Расчет толкающей собачки

3.3 Расчет толкающей собачки

Прогиб от поперечной силы =0, прогиб от деформации пружины на высоту зуба.

Момент на валу храповика складывается из 2 моментов:

М_в=М_дв+М_тр.хр,(45)

где М_дв - крутящий момент, который необходимо сообщить храповику,

М_тр.хр – момент, который необходимо приложить к храповому колесу, чтобы преодолеть силы трения в храповом колесе.

Рис.5

М_дв= М_черв=19,26 Н (из силового расчета)

М_тр.хр= М_двfr_хр,(46)

r_{хр –} радиус храпового колеса, r_хр=D_н/2=23,04 мм,

М_тр.хр=79,87 Н,

М_в=99,13 Н.

Сила, с которой храповое колесо действует на толкающую собачку:

F_д= М_в/r_хр(47)

F_д=4,2 Н.

Примем длину толкающей собачки l=25 мм, а ширину b=1,5 мм. Толщину собачки определяем по формуле:

(48)

 - прогиб собачки, равный высоте зуба храпового колеса, =0,804 мм.

(49)

h=1,019 мм.

Проверим толкающую собачку на устойчивость, используя формулу Эйлера:

(50)

(51)

В нашем случае зацепление =2, тогда

Т.к. условие F_д=4,3Н <F_ПР =1827,512Н выполняется, то собачка устойчива.

Расчет жесткости толкающей собачки:

(52)

k=133,319 Н/мм.

3.4 Расчет стопорной собачки

Производится как расчет плоских пружин [5, c.150].

Для предварительного реверса механизма во избежание обратного поворота храпового колеса, применяют стопорную собачку.

Пусть материал собачки Ст 20Х (HRC 42…52)

Рассчитаем толщину собачки:

,(53)

здесь  - прогиб, в нашем случае равен высоте зуба храпового колеса, =0,804 мм.

l – длина стопорной собачки, l=25 мм.

h=1,073 мм.

Момент трения, создаваемый собачкой на валу

M=Pfr_хр,(54)

F=0,18- коэффициент трения

М из расчета червяка, М=М_н=1,028 Н.

Р – окружное усилие

(55)

Р=0,26 Н.

Ширину собачки определим по формуле:

(56)

b=0,048 мм.

Расчет жесткости стопорной собачки:

(57)

k=4,981 Н/мм.

4 Расчет червячного механизма

Применение червячной передачи в данном механизме обусловлено следующими достоинствами первой:

Возможность получения больших передаточных отношений в одной паре.

Плавность зацепления и бесшумность работы.

Высокая точность передачи.

4.1 Кинематический расчет червячной передачи

Расчет передаточного числа червячной передачи.

Отрабатываемое шаговым двигателем время:

t=6500/20=225 c.

Высокая точность передачи.

Скорость входного звена храпового механизма:ω₁=20τ,

τ –наименьший угол поворота

t=2p/z, z – число зубьев храповика, z=72.

t=5⁰

w₁=100 град/с.

Передаточное отношение: j=w₂/w₁=0,01107.

Передаточное число i=1/j=89,93=90.

4.2 Расчет модуля червячной передачи

Скорость скольжения определяется по формуле:

(58)

где n₁– частота вращения червяка [об/мин].

Т₁ – вращающий момент на колесе [Нмм].

n₁=w₁=100 град/с=0,36 об/с.

Будем считать, что вращающий момент на валу колеса не превышает 150 Нмм

Материал для червяка выбираем Ст 45с закалкой не менее 45 и последующим шлифованием, т.к. , то материал колеса С4-21-40.

Т.к. червяк рассчитан на длительную работу, то запускаемое контактное напряжение (зубьев червяка и червячного колеса) [s_н]=100 МПа.

Определяем межосевое расстояние из условий контактной выносливости:

[1, c.203](59)

где q- коэффициент диаметра червяка, который выбираем в зависимости от числового значения Т₂.

И т.к. Т₂<300 Н/м, то q=16.

k – коэффициент нагрузки, k= k_D k_k.

k_D – коэффициент динамической нагрузки

k_k - коэффициент концентрации нагрузки.

Т.к. v_s<3 м/с, то k= k_D =k_k=1.

Модуль подсчитаем по формуле:

(60)

m=0,27.

Принимаем по ГОСТ 19672-74 m=0,3.

В связи с выбранным окончательно значением межосевого расстояния а_v:

(61)

а_v=15,9 мм.