Obliczenia konstrukcyjne i sprawdzające

1. Obliczenia śruby popychacza:

1. 
   obliczanie długości popychacza:

- zakres liniowego przemieszczenia

śruby popychacza;

- wartość z przedziału

długość od wyjścia popychacza

z nakrętki do czoła

- długość ześrubowania

b) warunek na wyboczenie:

Minimalna średnica rdzenia śruby:

β - współczynnik zależny od warunków zamocowania końców

pręta, założono β = 2;

E - moduł Younga, dla stali
;

d_{r min} - minimalna średnica rdzenia śruby ;

L - długość popychacza pracująca na wyboczenie

k - współczynnik bezpieczeństwa, przyjęto k = 3;

F_max - dopuszczalne obciążenie popychacza;

Dla obliczonej średnicy przyjęto d_{r min} = 3,141 mm , która odpowiada średnicy rdzenia śruby M4 - 0,7. Jednocześnie uwzględniamy warunek technologiczny dla śruby M4, który mówi że długość gwintu powinna zawierać się w przedziale 75 - 100 mm. Jest on spełniony, gdyż L_całk = 100 mm.

c) obliczenia wytrzymałości śruby na rozciąganie:

Wymiary śruby oraz materiał na jej wykonanie muszą być tak dobrane aby został spełniony warunek:
gdzie k_r,s to dopuszczalne naprężenie rozciągające:

Dla stali 45 granica plastyczności R_e = 360 MPa tak więc:

Z powyższych obliczeń wynika, że warunek
dla stali 45 został spełniony.

2. Prędkość obrotowa nakrętki:

V_max = 5
(prędkość przesuwu)

h = 0,7 mm (skok gwintu)

3. Wstępne obliczanie przełożenia całkowitego (I_p)

n_s - wstępnie założona prędkość robocza silnika;

4. Sprawność przekładni oraz mechanizmu śrubowego:

Na sprawność przekładni składa się: sprawność reduktora handlowego
(odczytana z katalogu
) oraz sprawność przekładni sprzęgającej jednostopniowej
.

- kąt nachylenia gwintu; - pozorny kąt tarcia; - średnia średnica gwintu; - współczynnik tarcia śruba-nakrętka (stal-mosiądz : );

Sprawność całkowitą liczymy ze wzoru:

5. Obliczenie mocy na śrubie popychaczu:

6. Obliczenie mocy minimalnej silnika:

- współczynnik bezpieczeństwa

7. Moment niezbędny do przekręcenia nakrętki:

8. Moment zredukowany do wału silnika:

9. Dobór silnika:

Wybór odpowiedniego silnika poprzedziły obliczenia w programie Excel. Wybrałem silnik Escap 26N58 - 113-1 o następujących parametrach:

• Moc = 5,7 W

• Moment rozruchowy = 26 mNm

• Prędkość w ruchu jałowym = 5400 rpm

Poszczególne kroki doboru punku pracy silnika przedstawione są w tabeli poniżej:

ns	3500	4000	3900	3950	3960
Ip	8,2	9,3	9,1	9,2	9,2
Mzred.	7,73	6,82	6,97	6,89	6,89
np	3795	3985	3953	3969	3969
Ip. n	8,85	9,288	9,215	9,25	9,252
Mzred. n	7,16	6,824	6,878	6,85	6,851
Δn = | ns-n|	295	15	53	19	9

;
;
;
;

n_p - obroty silnika, w punkcie pracy, odczytane z charakterystyki;

n_s - założone obroty w punkcie pracy;

Punkt pracy ustalono na: n_s = 3969 obr/min

M_{zred. n} = 6,85 mNm

Punkt ten został zaznaczony na wykresie załączonym do obliczeń.

10. Dobór reduktora:

Do powyższego silnika dobrałem z katalogu reduktor tej samej firmy: Escap K27-0-6,2. Zapewnia on przełożenie 4:1. Sprawność reduktora została już uwzględniona w obliczeniach.

11. Sprawdzenie mocy silnika przy przeciążeniu:

Obliczamy obroty silnika dla

Z wykresu odczytujemy, że przy trzykrotnym przeciążeniu n_s = 1080 obr/min. Silnik jest więc zabezpieczony przed zatrzymaniem, nawet przy tak dużym przeciążeniu.

12. Obliczenie momentu sprzęgła

13. Obliczenie liczby impulsów tarczy kodowej, która będzie zamocowana na nakrętce

Gdzie: h - skok gwintu śruby (dla M4 h = 0,7 mm);

Δs - rozdzielczość (zgodnie z założeniami konstrukcyjnymi);

---