

Pmax=mщ2R=>m=Pmax/щ2R — масса дебаланса.

Угловая скорость вращения дебаланса:

щ=рn/30=3,14· 2500/30?261,8 рад/с

Rц — расстояние от оси вращения дебалансного вала до центра масс дебаланса (Rц=20,94 мм из чертежа, см. 5стр.).

виброблок дебаланс двигатель подшипник Расчет толщины дебаланса:

Плотность материала дебаланса с=7800кг/м3;

m=V*с;

Откуда

V=2,787/(7800*2)=178,65 см³

S*b=V

S= 132.74мм2 (определена с помощью программы «Компас 3D»

Тогда толщина:

b=178,65/132,74=1,346см=13,46 мм Составим график величины и направления возмущающей силы виброблока в зависимости от угла поворота дебалансных элементов.

Рис. 5

Pmin=Рmax (1-Грег)

Pmin=4000(1−0,6)=1600Н

Psum=P*2*Cosб — возмущающая сила на определенном угле поворота:

Рис. 6

1. Механические вибраторы строительных и дорожных машин. Под редакцией В. П. Шардина.