Расчет многошпиндельной сверлильной головки

1. Выбор режимов резания для сверла

По справочнику найдем величину подачи и скорости резания для сверления алюминиевого сплава D=5мм

Число оборотов режущего инструмента

2. Определение силы подачи, крутящего момента и потребной мощности

Определим силу подачи по данным режимам сверления

,где

-коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал

=24

-показате6ли степени

Определим крутящий момент

=20

Мощность, необходимая для сверления

Мощность, потребляемая головкой

, где

к=3- количество инструментов

-к.п.д. головки (0,8-0,9)

Мощность станка

=0,8

Суммарная мощность, потребляемая всеми инструментами, не должна превышать приведенной мощности станка

3. Определение передаточного числа

Данный механизм относится к типу мультипликатора, т.к. частота вращения на выходе больше частоты вращения на входе.

Передаточное число определяется как отношение числа оборотов шпинделя станка к числу оборотов инструмента.

Число оборотов шпинделя станка подбирается из ступеней ряда скоростей станка.

4. Определение величины подачи шпинделя станка

Подача шпинделя станка определяется из условия равенства минутных подач шпинделя станка и режущего инструмента

откуда

5. Определение размеров ведущего и ведомого колес

Данный механизм относится к типу мультипликатор, т.к. число оборотов на выходе больше числа оборотов на входе.

Выразим передаточное отношение через угловые скорости ведущего и ведомого колес

Окружная скорость колес

Выразим через : . Данное выражение подставим в формулу скорости

Т.к. , то отсюда выразим

В формулу передаточного отношения в место подставим полученное выражение

Через выразим число зубьев соответствующих колес:

Передаточное отношение будет иметь вид

Отсюда :

по конструктивным соображениям число зубьев выбираем равным 27

Ориентировочное значение модуля ведущего и ведомого колес:

По ряду стандартных значений модуля выбираем:1

Делительный диаметр:

Диаметр вершин зубьев:

Диаметр впадин зубьев:

Определим ширину ведомого колеса:

-коэффициент ширины

Ширина ведущего колеса на 2…3 мм больше

6. Выбор материала колес, определение допускаемых напряжений

Выбираем для зубчатых колес сталь 40Х улучшенную твердостью НВ 230(нарезание зубьев после окончательной термической обработки)

Допускаемое контактное напряжение

-предел длительной выносливости

=1,1- коэффициент безопасности

=1- коэффициент долговечности

Допускаемое напряжение изгиба:

=1,75

=1

Из условия усталости поверхностного слоя материала профиля зубьев модуль:

z – число зубьев колеса

i – передаточное отношение

=11- отношение ширины колеса к модулю

y =4,16– коэффициент формы зуба

-коэффициент скорости

Из условия прочности зуба на изгиб модуль:

Ранее выбранный модуль больше, чем и ,то, следовательно, он удовлетворяет заданным условиям и по контактным напряжениям и по напряжениям изгиба.

7. Расчет валов головки

Валы для зубчатых колес рассчитывают на прочность и на жесткость из условия нормальной работы зубчатых колес, подшипников. При расчете на жесткость диаметры валов получаются больше, чем при расчете на прочность. Поэтому в основном работают при малых напряжениях.

На прочность валы рассчитывают по формуле:

- допускаемое напряжение

Для стали 40Х

- изгибающий момент в опасном сечении

- крутящий момент в опасном сечении

= 15…20 МПа

W= – момент сопротивления в опасном сечении в

Диаметр в опасном сечении 10 мм

Найдем изгибающий момент:

Сила возникающая в зацеплении :

,

Окружная составляющая силы находится по следующей формуле

Радиальная составляющая:

Максимальный крутящий момент на входе:

а)

б)

Наибольший изгибающий момент

Под действием внешних сил валы подвергаются упругим деформациям изгиба и кручения. При расчете вала на жесткость определяют угол наклона в расчетном сечении по формуле

L – расстояние между опорами в см

d – диаметр вала в см

=0.1

=0,01-коэффициенты

Прогиб в опасном сечении вала

Расчетные величины угла наклона и прогиба не должны быть больше допускаемых.

Максимальный допустимый прогиб вала можно принимать равным 0,0001-0,0005 длины между опорами или 0,01-0,03 модуля зубчатых колес, а наибольшие углы наклона вала в его опорах – примерно 0,001 рад.