Расчет привода тележки

Опубликовано 06 Апр 2013
Рубрика: Механика | 21 комментарий



Сколько кВт?(Статья полностью обновлена 18.02.2017.)

Расчет привода рельсовой тележки – достаточно широко распространенная задача в инженерной практике. Представленная далее методика применима не только при расчетах...

...транспортных или крановых тележек, но и при проектировании различных приводных кареток в станках и нестандартном оборудовании.

Создав небольшую таблицу в Excel, можно научиться быстро и просто определять главные параметры привода за считанные секунды. Изменяя диаметры колес, частоту вращения вала двигателя, схему привода, при помощи этой программы вы за несколько минут сможете перебрать целый ряд всевозможных вариантов двигателей и выбрать наиболее подходящий. Расчет в Excel позволяет поэкспериментировать с уклоном пути и с ускорением при стартовом разгоне.

В первоначальном варианте статьи, которая «прожила» на блоге в неизменном виде почти 4 года, результатом расчетов была статическая мощность двигателя привода. В обновленном варианте добавлены возможность задания в исходных данных уклона пути и приближенный учет сил инерции, приводимых в движение масс. Результат вычислений – расчетная мощность двигателя с учетом динамики разгона и уклона пути.

Расчет в Excel мощности двигателя.

На расчетной схеме показаны исходные данные для расчета, приведенные к колесу тележки.

Схема к расчету мощности привода тележки

Напомню, что в ячейки программы Excel со светло-бирюзовой заливкой помещены исходные данные, а в ячейках со светло-желтой заливкой выведены результаты вычислений по формулам алгоритма.



Внимание!!! Для упрощения и облегчения выполнения задачи ввода исходных данных в таблицу Excel в примечаниях ко многим ячейкам столбца D (смотри красный уголок в правом верхнем углу) приведены рекомендации, пояснения и некоторые необходимые справочные материалы.

Расчет привода тележки в Excel

Расчетные формулы:

  1. u=π*D*nд/(60*v)
  2. nк=nд/u
  3. Wск=QΣ*((2*μ+f*d)/D*kp+SIN(γ))
  4. Tск=Wск*D/2
  5. Pсд=Wск*v/η
  6. tп=v/a
  7. Tдк=Pд*η*u*ψ*30/(π*nд)
  8. Pд=(Wск+1,3*QΣ/9,81*a)*v/(η*ψ)

Результат расчета: чтобы разогнать по рельсовому пути в подъем с уклоном 0,3º тележку с грузом общей массой 1 тонна за 4 секунды до скорости 3,6 км/ч, допуская в этот период времени двукратную перегрузку двигателя, необходим мотор мощностью не менее 500 Вт с частотой вращения вала 1500 об/мин. При этом привод (редуктор и/или открытые передачи) должен иметь передаточное число 15,7 и создавать на выходном валу крутящий момент не менее 50 Нм.

Для дальнейшего после разгона равномерного движения тележки с грузом с постоянной скоростью 3,6 км/ч в уклон 0,3º необходимая мощность двигателя – 337Вт (67% от расчетной и 34% от пиковой мощности).

Итоговые замечания.

Примененный в расчете алгоритм является слегка упрощенным вариантом давно широко и успешно используемой классической методики расчета приводов тележек подъёмно-транспортных машин. Он, конечно же, не претендует на «абсолютную точность». Широкие диапазоны значений коэффициентов не располагают к этому, а, скорее, предполагается для получения адекватного результата наличие определенного инженерного опыта у пользователя.

Ознакомившись с методами расчетов сопротивления от трения качения автомобилей и поездов, можно заметить, что большинство используемых в них формул являясь эмпирическими, то есть выведенными по результатам экспериментов, также не блещут точностью в широком диапазоне…

Желающим углубиться в тему могу порекомендовать монографию В.А. и В.В. Анисимовых «Тяговые расчеты», Хабаровск, 2013

(sites.google.com/site/tagapoezd/monografia/)

и статью доцента, кандидата технических наук из МГТУ «МАМИ» Чебанюка А.М. «О сопротивлении качению пневмоколес»

(mami.ru/science/mami145/scientific/article/s09/s09_17.pdf).

