Определяем диапазон регулирования чисел
оборотов шпинделя:
;
(1.1)
где , - соответственно максимальное
и минимальное числа оборотов шпинделя,
об/мин.
Определяем знаменатель геометрического
ряда чисел оборотов шпинделя:
;
(1.2)
где - количество ступеней чисел
оборотов шпинделя. [4]
Принимаем
Определяем
промежуточные значения частот вращения,
затем округляем полученные величины
до стандартных значений в соответствии
с нормальным рядом чисел в станкостроении
([1], стр. 37, прил. I).
×j
×j
×j
×j
×j
×j
×j
×j
×j
×j
×j
×j
×j
×j
×j
×j
1.4 Описание кинематической схемы
проектируемого узла, построение
структурной сетки и графика
частот.
На основе величин и
выбираем
оптимальный структурный вариант привода:
(1.3)
где – количество различных
передач в каждой группе
– характеристика группы передач
Значения для j должны удовлетворять условию:
для понижающих
передач
для повышающих
передач .
По выбранному
оптимальному структурному варианту привода
строим структурную сетку рис.3.
Зная частоту
вращения электродвигателя , строим
структурный график чисел оборотов привода
главного движения[4].
(1.4)
Строим
график частот (рис. 4):
Определим
передаточное отношение в каждой группе
передач по формуле:
j (1.5)
где
- принятый
знаменатель ряда чисел оборотов
- количество интервалов
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
j
Определяем
числа зубьев:
Тогда с
учетом всего вышеперечисленного имеем:
Рисунок 3 –
Структурная сетка привода
Рисунок 4 – График частот
Частота вращения
вала не должно отклоняться от табличных
значений более чем на
Проверочный расчет подобранных колес
| |
путь |
расчетная
скорость |
стандартная |
погрешность |
1 |
1455∙i1∙i2∙i6∙i8∙i10∙i11 |
62,417 |
63 |
-0,93 |
2 |
1455∙i1∙i3∙i6∙i8∙i10∙i11 |
79,439 |
80 |
-0,70 |
3 |
1455∙i1∙i4∙i6∙i8∙i10∙i11 |
99,867 |
100 |
-0,13 |
4 |
1455∙i1∙i5∙i6∙i8∙i10∙i11 |
124,833 |
125 |
-0,13 |
5 |
1455∙i1∙i2∙i7∙i8∙i10∙i11 |
160,723 |
160 |
0,45 |
6 |
1455∙i1∙i3∙i7∙i8∙i10∙i11 |
198,599 |
200 |
-0,70 |
7 |
1455∙i1∙i4∙i7∙i8∙i10∙i11 |
249,667 |
250 |
-0,13 |
8 |
1455∙i1∙i5∙i7∙i8∙i10∙i11 |
312,084 |
315 |
-0,93 |
9 |
1455∙i1∙i2∙i6∙i9∙i10∙i11 |
399,467 |
400 |
-0,13 |
10 |
1455∙i1∙i3∙i6∙i9∙i10∙i11 |
508,413 |
500 |
1,68 |
11 |
1455∙i1∙i4∙i6∙i9∙i10∙i11 |
639,147 |
630 |
1,45 |
12 |
1455∙i1∙i5∙i6∙i9∙i10∙i11 |
798,934 |
800 |
-0,13 |
13 |
1455∙i1∙i2∙i7∙i9∙i10∙i11 |
998,668 |
1000 |
-0,13 |
14 |
1455∙i1∙i3∙i7∙i9∙i10∙i11 |
1271,032 |
1250 |
1,68 |
15 |
1455∙i1∙i4∙i7∙i9∙i10∙i11 |
1597,868 |
1600 |
-0,13 |
16 |
1455∙i1∙i5∙i7∙i9∙i10∙i11 |
1997,335 |
2000 |
-0,13 |
Рисунок
5 – Кинематическая схема проектируемого
привода
1.5 Расчет мощности привода и
крутящих моментов на валах.
Эффективная
мощность станка
Определение
расчетной мощности электродвигателя
где – КПД привода (ременная
передача – 0,94; 4 цилиндрических зубчатых
передач – 0,96; 1 коническая зубчатая передача
– 0,95; 6 пар подшипников – 0,99)
Тем самым получаем КПД равный
71,41%
Из условия , выбираем электродвигатель AИР160S4 ТУ 16-525.564-84
Определяем
мощность на каждом валу с учетом потерь
на трение в подшипниках и зацеплениях
зубчатых колес:
I вал: hh
II вал hh
III вал hh
IV вал hh
V вал hh
VI вал hh
Определяем
крутящие моменты на каждом валу.
Для вала
I
Для вала
II
Для вала
III
Для вала
IV
Для вала
V
Для вала
VI
1.6 Расчет передач, устройств
и механизмов привода станка.
