【正文】 式 46 ③彎矩的計(jì)算 式 47 ④扭矩的計(jì)算 T 2254 式 48 按彎扭合成應(yīng)力校核的軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)只需對(duì)軸上承受最大彎矩和扭矩的截面即危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度由文獻(xiàn) [3]中公式 155 及上表中的數(shù)值并取軸的計(jì)算應(yīng)力 式 49 468MPa 其中 W 為抗彎 抗扭截面系數(shù) d1 為鋼管的內(nèi)徑 d 為鋼管的外徑 前面已選定軸的材料為 0Cr18Ni9調(diào)質(zhì)處理由文獻(xiàn) [3]中表 151查得 因此 故安全 43 電機(jī)的確定 扇門的質(zhì)量 由于轉(zhuǎn)軸中心兩端是對(duì)稱的以一邊門體計(jì)算即可 鋁型材密度 代號(hào)為 L090704 的線密度為 0966 代號(hào)為 L090706 的線密度為 0836 代號(hào)為 L090707 的線密度為 1152 每扇門框的質(zhì)量 式 410 8053kg 式中分別為各鋁型材的密度 單扇門玻璃的質(zhì)量 式 411 式中為玻璃的體 積為玻璃的密度 單扇門的質(zhì)量 式 412 40828053 49kg 式中為單扇玻璃的質(zhì)量單扇門框的質(zhì)量 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 假設(shè)門扇為均勻的質(zhì)量體其在寬度方向的面密度可以用下式計(jì)算其中 R 為門扇的寬度 L 為門扇的長度 則門扇對(duì)中心慣量可用下式計(jì)算 式 413 由平行軸定理知門扇相對(duì)于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 式 414 566 其中 L1 為軸的半徑 慣性力矩的計(jì)算 假設(shè)門體 1s 內(nèi)加速到門體的快速轉(zhuǎn)速由于旋轉(zhuǎn)門體的最大轉(zhuǎn)速為 6rmin 即角速度由于傳感器一般工作在 2m 范圍內(nèi)檢測人是否來臨當(dāng)人邁進(jìn)門邊時(shí)門體要以正常速度轉(zhuǎn)動(dòng)則在這時(shí)門體要加速到正常速度在 05s 內(nèi)加速到此速度則角速度由于電機(jī)要帶動(dòng)門體轉(zhuǎn)動(dòng)有一個(gè)加速過程有一個(gè)加速過程此過程需要克服旋轉(zhuǎn)門體的慣性力矩才能使其轉(zhuǎn)動(dòng)根據(jù)力矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度的關(guān)系則可能算出旋轉(zhuǎn)門體的慣性力矩 為 式 415 確定 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中電機(jī)所需功率按下式計(jì)算 式 416 由電動(dòng)機(jī)至轉(zhuǎn)動(dòng)軸的傳動(dòng)總效率為 式 417 式中分別為滾子軸承齒輪聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率 取則總的傳動(dòng)效率為 式 418 083 則可以計(jì)算出電機(jī)的功率 式 419 由于門體還應(yīng)能承受一定的風(fēng)阻以及旋轉(zhuǎn)門體周圍無條件與曲壁門體間的摩擦阻力盡管其產(chǎn)生的力較小但由于門體直徑過大則會(huì)產(chǎn)生較大的阻力矩同時(shí)還有一些其他沒有考慮的因素如齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量因此特將計(jì)算出的功率放大一些同時(shí)門體的轉(zhuǎn)動(dòng)較底則電機(jī)應(yīng)適應(yīng)轉(zhuǎn)速較底的根據(jù)相關(guān)的計(jì)算結(jié)果 可以選以下兩種電機(jī) 表 41 電機(jī)參數(shù)表 方案 型號(hào) 額定功率 KW 轉(zhuǎn)矩 Nm 同步 滿載 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速 rmin 總傳 齒輪傳 減速器 動(dòng)比 動(dòng)比 1 JCJ71055 055 235 1500 1440 240 218 11 2 JXJ135037 037 820 1500 1440 240 69 35 由于電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速較大一般在 1500rmin 通過減速器難以實(shí)現(xiàn)門體轉(zhuǎn)速 6rmin 因此在選電機(jī)時(shí)可以選用帶減速器的電機(jī)來實(shí)現(xiàn)要求根據(jù)相關(guān)要求可以選用一個(gè) JXJ 系列齒輪減速三相異步電機(jī) JXJ系列異步電機(jī)按照 TB1T644292標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造廣泛用于輕工紡織建筑機(jī)械行業(yè) JXJ 系列異步電動(dòng)機(jī)是直接 輸出低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)距且有轉(zhuǎn)速型譜寬運(yùn)轉(zhuǎn)平衡噪聲低高效節(jié)能體積小重量輕規(guī)格多選用方便等特點(diǎn) 由于計(jì)算出所需電機(jī)功率為 026KW 加上一些忽略因素應(yīng)該選擇電機(jī)功率在 026KW 上的電動(dòng)機(jī)才行綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸重量價(jià)格和齒輪傳動(dòng)可見方案 2 比較合適即選用 JXJ135075 擺線針輪減速器三相異步電機(jī) 表 42 電機(jī)參數(shù)表 型號(hào) 額定功率 KW 轉(zhuǎn)矩 Nm 同步 滿載轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速 rmin 總傳 齒輪傳 減速器 動(dòng)比 動(dòng)比 JXJ135037 037 679 1500 1440 240 69 35 圖 43 電機(jī)尺寸圖 表 43 電機(jī)尺寸表 P E M nd D2 D3 D4 D b h B 4 9 129 412 290 260 230 45 8 31 576 44 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 輪類型精度等級(jí)材料及齒數(shù) 按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)門為一般傳動(dòng)速度不高故選用 7 級(jí)精度 