Расчет электромеханического двухстоечного подъемника

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………………3

1. Назначение и классификация стационарного двухстоечного подъемника………………………………………………………………….4
2. Расчет электромеханического привода подъемника……………………..5
1. Расчет силового винта подъемника…………………………………...5
2. Расчет крутящего момента, прилагаемый к винту…………………...5
3. Расчет параметров гайки………………………………………………6
4. Расчет нагрузки на один винт…………………………………………7
5. Расчет длин и сил опорных роликов……………………………….....8
6. Расчет крутящего момента винта…………………………………….10
7. Расчет мощности и выбор электродвигателя………………………..13

Заключение……………………………………………………………………….14

Литература………………………………………………………………………..15

Приложение А……………………………………………………………………16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Одним из наиболее важных направлений  по существенному повышению производительности труда, сокращению затрат на содержание и эксплуатацию автомобилей в  условиях ресурсных ограничений, имеющихся  на автомобильном транспорте, является совершенствование технологических  процессов на основе применения современного технологического оборудования, т.е. осуществления  мероприятий по механизации и  автоматизации технического обслуживания (ТО) и ремонта (Р) подвижного состава  на автотранспортных (АТП), ремонтно-технических  предприятиях (РТП) и станциях технического обслуживания (СТО).

В настоящее время технологическое  оборудование для ТО и ремонта  автомобилей очень разнообразно по типам, видам и сложности конструкции. Поэтому специалист в области  эксплуатации автомобильного транспорта должен разбираться в самых разных устройствах гаражного оборудования. Нередко возникает необходимость  в улучшении или модернизации технологического оборудования с целью  применения оборудования по новому назначению или для других моделей автомобилей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Назначение и классификация стационарных двухстоечных подъёмников

 

Подъемники относятся  к группе подъемно-осмотрового оборудования и предназначены для обеспечения доступа при ТО и ремонте к узлам и агрегатам автомобилей при их монтаже-демонтаже.

Подъемники классифицируются:

• по способу установки – на стационарные и передвижные;
• по типу механизма подъемника – на механические и гидравлические;
• по роду привода – на ручные и электрические;
• по месту установки – на напольные и канавные.

К подъемно-осмотровому оборудованию предъявляются следующие требования:

− надежность в работе;

− обеспечение безопасности работ (включая страховку и фиксацию узлов при выполнении монтажно-демонтажных работ);

− уменьшение габаритов и металлоемкости конструкции с одновременным повышением маневренности на ограниченных производственных площадях;

− легкость управления и простота обслуживания;

− срок окупаемости минимальный.

− эргономическое оснащение должно удовлетворять санитарно-гигиеническим

нормам и правилам.

В данном курсовом проекте  представлен расчет стационарного  двухстоечного подъемника с электромеханическим  приводом для легковых автомобилей грузоподъемность 3000 кг в соответствии с [1].

 

2 Расчет электромеханического привода подъемника

 

2.1 Расчет силового винта подъемника

 

 ;                                                                                                (1)

 

где Q – сила, действующая на винт, Н.

 

  ;                                                                                                     (2)

 

где σ_Т – предел текучести, МПа;

σ_Т = 440 МПа для закаленной Стали 45.

[s] = 3 – коэффициент запаса прочности.

 

[σ_сж] = = 146 МПа.

 

Отсюда:

 

  ;                                                                                             (3)

 

d_в = = 0.32 м.

 

Нормальное давление на опорную  поверхность:

 

;                                                                                            (4)

 

.

 

 

2.2 Расчет крутящего момента, прилагаемого к винту

 

Расчет крутящего момента, прилагаемого к винту, определяется по формуле:

 

М_кр = Q_tg(М_п ,                                                                             (5)

 

где М_п – момент трения на опорной поверхности пяты.

 

;                                                                                           (6)

 

;

 

М_кр =24094_tg(260 = 786 Н.

 

2.3 Расчет параметров гайки

Определяем число витков гайки:

;                                                                                             (7)

 

где q – допускаемое удельное давление в контакте винта и гайки, (q = 12 МПа).

 

 

 

  

Высота гайки:

 

;                                                                                                         (8)

 

 

Наружный диаметр гайки  определяется из условия прочности  на растяжение:

 

;                                                                                            (9)

 

 

где значение принимается для бронзы = 40 МПа.

 

 

 

Наружный диаметр фланца определяется по условию сжатия:

 

;                                                                                          (10)

 

 

 

.