Комментарии, уважаемые читатели, оставляйте в разделе «Отзывы», расположенном внизу страницы. Для прямой конфиденциальной связи с автором используйте страницу «Обратная связь».

Для подписки на анонсы статей введите адрес своей электронной почты, нажмите на кнопку «Получать анонсы статей» и  подтвердите подписку в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту.

Прошу уважающих труд автора  скачивать файл после подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла: raschet-privoda-telezhki (58.5KB).

Другие статьи автора блога

На главную


Введите Ваш e-mail:

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

21 комментарий на «Расчет привода тележки»

  1. Александр 04 мая 2014 19:45

    Очень хороший расчет привода. Единственный вопрос, как это можно определить расчет нагрузки без учета количества колес на тележке? Или по умолчанию 4 колеса?

  2. Александр Воробьев 05 мая 2014 00:15

    Количество колес не имеет значения!!!

    Если их 4, то нагрузка на 1 колесо равна Q/4, если 6 — Q/6, но суммарный момент сопротивления передвижению при неизменном грузе один и тот же!

    В расчете определяется не нагрузка на колеса, а статическая мощность двигателя привода. Она зависит от веса перемещаемого груза (вместе с весом тележки), скорости перемещения и потерь на сопротивление передвижению.

  3. Михаил 17 Дек 2015 14:10

    Здравствуйте, Александр?

    Спасибо за «просто и доходчиво».

    А если все колеса приводные (ведущие), в частности, напрямую соединены с мотор-редукторами?

  4. Александр Воробьев 17 Дек 2015 19:38

    Здравствуйте, Михаил.

    Если все колеса приводные, то мощность одного мотора-редуктора больше или равна посчитанной статической мощности двигателя деленной на число приводных колес.

    Обращаю внимание!!! Представленный расчет определяет статическую мощность для тележки на горизонтальном пути при равномерном движении. В реальных случаях следует учитывать динамику разгона и фактическое состояние и положение в пространстве рельсового (или иного) пути.

  5. Михаил 18 Дек 2015 12:44

    Александр, спасибо за скорый ответ!

    Но наша проблемка в другом.

    Сейчас проектируем тележку со всеми ведущими колесами. Крутящий момент одного мотор-редуктора рассчитали по школьной формуле из механики: R колеса * m тележки / количество приводов. Но на глаза попало фото начинки импортной тележки. Судя по маркировке движки в 6 раз!!! слабее наших. И это без учета трения, сопротивления, ускорения и т.д.!

    Где подвох — не поймем.

  6. Александр Воробьев 19 Дек 2015 14:25

    Михаил, чтобы тележка покатилась нужно преодолеть силу сопротивления движению, которая равна весу (не массе!) тележки умноженному на коэффициент сопротивления движению.

    Момент одного мотора-редуктора: М>G*f*R/n

    f должен учитывать сопротивление качению колеса по рельсу, трение в подшипниках, сопротивление воздуха... и быть приведенным к точке касания колеса с рельсом.

    У иностранных коллег он, видимо, получился равным 0,167. Реальное нормальное значение, еще и на динамику разгона хватит.

  7. Kolambaoi 18 Апр 2016 06:08

    Спасибо. Очень хороший и полезный сайт.

    Удачи и успеха вам.

  8. михаил 18 Окт 2016 14:45

    Здравствуйте,скажите а можно сделать тележку в домашник условиях так что-бы передвигаться на ней самому по принципу велосипеда или катамарана т.е. при силе ног с приводом через редуктор.Спасибо.

  9. Александр Воробьев 18 Окт 2016 18:48

    Можно, и не такое делают. Главное — ЖЕЛАНИЕ РАБОТАТЬ над достижением поставленной цели.

