2.2 Проверка направляющих на рабочую нагрузку.

Основные заготовки, которые переносятся манипулятором – это монтажные панели электрощитового оборудования.

Масса монтажных панелей, которые представляют собой листы оцинкованной стали 550х520ммх2мм, составляет около 5кг.

Производитель направляющих дает таблицу с предельно допустимыми нагрузками:

2.2.1 Расчет вертикальной направляющей.

Рис.5 Расчетная схема для статической нагрузки.

Масса вертикальной стрелы – 2кг

Масса заготовки – 5 кг

Масса электродвигателя – 2,1 кг

Сила тяжести :

F тяж = 9.1*9.8=89.18Н

По обеим осям направляющая вертикальной стрелы КК6010 допустимая нагрузка составляет 2410Н, 3743Н, что на порядок превосходит нагрузки данной задачи.

Момент силы тяжести:

Предположим, что центр тяжести находится в наиболее удалённой точке, в которой он может быть, тогда плечо силы тяжести будет составлять 25мм, то есть 0.025м.

Соответственно, считаем момент:

Мf тяж=89.18*0.025М=2.5НМ

Момент не превышает заявленного максимума Мp=162Нм.

Следовательно, направляющая выдерживает заданную нагрузку.

2.2.2 Расчет радиальной направляющей.

Рис.6 Расчетная схема для статической нагрузки.

Положение радиальной направляющей позволяет применить ту же расчетную схему, просто осевые составляющие нагрузки изменятся. В данном случае нагрузка будет составлять силу тяжести вертикальной стрелы с учетом каретки.

Масса вертикальной стрелы с нагрузкой и двигателем – 10кг

F тяж = 10*9.8=98Н

По обеим осям направляющая вертикальной стрелы КК10020 допустимая нагрузка составляет 7046Н, 12744Н, что на порядок превосходит нагрузки данной задачи.

Момент силы тяжести:

Предположим, что центр тяжести находится в наиболее удалённой точке, в которой он может быть, тогда плечо силы тяжести будет составлять 60мм, то есть 0.06м.

Соответственно, считаем момент:

Мf тяж=98*0.06М=5.88НМ

Момент не превышает заявленного максимума Мr=2205Нм.

Следовательно, направляющая выдерживает заданную нагрузку.

3.Расчет подшипников.

3.1 Выбор типа и схемы установки подшипников.

Конические колеса должны быть жестко зафиксированы в осевом направлении. Поэтому для опор быстроходного вала с конической шестерней применяются конические роликовые подшипники. Схему установки принимаем “врастяжку”, обеспечивая фиксацию опор и малую вероятность защемления подшипников вследствие температурных деформаций (частота вращения вала 1073,4 ). Для удобства регулирования осевого положения шестерни опора заключена в стакан.

Для опор промежуточного вала с коническим колесом применяются конические роликовые подшипники для жесткой фиксации в осевом направлении. Схему установки принимаем “враспор”, фиксируя обе опоры.

Для опор выходного вала применяются конические роликовые подшипники.

3.2 Расчет подшипников на быстроходном валу.

Предварительно назначаем роликовые конические однорядные подшипники легкой серии 7207А (по ГОСТ 27365-87).

Радиальную реакцию подшипника считают приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормалей, проведенных через середины контактных площадок. Для роликовых конических однорядных подшипников расстояние а между этой точкой и торцом подшипника может быть определено по формуле: a=0.5[T+(d+D)e/3]=0.5[30.1+(40+94)0.37/3]=23.31 мм.

Силы в зацеплении:

Ft=1751H,

Fa=1362H,

Fr=491H,

Значения консольных сил Fк, Н, на валах редукторов общемашиностроительного применения регламентированы ГОСТ 50891-96:

Для входных валов редукторов

Fк=125*Т^1/2_б=686Н.

Определим реакции и(рис.1, приложение В)

: в вертикальной плоскости ZOX:

в горизонтальной плоскости XOY:

: в вертикальной плоскости ZOX:

в горизонтальной плоскости XOY:

Радиальная реакция опор от действия силы (рис. 2).

Реакции опор для расчета подшипников:

Для типового режима нагружения II коэффициент эквивалентности: К_е=0,63.

Вычисляем эквивалентные нагрузки:

Эквивалентные нагрузки:

Для выбранных подшипников из таблицы 24.16 находим:

С_r=48400 H, e=0,37. Y=1,6. X=0,4

Минимальные необходимые для нормальной работы осевые силы:

Подшипники установлены врастяжку.

858 1345 487

Из условия равновесия вала находим:

Расчет подшипников на статическую грузоподъемность:

Определим эквивалентную статическую радиальную нагрузку P_or.

;

Y₀=0.9 (по таблице 24.16[1]), X₀=0.5 (по таблице 7.5[1]).

Тогда

По таблице 24.16[1] статическая радиальная грузоподъемность подшипника С_0r=32500 Н.

Для наиболее нагруженной опоры Р_or1<C_or => статическая прочность обеспечена.

Расчет подшипника на заданный ресурс:

, тогда коэффициенты радиальной и осевых нагрузок равны соответственно: Х=0.4, Y=1.6

(Коэффициент вращения кольца V=1, т. к. вращается внутреннее кольцо подшипника относительно вектора радиальной силы.)

, тогда коэффициенты радиальной и осевой нагрузок равны соответственно: Х=1, Y=0;

Эквивалентные динамические нагрузки для первой и второй опоры:

Коэффициент динамичности К_Б=1,4(перегрузка до 150%), КТ=1(Т<100⁰С).

Для более нагруженной опоры 1:

a₁ – коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от надежности (принимаем равным единице по таблице 7.7 [1], a₂₃ – коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от особых свойств подшипника и условий его работы. k – показатель степени, равный для роликовых подшипников 10/3.

Так как расчетный ресурс больше допустимого и выполняется условие , то подшипник 7207А подходит.