5 Расчет валов привода станка

5.1 Особенность расчета валов коробок передач

Расчет валов коробок скоростей и подач имеет специфические особенности, обусловленные конструктивным и кинематическим их исполнением.

5.1.1. В коробках скоростей и подач валы передают различные крутящие моменты в зависимости от передаточных отношений зубчатых колес, вводимых в зацеплением путем осевого перемещения или включаемых с помощью электромагнитных муфт. Поэтому составляется несколько расчетных схем при различных вариантах включений зубчатых колес и устанавливаются случаи с наибольшими нагрузками на опоры и наибольшими изгибающими моментами на валах.

5.1.2. Валы коробок скоростей и подач часто располагаются в разных плоскостях, поэтому для составления расчетных схем необходимо иметь их поперечную компоновку(свертку), на которой устанавливаются положения зацеплений зубчатых колес и направления сил в этих зацеплениях. В общем случае плоскости действия нагрузок для различных валов не совпадают, в связи с этим при расчетах все силы, действующие на валы со стороны различных передач, выражаются через их проекции на две взаимно перпендикулярные плоскости. Реакции опор и изгибающие моменты определяются геометрическим суммированием результатов их расчетов, полученных отдельно для этих плоскостей.

5.1.3. Увеличенная длина валов коробок скоростей и подач, обусловленная наличием блоков зубчатых колес или электромагнитных муфт, необходимых для переключения, влияет на жесткость, уменьшая ее. Недостаточная жесткость валов нарушает нормальную работу зубчатых передач, подшипников, вызывает вибрации, понижает точность обработки на станках. Поэтому производятся расчеты валов на жесткость с целью обеспечения деформаций в допустимых пределах при заданных нагрузках.

5.2 Проектировочный расчет валов

В результате проектировочного расчета определяются, ориентировочные значения диаметров валов. Этот расчет ведется только на кручение по известному крутящему моменту передаваемому валом. При проектировочном расчете определяется диаметр выходного конца вала (принимая ) по формуле , где Т – расчетный крутящий момент в Н·М, - допускаемое напряжение на кручение в МПа. Остальные диаметры вала принимаются, изменяя на 2…5 мм каждую последующую ступень. Полученные диаметры валов под подшипники качения должны соответствовать значениям: 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; и т.д. а диаметры валов, на которые посажены зубчатые колеса, муфты, шкивы, и т.п. -20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100 и т.д.

5.3 Проверочный расчет на статическую прочность

При проверочном расчете определяется диаметр наиболее нагруженного сечения вала по эквивалентному моменту. Для этого необходимо знать расположение валов на свертке, нагрузки, действующие на них, расстояния между подшипниками и сидящими на валу зубчатыми колесами, муфтами и т.д. и установить, при каких включениях зубчатых колес на валы действуют наибольшие изгибающие моменты, а на опоры - наибольшие силы. Расчетная схема принимается на основании анализа реакций опор и изгибающих моментов при различных включениях зубчатых колес либо муфт. Диаметр вала в рассчитываемом сечении определяется по наибольшему эквивалентному моменту по формуле , где - эквивалентный момент в Н·М; - допускаемое напряжении при изгибе, принимаемое 50…60МПа. Установленные ранее диаметры вала анализируются и при необходимости производиться их корректировка.

Проверочный расчет по эквивалентному моменту трудоемкий и производиться только для наиболее нагруженных валов.