GB1009588查文獻(xiàn) [3]中小齒輪材料為 40Cr調(diào)質(zhì)硬度為 280HBS大齒輪的材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì)硬度為 240HBS 其材料硬度相差 40HBS 取小齒輪齒數(shù) 30 大齒輪齒數(shù) 取 206 接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算即 式 420 ①確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù) 試選用載荷系數(shù) 125 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 式 421 由文獻(xiàn) [3]中表 107 選取齒寬系數(shù) 1 由文獻(xiàn) [3]中表 106 查得材料的彈性系數(shù) 由文獻(xiàn) [3]中圖 1021d 按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 由根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 式 422 式 423 由文獻(xiàn) [3]中圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1％安全系數(shù) S 1 得 式 424 式 425 ②計(jì)算 試計(jì)算小齒輪的分度圓代入 []中較小的值 式 426 計(jì)算 圓周速度 v 式 427 計(jì)算齒寬 由文獻(xiàn) [3]中表 107 取 06 式 428 計(jì)算齒寬和齒高之比 bh 模數(shù) 式 429 齒高 式 430 式 431 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v 0125ms7 級(jí)精度由文獻(xiàn) [3]中圖 108 查得動(dòng) 載系數(shù) Kv 14 直齒輪假設(shè)由文獻(xiàn) [3]中圖 103 查得 由文獻(xiàn) [3]中表 102 查得兩段的齒輪的使用系數(shù) 由文獻(xiàn) [3]中表 1047 級(jí)精度小齒輪相對(duì)支承懸臂布置時(shí) 式 432 將數(shù)據(jù)代入后得 式 433 由 bh 13322 279 查文獻(xiàn) [3]中圖 1013 得 265 故載荷系數(shù) 式 434 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑由式可得 式 435 計(jì)算模數(shù) 式 436 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算公式 式 437 ①確定計(jì)算公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù) 由文獻(xiàn) [3]中圖 1020c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由文獻(xiàn) [3]中圖 1018 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 14 由下式得 式 438 式 439 計(jì)算載荷系數(shù) K 式 440 查取齒形系數(shù) 由文獻(xiàn) [3]中表 105 查得 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由文獻(xiàn) [3]中表 105 可查得 計(jì)算大小齒輪的并加以比較 式 441 式 442 由上式可得大齒輪的數(shù)值較大 ②設(shè)計(jì)計(jì)算 式 443 此計(jì)算結(jié)果由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)由于齒輪的模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 262并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m 3按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑算出小齒輪齒數(shù)取 33 大齒輪齒數(shù)取 這樣的齒輪傳動(dòng)既滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度而且做到了結(jié)構(gòu)緊湊避免浪費(fèi) 寸計(jì)算 ①計(jì)算分度圓直徑 式 444 式 445 ②計(jì)算中心距 式 446 ③計(jì)算齒輪寬度 式 447 取 ④驗(yàn)算 式 448 合適 式 449 由于軸的尺寸非常大故將齒輪改為齒圈其設(shè)計(jì)其設(shè)計(jì)與一般齒輪設(shè)計(jì)時(shí)完全一樣的 5 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 51 硬件設(shè)計(jì) 容量選擇計(jì)算 變頻器容量的選用有很多因數(shù)決定列如電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)的額定電 流電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間等其中最主要的電動(dòng)機(jī)的額定電流 表 51 電機(jī)參數(shù)表 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 W 額定電流 A 額定電壓 V 效率 功率因素 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Y8814 550 151 380 73 076 22 00018 06 ①驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī) 對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時(shí)滿足下列 3 項(xiàng)計(jì)算公式 滿足負(fù)載輸出 kVA 式 51 滿足電動(dòng)機(jī)容量 kVA 式 52 滿足電動(dòng)機(jī)電流 A 式 53 式中 為變頻器的容量 kVA 負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率 kw 電動(dòng)機(jī)額定電壓 v 電動(dòng)機(jī)額定電流 A 電動(dòng)機(jī)效率 電動(dòng)機(jī)功率因數(shù) 電流波形補(bǔ)償系數(shù) k 是電流波形補(bǔ)償系數(shù)由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波而含有高次諧波的成分其