Машина для укладання та пакування пачок з вафлями в гофрокартонні ящики (стр. 3 из 10)
Установочна потужність:
N=Kз*Nдв=1,2*0,049=0,059 кВт
Kз=1,2 – коефіцієнт запасу.
Визначаємо частоту обертання роликів:
По каталогу вибираємо мотор-редуктор типу МПз2-31,5
Електродвигун типу 4АХ71А6З3 потужністю N=0.37 кВт і частотою обертання n=920 об/хв.
Номінальна частота обертання вихідного валу мотор-редуктора n=28 об/хв; допустимий крутний момент на вихідному валу Т=12 кгс*м (рис. 7).
Рис. 7 - Схема вузла для укладання пачок пошарово: 1-пневмоциліндр; 2- штир; 3-рама
3.2 Розрахунок клинопасової передачі
Вихідні дані: N=0.37 кВт, n1 =28 об/хв, U=1
Розраховуємо крутний момент на швидкохідному валу:
По даному розрахунковому крутному моменті згідно таблиці приймаємо переріз пасу “Б” з розмірами: bP=14,00 mm; h=10,5 mm; b0=17 mm; y0=4mm; F1=1,38 cm2/
Приймаємо діаметр меншого шківа 140 мм.
Розраховуємо діаметр більшого шківа
dp2=dp1*U*(1-e)=140*1*(1-0.01)=138.6 mm
Згідно ГОСТ 17383-73 приймаємо стандартний діаметр шківа dp2=140 мм.
Знаходимо фактичне передаточне число:
Визначимо швидкість паса:
Розраховуємо частоту обертання відомого вала:
Визначаємо міжосьову відстань згідно рекомендацій:
a=1.05*dp2=1.05*140=147 mm
Розраховуємо довжину паса:
Приймаємо стандартну довжину паса L=1000 mm.
Згідно стандартної довжини паса уточнюємо дійсну міжосьову відстань:
Мінімальна міжосьова відстань для зручності монтажу та зняття пасів:
амін=а-0,01L=304+0.025*1000=329 mm
Максимальна міжосьова відстань для створення натягу та підтягування паса при витяжці:
амакс=а+0,025L=304+0,025*1000=329 мм
Кут обхвату пасом шківа:
Вихідна довжина паса: L=2240 мм
Відносна довжина паса: L/L0=1000/2240=0,45
Коефіцієнти довжини GL=0.86. Вихідна потужність при dp1=140 мм і V=0,205 м/с рівна N0=1,07 кВт.
Коефіцієнт кута обхвату близько 1
Поправка до крутного моменту на передаточне число:
DТ=2,1 Н*м
Поправка до потужності:
DNu=0.0001*DTu*n=0.0001*2.1*28=0.0059 кВт
Коефіцієнт режиму роботи при вказаному навантаженні:
СР=0,84
Розраховуємо допустиму потужність на один пас:
Розрахункова кількість пасів: Z=N/[N]=0.37/0.777=0.48
Коефіцієнт, що враховує нерівномірність навантаження: CZ=1
Визначаємо дійсну кількість пасів в передачі:
Z1=Z/ CZ=0.48/1=0.48
Приймаємо Z1=1 шт.
Сила початкового натягу одного клинового пасу:
q=0.18 кг/м – погонна маса пасу.
Зусилля, яке діє на вали передачі:
Розміри обода шківів:
lP=14 мм; h=10,8 мм; b=4,2 мм;
l =19±0,4 мм; hmin=8 мм; L1=360; r =1,0 мм; f=12,5 мм.
Зовнішні діаметри шківів:
dl1=dp1+2b=140+2*4.2=148.4 mm
dl2=dp2+2b=140+2*4.2=148.4 mm
Ширина обода шківів:
M=(Z1-1)l+2f=(1-1)*0.01+2*12.5=25 mm
3.3 Розрахунок виконавчого пневмомеханізму вузла для укладання пачок пошарово
Вихідні дані:
тиск повітря в магістралі:
Рм=0,4МПа;
хід виконавчого механізму при укладанні пачок в один шар:
S=0.05 m
час спрацювання механізму:
T=0.85 c
ефективна площа вхідного отвору:
fr=4*10-6 m2;
початкова і приведена координати поршня:
х01=х02=0,01 м;
зусилля необхідне для піднімання продукції:
Рруш=125 Н.
Необхідне зусилля визначаємо за формулою:
Рруш=Fk*Pm;
Pm-робочий тиск у пневмоциліндрі. Звідси:
Fk=Pруш/Рм=125/0,4*102=3,125 см2.