1.6.1 Выбор материала
Для шестерен и колес, от которых требуется
высокая износостойкость, принимаем по
таблице 4.1.1 сталь 45ХН ([2], стр. 43). Основные
механические характеристики: твердость ss, термообработка
– улучшение.
1.6.2 Расчёт цилиндрической
передачи
Для первой группы колес
- Модуль передачи
Где – вспомогательный коэффициент
для прямозубых передач
– исходный
крутящий момент на шестерне
– коэффициент
нагрузки для шестерни
– коэффициент,
учитывающий форму зуба от
– число зубьев шестерни
– отношение
ширины колеса к модулю
– допустимое
напряжение для материала шестерни,
Мпа
– предел выносливости материала зуба,
МПа
– коэффициент режима нагружения и долговечности
Принимаем
- Межосевое расстояние.
- Проверочный расчет
на выносливость зубьев при изгибе. Удельная
расчетная окружная сила
Где – исходный крутящий момент
на шестерне
– ширина венца
по основанию зуба, мм
– коэффициент,
учитывающий динамическую нагрузку
в зацеплении
– коэффициент,
учитывающий неравномерность распределения
нагрузки по ширине венца
– коэффициент,
учитывающий распределение нагрузки
между зубьями
– делительный
диаметр шестерни, мм
- Расчетное напряжение
изгиба зубьев
Где - удельная расчетная
окружная сила
- модуль передачи
– коэффициент
формы зуба
– коэффициент,
учитывающий перекрытие зубьев
– коэффициент,
учитывающий наклон зуба
- Допустимое напряжение
изгиба при расчете зубьев
– длительный
предел выносливости зубьев при
изгибе
– коэффициент,
учитывающий влияние шлифования
переходной поверхности зубьев
– коэффициент,
учитывающий влияние упрочнения
переходной поверхности зубьев
– коэффициент учитывающий особенности
работы зубьев при передаче реверсивной
нагрузки
– коэффициент,
учитывающий размер зубчатого
колеса, при
– коэффициент режима нагружения и долговечности
– коэффициент , отражающий
чувствительность материала зубьев к
концентрации напряжений
– коэффициент,
учитывающий параметры шероховатости
переходной поверхности зуба
– коэффициент безопасности
Прочность обеспечена
- Расчет передач на
контактную выносливость зубьев. Удельная
расчетная окружная сила
Где – исходный крутящий
момент на шестерне
– ширина венца
по основанию зуба, мм
– начальный
диаметр колеса, мм
– коэффициент,
учитывающий динамическую нагрузку
в зацеплении
– коэффициент,
учитывающий неравномерность распределения
нагрузки по ширине венца
– коэффициент,
учитывающий распределение нагрузки
между зубьями
- Расчетное контактное
напряжение
Где – удельная расчетная
окружная сила
- коэффициент, учитывающий
форму сопряжения поверхностей
зубьев
в полюсе зацепления
– коэффициент, учитывающий
механические свойства материалов сопряженных
зубчатых колес
– коэффициент,
учитывающий суммарную длину
контактных линий
- Допустимое напряжение
изгиба при расчете зубьев
– длительный
предел выносливости зубьев при
изгибе
– коэффициент,
учитывающий параметр шероховатости
поверхностей зубьев, при
– коэффициент,
учитывающий окружную скорость
– коэффициент,
учитывающий влияние смазочного материала
– коэффициент,
учитывающий размер зубчатого
колеса, при
– коэффициент режима нагружения и долговечности
– коэффициент режима нагружения и долговечности
Прочность обеспечена
Для второй группы колес
- Модуль передачи
Принимаем
- Межосевое расстояние.
- Проверочный расчет
на выносливость зубьев при изгибе. Удельная
расчетная окружная сила
- Расчетное напряжение
изгиба зубьев
Прочность обеспечена
- Расчет передач на
контактную выносливость зубьев. Удельная
расчетная окружная сила
- Расчетное контактное
напряжение
Прочность обеспечена
Для третьей группы колес
- Модуль передачи
Принимаем
- Межосевое расстояние.
- Проверочный расчет
на выносливость зубьев при изгибе. Удельная
расчетная окружная сила
- Расчетное напряжение
изгиба зубьев
Прочность обеспечена
- Расчет передач на
контактную выносливость зубьев. Удельная
расчетная окружная сила
- Расчетное контактное
напряжение
Прочность обеспечена
Для четвертой группы колес
- Модуль передачи
Принимаем
- Межосевое расстояние.
- Проверочный расчет
на выносливость зубьев при изгибе. Удельная
расчетная окружная сила
- Расчетное напряжение
изгиба зубьев
- Допустимое напряжение
изгиба при расчете зубьев
Прочность обеспечена
- Расчет передач на
контактную выносливость зубьев. Удельная
расчетная окружная сила
- Расчетное контактное
напряжение
Прочность обеспечена
Для пятой группы колес
- Модуль передачи