Расчет на прочность лопасти ротора фрезы

Для расчета примем тип лопасти пружинный, представляющий собой пакет полос из пружинной стали, скрепленных хомутом. Внутренняя полоса на конце загнута и заточена. Пакет закреплен на барабане ротора.

1 – лопасть; 2 – клин; 3 – гайка; 4 – планка; 5 – труба; 6 – крепежный хомут

Рисунок 3.2.1 - Крепление пружинной лопасти на роторе фрезы

Pл – усилие, приходящееся на одну лопасть; lл – плечо действия силы; δ – угол резания

Рисунок3.2.2- Расчетная схема сил, действующих на лопасть ротора

Для расчета силы Pл необходимо знать потребную мощность фрезы, крутящий момент на валу ротора и окружное усилие лопасти.

1. Потребная мощность двигателя Nдв, кВт, складывается из:

Nдв= N1+N2+N3,(26)

где N1 – мощность, расходуемая на резание грунта, кВт;

N2 – мощность, расходуемая на отбрасывание грунта, кВт;

N3 – мощность, расходуемая на преодоление сопротивления трению в трансмиссии вала отбора мощность до ротора, кВт.

Выполним расчет N1, N2, N3:

N1 = Ppbh1Zn10-3,(27)

где Pp – удельное сопротивление грунта резанию, Н/м2, (таблица 3.2.1);

b – ширина лопасти, м, b = (60…130) 10-3;

h – глубина резания, м;

h1 – толщина стружки, м, h1 = (3…5) 10-3;

Z – число лопастей на роторе, Z = 50…60;

n – частота вращения ротора, с-1, n = 3…5;

N1 = 210000*0,06*0,25*0,004*60*4,28*10-3 = 3,24 кВт.

Таблица 3.2.1

N2=(K0BhvnV2окpρ/2) 10-3 ,(28)

где Kо-коэффициент отбрасывания, для узких лопастей Kо = 0,75, для широких лопастей Kо = 1,0;

В - ширина захвата, м;

h - глубина резания, м;

vn - поступательная скорость фрезы, м/с;

v окp - окружная скорость на концах лопастей, м/с, vокp = 10. 14;

ρ - объемная масса грунта, кг/м3, ρ = 1700. 1800;

N2 =(0,75*2,4*0,25*0,068*122*1800/2)*0,001= 3,96 кВт;

Vn = h1nz1,(29)

где z1 – число лопастей в ряду ротора, z1=3-4;

Vn =0,004*4,28*4 = 0,068 м/с.

N3=(N1 +N2)(1-ηтр), (30)

где ηтр - к. п. д. трансмиссии от двигателя до ротора, ηтр = 0,8.

N3 = (3,24+3,96)*(1-0,8) = 1,44 кВт;

Nдв= N1+N2+N3;

Nдв=3,24+3,96+1,44 =8,64 кВт.

Крутящий момент на валу ротора, Н·м, определяем по выражению: