Разработка конструкции стенда для развальцовки трубок систем питания двигателей автомобилей КамАЗ и МАЗ

Принцип работы

Принцип работы основан на одновременном осуществлении вращательного и возвратно-поступательного движения развальцовочного конуса, а выбранная кинематическая схема позволяет получить, при сравнительно малой мощности электродвигателя, значительные крутящие моменты и осевые усилия при развальцовке.

В состав электрооборудования стенда входят электродвигатель ЭП5, два микропереключателя SQ1 b SQ2 и пульт управления. В состав пульта управления входят автоматический выключатель QF, предохранитель со вставкой плавкой на 6А, сигнальная лампа «СЕТЬ», кнопки запуска и остановки двигателя, промежуточные реле К1…К3, реле времени КТ1.

Для подачи питания в схему электропривода необходимо автоматический переключатель перевести в положение «I», при этом загорается лампа «СЕТЬ». При нажатии кнопки «ПУСК» срабатывает реле К1 и своими контактами блокирует кнопку «ПУСК» и включает электродвигатель. При срабатывании микропереключателя SQ1 срабатывает реле К2, своими контактами отключая реле К1, а следовательно и двигатель и включает реле времени КТ1. После заданной выдержки времени (5сек) срабатывает реле К3, которое осуществляет реверсивное включение двигателя. Сработавший микропереключатель SQ2 отключает реле К2, которое отключает реле времени КТ, а оно, в свою очередь, отключает реле К3, которое отключает двигатель.

Прочностные расчеты элементов стенда

1. Выбор электродвигателя

Ввиду причин модификации и повышения развальцовочных характеристик стенда предполагается увеличить мощность на ведомом валу редуктора до РВ = 0,5 кВт при частоте вращения w = 3,0 с-1.

Общий КПД червячного редуктора ηЧР = 0,41; КПД шлицевого соединения ηШС = 0,92.

Общий КПД привода:

(2.1)

Требуемая мощность электродвигателя [4]:

(2.2)

Частота вращения:

(2.3)

По требуемой мощности подбираем электродвигатель асинхронный ЭП-8, мощностью PДВ = 0,7 кВт и частотой вращения nДВ = 250 об/мин. (ГОСТ 19523-81).

Расчет муфты

Для соединения вала двигателя и ведущего вала червячного редуктора на стенде применяется муфта упругая втулочно-пальцевая, обладающая относительно простой конструкции.

Пальцы и кольца берут стандартные, размещая их так, чтобы выполнялось условие [4]:

z · d0 < 2,8 D0, (2.4)

где z – число пальцев, z = 6;

d0 – диаметр отверстия под упругий элемент, d0 = 20 мм;

D0 – диаметр расположения пальцев, D0 = 68 мм.

6 · 20 < 2,8 · 68

120 < 190,4

Условие выполняется.

Упругие элементы проверяют на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами [4]:

sСМ = 2 TК /(z · D0 · dП · lВТ ) < [s]СМ, (2.5)

где TК – вращающий момент на валу двигателя, Н·м;

dП – диаметр пальца, dП =0,1м;

lВТ – длина упругого элемента, lВТ = 0,16м

Вращающий момент на валу двигателя определяется по формуле:

ТК = РДВ / nДВ, (2.6)

ТК = 0,7 · 103 / 250 = 2,8 Н·м.

Расчет по напряжениям смятия условный, так как не учитывает истинный характер распределения напряжений. В этом случае допускаемые напряжения [s]СМ = 2 МПа.

2 · 1,4 /(6 · 0,68 · 0,1 · 0,16) < 2 МПа

0,085 МПа < 2 МПа

Условие выполняется.

Пальцы муфты, выполненные из стали 45, рассчитываются на изгиб[4]:

sИЗ = 2 ТК · (0,5 · lВТ · С) / (z · D0 · 0,1 · d3П) < [s]ИЗ, (2.7)

где С – зазор между полумуфтами (С = 0,003 ÷ 0,005 м).

Допускаемое напряжение изгиба принимают [s]ИЗ = sТ МПа, где sТ – предел текучести материала пальцев, sТ = 290 МПа, следовательно [s]ИЗ = 130 МПа.

sИЗ = 2 · 2,8 · (0,5 · 0,16 · 0,004) / (6 · 0,68 · 0,1 · 0,13) < 130 МПа;

4,39 МПа < 130 МПа

Условие выполняется.

3. Расчет винтовой пары ( валик шлицевой – винт ходовой)

Рис. 2.5 Схема для расчета винтовой пары

Критерием работоспособности винтовой пары являются: износосотойкость резьбы, износостойкость опорной поверхности наконечника шлицевого валика, прочность и устойчивость ходового винта.