  10. михаил 25 Окт 2016 14:04

    Спасибо.К весне что-нибудь изобрету.Если не надоел ,потом похвастуюсь что получилось.

  11. Александр Воробьев 25 Окт 2016 23:27

    Что значит — «надоел»? Всегда интересно познакомиться с практическими результатами. Удачи, Михаил!

  12. Дмитрий 26 Окт 2016 12:44

    День добрый. Подскажите, каким будет коэффициент трения качения колеса с полиуретановым покрытием по стали, и имеет ли этот коэффициент размерность? Заранее блегодарен.

  13. Александр Воробьев 26 Окт 2016 19:36

    Размерность классического коэффициента трения — метр. На практике часто трение качения учитывают как потерю КПД привода, т.е. — % потери мощности.

    Полиуретан — сталь у меня нет данных, поищите сами в Интернете. (Примерно ~ 0,01 м.)

  14. Сергей 13 Янв 2017 18:37

    Добрый день. Подскажите, диаметр колеса в формуле статического момента сопротивления не учитывается?

  15. Александр Воробьев 14 Янв 2017 13:17

    Сергей, добрый день. Учитывается косвенно. Коэффициент μ — коэффициент трения качения колеса по рельсу — зависит от формы головки рельса (плоская/скругленная), материала и диаметра колеса. Для плоской головки и стального колеса диаметром 200 мм μ=0,0003 м; для скругленной головки рельса и чугунного колеса диаметром 1000мм μ=0,0014 м.

  16. Сергей 16 Янв 2017 15:52

    Спасибо, разобрался.

  17. Максим 09 Июн 2017 13:16

    Спасибо большое за передачу опыта. Сразу несколько Ваших статей были крайне полезны.

  18. Александр Воробьев 09 Июн 2017 19:57

    Хорошо, Максим, что Вам это важно и интересно, а то количество посещений сайта в последнее время из США, Германии, Голландии, ... скоро превысит посещения из РФ...

  19. Андрей 10 Июл 2017 18:40

    Доброго дня.

    Классный дохотчивый расчёт.

    Задача — в кооперативе хотим сделать откатные ворота, вес порядка 150кг на 2х надувных колёсах диаметром 400мм по бетонному полу. Тянуть будет мотор-редуктор с двигателем 0.75кВт со скоростью 0.3-0.5м/с, на вскидку прикинули... на редуктор шкивы и трос, хотели цепь но она ржаветь будет, по этому 2 шкива, обратная намотка и один тянет другой отдаёт, а в другую сторону наоборот...

    Ну так вот — Ваш расчёт дал именно ЭТОТ результат — 625Вт двигатель!!! круто. Спасибо.

  20. Александр Воробьев 10 Июл 2017 19:15

    Андрей, спасибо за комментарий.

    Ваша схема привода ворот не надежно работает на практике. Летом трос нагревается и удлиняется — начинаются пробуксовки. Зимой — укорачивается, тянется (иногда рвется сам или выламывает крепления) и клинит привод...

    Из опыта — лучшая схема — это привод на ролики, катящие висящее на них полотно ворот с установкой этого привода на раме сбоку вверху. Еще «надувные колеса» зимой будут на снегу накатывать уплотненный слой, приподнимая полотно ворот...

  21. Андрей 10 Июл 2017 19:46

    Оперативно ответ )Трос на пружине на воротах один конец, а второй на своём шкиву — пробуксовка в принципе исключена... Ворота по высоте перекрывать нельзя, а консольные 5м — это перебор, но не не в этом суть, главное что расчёт хороший и с нашей интуицией совпал почти в 100% ))) начнем искать мотор-редуктор и варить раму. Побольше бы таких простых «житейских» расчётов.

Ваш отзыв







  • Подписчики: 4,9 тыс.

  • Посетители: 0,9 млн