Расчет и проектирование привода главного движения коробки скоростей станка

Страницы работы

Содержание работы

6.Расчет и проектирование привода главного движения

6.1 Исходные данные и требования

Исходными данными для разработки коробки скоростей станка являются:

1.Мощность электродвигателя ;

2.Передаточные отношения ременной передачи  и зубчатых пар:

ременной ;

реверсивного механизма   ;

первой группы  

второй группы  

3.Количество валов согласно кинематической схеме станка 4 приведенных на схеме 3.1. на стр. 13;

4.Количество зубчатых колёс и количество зубьев нарезанных на них приведены в таблице 4.1. на стр.19;

5.Количество и расположение электромагнитных муфт вместе с реверсивным механизмом приведены на кинематической схеме 3.1. на стр. 13.

Коробка скоростей должна удовлетворять ряду требований, таких как: min размеры коробки скоростей станка, соосность валов в коробке скоростей, обеспечение требуемой мощности шпинделя станка и обеспечение снятия тепловых и других деформаций шпинделя, обеспечение удобства в изготовлении всех деталей корпуса коробки скоростей, их технологичность в изготовлении, удобство в обслуживании, надежности и по возможности простоте и унификации отдельных узлов коробки скоростей.

6.2 Расчет крутящих моментов, действующих на  валах и на шпинделе

 

Мощность  приводного электродвигателя  в металлорежущих станках расходуется  на процесс резания (полезная нагрузка) и силы сопротивления (потери), возникающие в кинематических парах привода. Все потери можно разделить  на постоянные, возникающие в режиме вспомогательного хода, и переменные,  сопровождающие передачу полезной нагрузки. При выборе мощности приводного электродвигателя потери во всей кинематической цепи принято учитывать общим коэффициентом полезного действия  n общ  .

Величина  nобщ снижается  в основном  с  увеличением потерь вспомогательного хода при возрастании скорости.  Поэтому для приводов главного движения желательно, чтобы во всем диапазоне  Rn обеспечивалось постоянство передаваемой мощности. Потребляемая на  резание мощность называется эффективной мощностью (Nе), которая выступает в качестве полезной нагрузки. Она связана с крутящим моментом  на шпинделе Мшп

        Исходя из условий полного использования мощности электродвигателя,  определяем крутящие моменты Mi на каждом валу коробки скоростей.

Крутящий момент на валу электродвигателя определяется по формуле:

где  Мэд. – крутящий момент на валу электродвигателя ;

N – мощность электродвигателя (кВт);

nэд. – обороты вала электродвигателя (об/мин);

Крутящий момент на реверсивном валу (нулевой вал I0) определяется по формуле:

где  М0 – момент на реверсивном валу (I0), ;

Мэд. – крутящий момент на валу электродвигателя ;

ip – передаточное отношение ременной передачи

 - КПД ременной передачи, ;

 - КПД подшипника, ;

 - КПД зубчатой передачи, .

Определим крутящие моменты на валах коробки скоростей:

где Мi. – крутящий момент на данномом валу ;

Мi-1 – крутящий момент на предыдущем валу ;

Ii – передаточное отношение зубчатой пары;

 - КПД подшипников качения, ;

 - КПД зубчатой передачи, .

6.3 Предварительный расчет диаметров валов и шпинделя

Т.к. основные размеры коробки скоростей ещё не определены (т.е. опоры, расстояние между ними и т.п.) и следовательно нет возможности определить изгибающие моменты, поэтому расчет валов можно лишь вести приближенно, а именно на кручение по формуле:

где Мi. –  крутящий момент на i-ом валу :

 - допустимое напряжение при кручении:

По конструктивным соображениям полученные значения диаметров валов округляем до ближайших стандартных значений по ГОСТ 6636-84. Вал I0 является шпоночным, для него выбираем диаметр 24 мм; вал I – шлицевой для него выбираем диаметр 23 мм; для лицевого вала II диаметр выбираем равный  23мм; для шпоночного вала III выбираем диаметр 60 мм.

6.4 Расчет модулей и параметров зубчатых  передач

Зубчатые колеса являются основным видом передач коробок скоростей, и от их габаритов и качества выполнения во многом зависят  размеры  и эксплуатационные характеристики  всей коробки скоростей. Для определения модуля зубчатых колес будем пользоваться формулой:

где mi – модуль i-той группы;

Km – коэффициент прямозубых колес т=14);

Mkpi – крутящий момент на данном валу;

- коэффициент учитывающий неравномерность нагрузки по длине зуба ;

YF – коэффициент учитывающий число зубьев шестерни (YF=3.5);

Zi – min число зубьев шестерни данной группы;

 - коэффициент ширины зуба ;

 - допустимое напряжение материала

После определения модулей рассчитываем геометрические параметры зубчатой передачи. Определяем межосевое расстояние в каждой группе передач, определяем делительный диаметр зубчатых колес, определяем диаметры вершин зубьев и диаметры впадин.

Межосевое расстояние определяется по формуле:

где Ai – межосевое расстояние данной группы;

mi– модуль данной группы;

Zi1,Zi2– число зубьев данной группы.

Рис. 6.1 Геометрические параметры зубчатого колеса

где,

zi числа зубьев зубчатых колёс коробки скоростей;

di делительный диаметр зубчатого колеса данной группы;

dai диаметр вершин зубьев данной группы;

dfi диаметр впадин зубьев данной группы;

bi ширина зубчатого венца данной группы;

lст длина ступицы;

dст диаметр ступицы;

S – ширина торцов зубчатого венца;

Делительный диаметр определяется по формуле:  ,

Похожие материалы

Информация о работе