Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Металлорежущие станки», страница 15

Крутящие моменты определяются только для такой ступени частоты вращения, при которой эти моменты имеют наибольшее значение. За такую ступень принимают частоту вращения ведомого вала, при которой обеспечивается использование полной мощности электродвигателя.

Крутящий момент на валу электродвигателя зависит от его мощности и частоты вращения

, Нм                            (59)

где  N– мощность электродвигателя, кВт;

        n – частота вращения, об/мин.

Общий КПД находят из соотношения

,                                  (60)

где Jp, Jз, Jn –	среднее  значение  КПД  ременных  передач, зубчатых передач,  подшипников;
а, b, с –	количество  соответствующих элементов.

Среднее значения КПД приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Среднее  значения КПД

Элементы привода	Среднее значение КПД
Ременные передачи Jp: с плоским ремнем с клиновым ремнем	0,98 0,97
Зубчатые передачи  J3: цилиндрические с прямым зубом цилиндрические с винтовым зубом конические червячные	0,99 0,98 0,97 ℓgλ / tg (λ + φ)*
подшипники  Jn: качения скольжения	0,995 0,98

*λ – угол подъема витка червяка по делительному диаметру;

  φ – угол трения.

Передаточные отношения i_i принимают по графику чисел оборотов.

В приводах подач, в которых движение заимствуется от привода главного движения, крутящие моменты определяют, начиная с последнего ведомого вала

                                        (61)

где Мк –	крутящий  момент  на  валу  конечного  звена кинематической цепи, Н.м;
Р –	тяговое  усилие,   необходимое   для   преодоления  сил полезного сопротивления и потерь, Н;
Н –	ход  кинематической пары, преобразующей вращательное движение в поступательное, м.

Тяговое усилие определяется следующим равенством:

                         (62)

где  Рх –	составляющая силы резания, действующая в направлении подачи, Н;
К –	коэффициент, учитывающий влияние опрокидывающего момента, возникающего   вследствие  несимметричного   приложения  силы  подачи;
F –	сила трения в направляющих, Н;
G –	вес движущихся частей, кг;
q –	ускорение силы тяжести.

Произведение G^.q представляет собой силу тяжести (Н) и учитывается лишь в станках, имеющих вертикальную подачу.

Исходные данные для определения сил трения и значения коэффициента  К приведены в таблице 8.

Таблица  8 – Исходные  данные для определения сил трения и коэффициента К

Наименование	Расчетная формула	f	К
Суппорты токарных станков призматических и комбинированными направляющими		0,15...0,18	1,15
Суппорты и столы станков с прямоугольными направляющими		0,15	1,10
Столы фрезерных станков с направляющими в форме ласточкина хвоста		0,20	1,40
Пиноли сверлильных станков		0,15	1,10

М_р – крутящий  момент от сил резания, Нм

  f  –  коэффициент трения;

d –  диаметр шпинделя, м.

Крутящие моменты на предшествующих валах определяются соотношением

                                 (63)

Определение модулей зацепления зубчатых передач. Предварительно диаметры валов определяют из условия их нагружения только крутящим моментом

                                        (64)

где  d–	расчетный диаметр вала, мм;
Мк –	крутящий момент на валу, Н мм;
[τ] –	пониженное допускаемое напряжение при кручении, Н/мм2.

Для валов из стали 35, 40, 45 допускаемое напряжение при кручении принимают  [τ] = 20...30 Н/мм².

Определение    модулей   зацепления   зубчатых   передач. В   металлургических  станках  широкое  распространение  получили  групповые  передачи,  когда  между  ведущим   и ведомым   валом  расположены  не одна,  а  несколько  зубчатых   передач  с  разными   передаточными  отношениями,  которые  должны  быть  выдержаны  в  пределах  достаточно  «жесткого»  допуска.

На  первом  этапе  выполняют  проектировочный  расчет  на  выносливость  зубьев  только  при  изгибе  и  находят  лишь  ориентировочное  значение  модуля  зацепления. Для  этого  используют  зависимость

                       (65)

где  m –	модуль зацепления, мм;
Кm –	вспомогательный коэффициент (для прямозубых передач Кm = 14);
Мki –	крутящий  момент  (исходная  расчетная нагрузка) на i-ом ведущем  валу,  Нм;
КF –	коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки по ширине  зубчатого венца;
Z1i –	число зубьев i-го ведущего колеса;
Ψbd –	коэффициент, учитывающий отношение ширины зубчатого колеса к его делительному диаметру;
JF –	коэффициент формы зуба;
[G]F –	допускаемые напряжения при изгибе, МПа.

Входящие в выражение (65) величины определяют следующим образом.

Коэффициент  Ψ_bd  определяется из условия, что ширина зубчатого венца в станочных передачах обычно находится в пределах

                                                (66)

Коэффициент  K_F зависит от величины коэффициента Ψ_bd и схемы расположения зубчатых передач.

Коэффициент J_F зависит от числа зубьев зубчатого колеса Z_i и коэффициента смещения Х.           

Коэффициенты К_F  и  J_F  определяют по графикам, приведенным в специальной литературе или по следующим эмпирическим зависимостям.

     (НВ < 350)                 (67)    

     (НВ >350)                  (68)

         (69)

Допускаемые напряжения при изгибе [σ]_F  зависят  от материала зубчатого колеса, вида термообработки, условий работы и некоторых других факторов и определяется из соотношения