 

КПД подъемника определяется по формуле:

 

; ;                                                                                                         (11)

 

где  
 
        А_п = Q · p – работа по поднятию груза за 1 оборот, Дж: ;                        (12)

 

А_п = 22940 · 3 = 68920 Дж

 

А = 2Q_p · π · R – работа, совершаемая рабочим за 1 оборот винта, Дж: ;(13)

 

А = 2 · 24094 · 3,14 · 51744 =  27568 Дж

 

 

 

2.4 Расчет нагрузки на один винт подъемника

 

Нагрузка на один винт подъемника определяется по формуле:

 

,                                                                                               (14)

 

где Q - нагрузка на один винт, (Н);

Ga - сила веса автомобиля, (Н);

m = 3000 (кг) - снаряженная масса автомобиля;

g = 9,8 (м/с²) - ускорение свободного падения;

Кр =  1,3 - коэффициент неравномерности  распределения нагрузок по стойкам;

n = 2 - число стоек;

;

Длина плеча подхвата

 

,                                                                                                   (15)

 

где CD - длина плеча подхвата, (м);

В =2200 (мм) - ширина легкового  автомобиля;

L = 0,25 (м) - запас по ширине на сторону;

(м)

 

2.5 Расчет длин и сил опорных роликов

 

Диаметр ролика равен 0,07 (м);

Расстояния, указанные на рис. 1 имеют следующие значения:

 

(м);

(м);

 

 Силы, действующие на  ролики:

 

                                                                               ₍₁₆₎

;

 

R_A ⁼ R_К;

 

Отсюда:

 

(H);

 

Следовательно, R_A = 51724 (H).

Рис. 1 - Схема действия сил на опорные ролики

 

Контактирующие поверхности  подвергаются термообработке и рассчитываются по контактным напряжениям:

,                                                                                       (17)

где Епр= 2Е1 * Е2 / Е1 + Е2 – приведенный модуль упругости;

ρпр − приведенный радиус кривизны;

q – приведенная нагрузка.

Ролик и направляющая изготовлены  из одинакового материала:

 

Е_пр = Е₁ = Е₂ = 2*10⁵ МПа ,                                                                           (18)

 

= + ,                                                                                                     (19)

 

где r₁ – радиус ролика; r₂ – радиус направляющей. Если r₂ = ∞, то = ,

После подстановки полученных результатов в уравнение (4.45) и  замены r₁ через d/2 распределенная нагрузка определяется по формуле:

 

 ;                                                                                                (20)

 

где S = 1,2…1,3 – коэффициент запаса;

[σ_k] = 2,8 *σ_Т – при объемной закалке;

 

= 2,8 * σ_Т ;                                                                                               (21)

 

= 2,8 *650  = 1820 МПа.

 

q ≤ ;                                                                                                (22)

 

 

 

 

Получаем:

 

q ≤

 

Длина ролика:

 

l = ,                                                                                                              (23)

 

l = 51744/1348439 = 0,4 м

 

Ролики в процессе качения  по направляющим создают дополнительное усилие на винте:

 

= R_k*f*z ,                                                                                                   (24)

 

где f = 0,01 – коэффициент трения качения;

z – число роликов в стойке.

 

= 51724 * 0.01 * 2 = 1154 H

 

Уточненное усилие на винте:

 

Q_y = Q + Q_g.                                                                                                    (25)

 

Q_y = 22940 + 1154 = 24094 H.

 

 

 

 

2.6 Расчет крутящего момента винта

 

Длина винта 1.8 м.

Внутренний диаметр винта  определяется из расчета на сжатие по пониженному на 30% допускаемому напряжению:

 

 

Рассчитав d_в, по ГОСТу выбирается для трапецеидальной резьбы шаг Р, средний диаметр резьбы d_ср и наружный диаметр d_н.

 

P = 6 мм,

d_ср = 27 мм,

d_н = 42 мм.

 

 

Далее проверяют условие  самоторможения винта:

 

α ≤ φ ,

 

где α = arctg),                                                                                         (26)

 

φ = 5.5º.

 

α = arctg) = 4.2º,

 

Условие самоторможения винта выполняется.

 

Длина винта принимается  равной высоте подъема автомобиля. Винт на устойчивость не считается, т.к. обычно он выполняется висячим, с  опорой в верхней его части (рис. 2). В качестве опоры используются упорные подшипники.

Рис. 2 - Пример конструктивного исполнения верхней опоры грузового винта

 

Исходя из диаметра винта, и его конструкции выбираем упорный  шарикоподшипник 8126:

Внутренний диаметр: d = 130 мм,

Наружный диаметр: D = 170 мм,

Диаметр дорожки тел качения  упорного подшипника: d_n = 150 мм.

Расчет крутящего момента, прилагаемого к винту на упорном  подшипнике, определяется по формуле:

 

М_кр = Q_ytg(Q_y*f*(d_n/2),                                                               (27)

 

М_кр =24094_tg(24094*0,01*(0.150/2) = 2516 Н.

 

 

Скорость вращения винта  V принимается, равной 2 м/мин.

Частота вращения винта определяется по формуле:

 

n = ;                                                                                                               (28)

 

где р – шаг резьбы винта.

 

n = = 166 об/мин.

2.7 Расчет мощности и выбор электродвигателя

 

Задаваясь частотой вращения ротора электродвигателя 1500 об/мин, определяют передаточное число от электродвигателя к винту:

 

i = ,                                                                                                             (29)