Розрахунок та проектування приводу головного руху коробки швидкостей верстата

 6. Розрахунок та проектування приводу головного руху

 6.1 Вихідні данні та вимоги

Вихідними даними для розробки коробки швидкостей верстата є:

1.  Потужність електродвигуна _ед=4 кВт;

2.  Передаточні відношення ремінної передачі та зубчатих пар:

ремінної і_р=;

реверсивного механізма і₀=; і’₀=;

першої групи і₁=; і₂=; і₃=;

другої групи і₄=; і₅=; і₆=;

3.  Кількість валів  відповідно до кінематичної  схеми верстата 4 приведених на схемі 3.1, на стор. 10;   

4.  Кількість зубчастих коліс і кількість зубів нарізаних на них приведені в таблиці 4.1 на стор. 16;

5.  Кількість і розташування електромагнітних муфт разом з реверсивним механізмом приведені на кінематичній схемі 3.1, на стор. 10.

Коробка швидкостей повинна задовольняти ряду вимог, таких як: мінімальні розміри коробки швидкостей верстата, співвісність валів у коробці швидкостей, забезпечення необхідної потужності шпинделя верстата і забезпечення зняття теплових і інших деформацій шпинделя, за допомогою відповідних опор шпинделя, забезпечення зручності у виготовленні всіх деталей і корпуса коробки швидкостей, їхня технологічність у виготовленні, зручність в обслуговуванні, надійності і по можливості простоті й уніфікації окремих вузлів коробки швидкостей.

6.2 Розрахунок крутних моментів, діючих на валах та на   шпинделі

Після того, як зробили кінематичний розрахунок коробки швидкостей, перейдемо до силового  розрахунку, використовуємо для цього параметри електродвигуна ( - потужність)  та отримані кінематичні  і геометричні параметри коробки швидкостей.

До силового розрахунку належить перед усім визначення крутних моментів   на кожному валу коробки швидкостей, виходячи з умови повного використання потужності електродвигуна.

Крутний момент визначається по формулі:

   , де – крутний момент на і-том валу ();

- потужність електродвигуна (кВт);

 - обороти і-говалу ().

Крутний момент на валу електродвигуна визначається за формулою:

  , де - крутний момент на валу електродвигуна, ();

- потужність електродвигуна, ();

– оберти вала електродвигуна ().

Крутний момент на реверсивному валу:

  , де  - момент на реверсивному валу, ();

 – момент на валу електродвигуна, ();

 – ККД підшипника, ,

- ККД зубчатої передачі =0,93.

Крутний момент на валах коробки швидкостей визначається за формулою:       ().

 () ;

 ();

 ();

         

6.3 Попередній розрахунок діаметрів валів та   шпинделя

Тому що  основні розміри коробки швидкостей ще не визначені і отже не можливо визначити згинаючі моменти, тому розрахунок валів можна вести лише приблизно, а саме на крутіння за формулою:

  ,

 де    –діаметр і-того валу, ;

– крутний момент на і-ому валу,  ;

 –допустиме напруження при крутінні, .

;

;                                                               

;

;

Отриманні значення діаметрів валів округляємо до найближчих стандартних значень по ГОСТ 6636-84.

d₀=24(мм);

d₁=6x23x28(мм);

d₂=6x28x34(мм);

d₃=60(мм).

6.4 Розрахунокмодулів та параметрів зубчастих    передач

Зубчасті колеса є основним видом передачі  коробок швидкостей, і від їх габаритів та якості виконання залежать розміри та експлуатаційні характеристики усієї коробки швидкостей. Для визначення модуля зубчастих коліс користуємося формулою:

                                      

де - модуль і-тої групи;

      - коефіцієнт прямозубих коліс (=14);

      - крутний момент на даному валу;

 - коефіцієнт,  враховуючий                      Рис. 6.1 Геометричні параметри зубчастого колеса нерівномірність навантаження по довжині зуба ( );                                        

 - коефіцієнт , враховуючий число зубів шестірні ( );

 - коефіцієнт ширини зуба( );

 - допустиме напруження матеріалу ( ).

;

;

;

Приймаємо ; ; .

Після розрахунку модулів розраховуємо геометричні параметри зубчатої передачі. Визначаємо міжосьові відстані в кожній групі передач, визначаємо ділильний діаметр зубчастих коліс, визначаємо діаметри вершин зубців та діаметри западин відповідно за формулами:

  ,

де  - міжосьова відстань даної групи;

 - модуль даної групи;

  - число зубців даної групи.

 ;

 ;

.

Ділильний діаметр:   ,

де - ділильний діаметр зубчастого колеса даної групи;                                                                                   

      - число зубів колеса даної групи.                                              

      Діаметр вершин зубців даної групи:

,

де  -діаметр вершин зубців даної групи;

- модуль даної групи;

- коефіцієнт висоти голівки зуба ( );

      - коефіцієнт радіального зсуву вихідного контуру ( ).

      Діаметр западин зубців даної групи:

 , де   - діаметр западин зубів даної групи;

 - ділильний діаметр зубчастого колеса даної групи;

 - модуль даної групи;

 - коефіцієнт висоти голівки зуба ( = 1);

 - коефіцієнт радіального зазору  в парі вихідних контурів ( = 0,25);

 – коефіцієнт радіального зсуву вихідного контуру ( = 0).

Ширина зубчастого вінця даної групи:

 ,

де - ширина зубчастого вінця даної групи;

     - модуль даної групи.

Довжина ступиці даної групи:

,

де   - довжина ступиці (),

       - основний діаметр (діаметр вала).