Виходячи з величини значення Fk підбираємо діаметри поршня і штока:
Діаметр поршня:
Приймаємо DП=32 мм
Розраховуємо площу робочої поверхні поршня:
штока:
Площа вихлопної порожнини:
Fn2 = Fn1-FШ=0,0008-0,000785=0,000015 м2
Маса рухомих частин пневмопривода 0,4 кг
Приведена до поршня маса вантажу та частин привода:
m=mb+mn=12.0+0.4=12.4 кг
Рівняння руху вантажу:
xI=0.435 sin (7.39t)
xII=0.059(1-cos(7.39t))
x=0.059-0.00939sin(7.39t)
Результуюча всіх сил опору:
P(t)=Pc.тp+mb*g*f+P2(F1-F2)=40+12*9.8*0.3+105(0.0008-0.000785)=76.82 H
Pc.тp=40 Н – сила опору рухомих частин.
Розрахунок витрат стисненого повітря пневмоциліндром.
Q=q*n*j
q=2V-об’єм повітря необхідний для виконання одного циклу
n – кількість циклів
j - 1,1…1,3 – коефіцієнт, що враховує невиробничі витрати.
V=pR2L=3.14*1.62*5=40.2 см3
q=2*40,2=80,4 см3
Q=80,4*70,5*1,3=7377,88 см3/хв
Розрахунок виконавчого пневмомеханізма для розкривання та закривання стулок.
Стулки являють собою складний кривошипно-шатунний механізм.
Для підбору та розрахунку пневмоциліндру необхідно знайти приведену масу стулок. Для цього необхідно розглянути всі положення цих стулок при заданому ході пневмоциліндра (рис. 7).
Рис. 7 - Розрахункова схема стулок
Будемо розглядати одну (праву) стулку, так як вони ідентичні одна одній.
Розрахункова формула представляє собою рівняння рівноваги моментів інерції
Спростивши праву і ліву частини:
IO2=IO3=1/3 m3(4)l2
IS2=0,1m2l2 – сила інерції другої ланки.
Для знаходження приведеної маси необхідно хід пневмоциліндра поділити на окремі ділянки, для визначення мпрмакс.
Для цього задаємося синусоїдальним законом руху штока пневмоциліндра.
x = S/T (1-cos at)
t – поточне значення часу, с;
a=2p/T, відповідно:
x=S/T(1-cos2p/T*t).
Для знаходження необхідних швидкостей та кутових прискорень w2, w3, w4, w5, необхідно побудувати план швидкостей.
Алгоритм побудови.
Знаходимо швидкість т. О за формулою
S=0,04 м – хід штовхача;
T=1,15 с – час одного циклу роботи;
t – поточне значення;
Рис. 8 - Кінематична схема стулок
t1=Т/6, t2=(Т/6)*2, t3=(Т/6)*3
V0=0,04/1,15*(1-cos2p/1.15*t2)
Визначаємо швидкість т. А:
VA=V0+VAO/OA
VA=V02+VAO2/O2A
Визначення швидкості т. В методом подібності:
ab/O2A=AB/O2A®ab=O2A*AB/O2A$
Знаходимо швидкості т. С, т. S4, S5.
Визначимо кутові швидкості: w3=w4=VA/lO2A;
Розглянувши плани швидкостей можна зробити висновки, що вони по числовим значенням однакові, лише змінюється напрямок, тому розглядаємо любий один план швидкостей і визначаємо потрібні швидкості:
Va=pa*mV=69*0.00056=0.0386 m/c
Vb=pb*mV=138*0.00056=0.076 m/c
Vc=Vb=0.076 m/c
Vs3=Vs4=Va=0.039 m/c
Vs5=Vc=0.076 m/c
w3=w4=Va/lO2A=0.039/0.182=0.21 c-1
w2=0.195 c-1; Vs2=0.032 m/c
Для розрахунку сил інерції приймаємо:
mР.Ч.Ц.=0,4 кг
m2=0,450кг
m3=0,700 кг
m4=0,700 кг
Відповідно:
Is2=0.1m2l12=0.1*0.450*0.16*0.16=7.2*10-3
Io2=Io3=1/3m3l22=1/3*0.700*0.29=6.7*10-2
Обчислюємо приведену масу стулок:
Так як стулки ідентичні, то загальна приведена маса буде:
mПР=27,4 кг.
Вихідні дані для розрахунку пневмоциліндру:
- тиск повітря в магістралі:
Рм=0,40 МПа;
- ефективна площа вхідного отвору:
Fl=4*10-6 м2
- початкова і кінцева приведені координати поршня:
Хо1=Хо2=0,01 м
- зусилля необхідне для піднімання штоку:
Рруш=351,2 Н
Необхідне зусилля можна визначити за формулою:
Рруш=Fk*Pm
Рм - робочий тиск в пневмоциліндрі
Fk – площа, яка визначається як різниця площі поршня і штока
Fk=Рруш/Рм=351,2/40=7,024 см2
Виходячи з площі Fk підбираємо діаметр поршня і штока:
Fш=pd2/4=3.14*100/4=78.5 mm2
F пор= Fk+ Fш=78,5+7,024=85,5 мм2
Діаметр поршня:
Приймаємо Dп=32 мм
Площа робочої поверхні поршня:
штока:
Площа вихлопної порожнини поршня: