расчет передачи рейка-шестерня

[koscom]

проектируем козловой кран 5т, с подъемом пролета на 1 метр, телескопические ноги. решили для подъема использовать рейку и шестерню, привод от 2х м/р (каждый - 0,25 кВт, 87 Нм, 14 об/мин). Подъем стрелы осуществляется без груза. только масса стрелы и тали = 1,5т. подскажите литературу или пример расчета для данной задачи..

[Valery-Moscow]

могу выполнить прочностной расчет

[Kirilius83]

Всмысле ноги вверх выдвигаются рейкой?
Вообще обычно так не делают, чаще используют винты с трапецией, они ведь самотормозящие - так надежнее. Да и дешевле в изготовлении. Хотя в принципе если редуктор червячный - то держать будет. Раньше иногда использовали червячные рейки, но они еще дороже.

А сам же расчет ничем не отличается от расчета пары шестерен, открываете ГОСТ и считаете. В том же Анурьеве кажется и рейки были. Рейка имеет прямой профиль зуба, соответствующий исходному профилю по ГОСТу. Фактически рейка - колесо с бесконечным числом зубьев. В шафте можно просто посчитать пару одинаковых шестерен без смещения.
Так же есть каталоги готовых стандартных реек, скорей всего там есть и подбор, либо производитель вам сам подберет.

ЗЫ но мой вам совет - делайте проверенное решение с винтами. Во всех сервисах подъемники именно на винтах, да еще и со страховкой.

[koscom]

Я пытаюсь разобраться и понять.
***
Да, ноги выдвигаются рейкой, редуктор червячный. при максимальном подъеме ставится стопор, не дающий опустится мосту.
Вы говорите о трапецеидальном винте с бронз.гайкой или о шариковинтовой передаче? задумка о винте была, но начальство говорит ставить рейку.

[Golovanev]

В ШАФТЕ, а точнее в приложении "Валы и механические передачи" уже почти ГОД как можно считать реечные цилиндрические зубчатые передачи (с версии КОМПАС V15SP1).

Релнот во вложении...

[Golovanev]

И на всякий случай релнот на версию V15SP2....

[Dometer]

Лучше бы колёсные опоры на наклонных рычагах сделали (там, где сейчас подкосы нарисованы), и стягивали винтами. "Телескоп" - это люфты.

[СВ]

...ноги выдвигаются рейкой, редуктор червячный. при максимальном подъеме ставится стопор, не дающий опустится мосту.
Вы говорите о трапецеидальном винте с бронз.гайкой или о шариковинтовой передаче? задумка о винте была, но начальство говорит ставить рейку.

На стопор ни в коем случае нельзя надеяться. Представьте, что узел поднят, стопор поставлен, но узел лежит не на стопоре, а на рейке, т.к. между узлом и стопором - зазор. ВСЯ нагрузка, естественно, на реечную передачу. Как ни старайся работать по правилам, т.е. опускать узел на стопор, когда-нибудь да забудут и перегруз реечной передачи приведёт к аварии. Получается, нужен "гарантированный" механизм опускания на стопор* или реечная (винтовая) передача на полную нагрузку.

-  -  -  -  -  -
* - например, несамотормозящийся привод; пружинные компенсаторы, ...

[Dometer]

.. Представьте, что узел поднят, стопор поставлен, но узел лежит не на стопоре, а на рейке, т.к. между узлом и стопором - зазор. ВСЯ нагрузка, естественно, на реечную передачу. ...

В реечной передаче "не отвертеться" от тормозов [встроенных в моторы]. А при наличии тормозов, максимальный нагруз на рейку не превзойдёт максимального усилия тормоза. К тому же упоры, как я понимаю - не потому, что рейки не выдержут поднятия груза, но для безопасности (чтоб не спрашивали "чо будет, если с реек зубья сорвёт ?"

[СВ]

В реечной передаче "не отвертеться" от тормозов [встроенных в моторы]. А при наличии тормозов, максимальный нагруз на рейку не превзойдёт максимального усилия тормоза. К тому же упоры, как я понимаю - не потому, что рейки не выдержут поднятия груза, но для безопасности (чтоб не спрашивали "чо будет, если с реек зубья сорвёт ?"

А я понял, можно сказать, наоборот:

...козловой кран 5т,..., телескопические ноги. решили для подъема использовать рейку и шестерню, привод от 2х м/р (каждый - 0,25 кВт, 87 Нм, 14 об/мин). Подъем стрелы осуществляется без груза. только масса стрелы и тали = 1,5т. ...

... Да, ноги выдвигаются рейкой, редуктор червячный. при максимальном подъеме ставится стопор, не дающий опустится мосту.  ...

Тормоза на моторах ни от чего не защищают, если "рейка" не рассчитана на полную "крановую", т.е. с ЗАПИСИЩАМИ, нагрузку. И стопор не защишает, если гарантированно не снимается нагрузка с рейки. И ещё не гарантирована защита от работы без стопора.
В итоге приходим к могучей реечной передаче + могучему ч/редуктору, расчитанных не на 1,5/2=0,75т, а на 10т.

-  -  -  -  -
Между делом: а какая у данного крана "защита" от складывания?

[Dometer]

...Тормоза на моторах ни от чего не защищают ...

А чем моторный тормоз конструктивно отличается от, например, фрикционной муфты (которых используют для защиты отъ перегруза) ?

Реально - если применять реечные подъёмные механизмы -  "светит" не проблема выдумывания 
"механизма опускания на стопор", но предусмотреть [программно] "приподымание" перед освобождением стопора (ибо на стопора при интенсивной работе крана оно и само [на 5..10 мм] опустится, но вот удвинуть-освободить стопора, зажатые весом крана не получится) (или до-дури мощный механизм привода стопоров ещё городить придётся).

[СВ]

 Какой смысл обсуждать тормоза/стопора, если не решена конкретная компоновка?
К примеру, зачем вообще нужен тормоз на привод реечной передачи с самотормозящимся червячным редуктором, если реечная передача по задумке автора не силовая, а, можно сказать, почти кинематическая. Даже если - по каким-то причинам (например, для точного позиционирования) - его поставят, то он опять же не "силовой". "Силовым" же является стопор.
Вопрос освобождения стопора? Непонятен. Вижу следующее (исходя из понимания задумок автора): вся силовая работа проводится в положении "На стопоре"; подвод к стопору, снятие со стопора - реечным механизмом, так что снимать со стопора под нагрузкой не придётся.
Более того, НАВЕРНЯКА имеется прототип такого крана и у автора вопросы только по небольшим узлам и деталям. А он, не в обиду будь сказано, опасается ошибиться в расчёте привода именно для крана, там же своя специфика ПО ЗАПАСАМ ПРОЧНОСТИ. Я тоже опасаюсь с "кранами" связываться и не стесняюсь об этом говорить. И проектировать не возьмусь. Хотя ... , если именно эту не силовую крановую передачу, то можно.

[Dometer]

...зачем вообще нужен тормоз на привод реечной передачи с самотормозящимся червячным редуктором, если реечная передача по задумке автора не силовая, а, можно сказать, почти кинематическая....

Во вторых, не факт, что там чисто червячная передача, а не червячно-цилиндрическая. То есть приписывать самоторможение неизвестно-чему я бы не стал.
В третьихх не понятен ваш [а не топикстартера] принцип классификации "силовая"/"кинематическая". 1,5 тонны - вполне приличная нагрузка. Даже в сопоставлении с 1,5+5=6,5 тоннами.

Но во первых

Какой смысл обсуждать тормоза/стопора, если не решена конкретная компоновка?

с этим вашим доводом согласен. Но более абсурдно другое - топикстартер как-бы уже подобрал мотор-редуктор -

...привод от 2х м/р (каждый - 0,25 кВт, 87 Нм, 14 об/мин)...

но мотор-редуктор не может быть подобран до рассчётов зубчатого зацепления (только определившись с зубчатым зацеплением - модуль, количество зубьев => делительный диаметр шестерни, сопряжённой с рейкой => можно вычислить необходимый момент на мотор-редукторе и его обороты). А если расчёт таки-был сделан, то зачем вдруг вопрос на форум ?

[СВ]

.. не понятен ваш [а не топикстартера] принцип классификации "силовая"/"кинематическая". 1,5 тонны - вполне приличная нагрузка. Даже в сопоставлении с 1,5+5=6,5 тоннами.
...

Уточняю: не кинематическая,

... а, можно сказать, почти кинематическая...

т.е. привод механизма со стабильно постоянной, так сказать, нагрузкой 1,5/2=0,75т.  А вот 5т - это подъём краном, т.е. с БОЛЬШИМ запасом прочности/надёжности. Причем 5т могут "навалиться" только на одну сторону крана.

[Николай]

Неизбежен перекос верхней балки из-за отсутствия синхронизации двух приводов.
А конструкции стопоров достаточно проработаны в автомобильных подъёмниках. Можно просто пойти и посмотреть.Синхронизацию несложно решить, используя винтовые передачи, синхронизируемые через вал, проходящий через траверсу.

[koscom]

В ШАФТЕ, а точнее в приложении "Валы и механические передачи" уже почти ГОД как можно считать реечные цилиндрические зубчатые передачи (с версии КОМПАС V15SP1).

Релнот во вложении...

К сожалению, стоит V12.

На стопор ни в коем случае нельзя надеяться. Представьте, что узел поднят, стопор поставлен, но узел лежит не на стопоре, а на рейке, т.к. между узлом и стопором - зазор. ВСЯ нагрузка, естественно, на реечную передачу. Как ни старайся работать по правилам, т.е. опускать узел на стопор, когда-нибудь да забудут и перегруз реечной передачи приведёт к аварии. Получается, нужен "гарантированный" механизм опускания на стопор* или реечная (винтовая) передача на полную нагрузку.

По задумке должны поднимать стрелу до срабатывания ограничителя подъема, с последующим опусканием на силовой стопор.

Какой смысл обсуждать тормоза/стопора, если не решена конкретная компоновка?
К примеру, зачем вообще нужен тормоз на привод реечной передачи с самотормозящимся червячным редуктором, если реечная передача по задумке автора не силовая, а, можно сказать, почти кинематическая. Даже если - по каким-то причинам (например, для точного позиционирования) - его поставят, то он опять же не "силовой". "Силовым" же является стопор.
Вопрос освобождения стопора? Непонятен. Вижу следующее (исходя из понимания задумок автора): вся силовая работа проводится в положении "На стопоре"; подвод к стопору, снятие со стопора - реечным механизмом, так что снимать со стопора под нагрузкой не придётся.
Более того, НАВЕРНЯКА имеется прототип такого крана и у автора вопросы только по небольшим узлам и деталям. А он, не в обиду будь сказано, опасается ошибиться в расчёте привода именно для крана, там же своя специфика ПО ЗАПАСАМ ПРОЧНОСТИ. Я тоже опасаюсь с "кранами" связываться и не стесняюсь об этом говорить. И проектировать не возьмусь. Хотя ... , если именно эту не силовую крановую передачу, то можно.

Да, именно так. Как уже писал выше, подъем и опускание моста будет осуществляться без груза (m моста + тали). Все остальные элементы рассчитываю на полную нагрузку при крайнем положении тали с грузом на пролете (0.5mмоста+mтали+1.25mгруза)

топикстартер как-бы уже подобрал мотор-редуктор - но мотор-редуктор не может быть подобран до рассчётов зубчатого зацепления (только определившись с зубчатым зацеплением - модуль, количество зубьев => делительный диаметр шестерни, сопряжённой с рейкой => можно вычислить необходимый момент на мотор-редукторе и его обороты). А если расчёт таки-был сделан, то зачем вдруг вопрос на форум ?

Для расчетов была взята шестерня с другого, менее нагруженного проекта. m=4, z=20, dдел=85. Все еще только в расчетах. М/р не заказаны.

[Kirilius83]

Я пытаюсь разобраться и понять.
***
Да, ноги выдвигаются рейкой, редуктор червячный. при максимальном подъеме ставится стопор, не дающий опустится мосту.
Вы говорите о трапецеидальном винте с бронз.гайкой или о шариковинтовой передаче? задумка о винте была, но начальство говорит ставить рейку.

Да, трапецеидальный с гайкой (можно и не бронзовой, если часто бегать не будет). ШВП не обладает самоторможением, потому плохо подходит, а если еще и двигаться нечасто будет -то нерационально.

Опыт изготовления таких конструкций-то есть, или это только задумки и проекты еще реально не отработаны, есть ли реальная эксплуатация?

[koscom]

По утверждению заказчика, подъем будет осуществляться только после выхода крана к рабочему месту. То есть перед началом работы его поднимут, после окончания смены - опустят. Эксплуатация есть, но на 3,2т. Раньше делали такой, но он и по габаритам меньше и по нагрузке. Расчет вел другой человек, сейчас его нет. Внутри телескопа есть бронзовые направляющие и прижимные гайки, которые на дают люфтить мосту при подъеме.

[Алхимик]

Внутри телескопа есть бронзовые направляющие и прижимные гайки, которые на дают люфтить мосту при подъеме.

Такая схема только минимизирует люфты. Тут как при настройке вы установите поджим по верхнему отклонению на размер сортамента, если сделаете по минимуму, то при подъеме в местах верхнего отклонения будет происходить или заклинивание, или вмятине стенки квадратной трубы (с такой стенкой и давлением на середину стенки ). Хотя может это я перегибаю) и у вас таких упоров стоит достаточное количество

[Kirilius83]

Ну если при настройке не зажмут, то сойдет, раз работало, впринципе имеет право на жизнь, ролики не сильно улучшат ситуацию, а пружины городить свои тонкости, ужесточать допуска - свои.

По расчету рейки еще вопросы остались?
Если есть возможность, то прорисуйте два варианта - с рейкой и с винтами. Вам лично для опыта очень полезно будет, есть вероятность что конструкция окажется лучше и может даже будет утверждена - но сомневаюсь что так сразу без эскиза согласятся на винты переходить, ведь есть проверенный вариант.