6.2.3 Пример расчёта поликлиновой передачи станка модели сф68пф4

В кинематической цепи коробки скоростей (шпиндельной бабки) проектируемого станка (на базе модели СФ68ПФ4) от двигателя ВЭМ130 ТЗ-13М-86 к ведущему валу І шпиндельной бабки используется ременная передача с поликлиновым ремнём.

В станке прототипе модели СФ68ПФ4, ввиду повышения верхнего предела частоты вращения n до 4000 об/мин. и диапазонов регулирования шпинделя R_ш=25 и двигателя R_д=5,13 на первой ступени используется поликлиновая передача повышающего типа (по принципу мультиплекса).

Исходные данные

P = 7,5 – передаваемая мощность электродвигателя, кВт;

n=975 – номинальная частота вращения электродвигателя, мин^-1;

n₁ = 1248 мин^-1 – частота вращения вала 1 шпиндельной бабки;

u_тр = n/ n₁ = 975/1248 = 0,78125 – требуемое передаточное отношение.

Межосевое расстояние a=400мм (задается из конструктивных соображений).

Расчет выполняется в двух режимах – односменном и двухсменном.

1) Выбор сечения ремня

Для передаваемой мощности Р=7,5 кВт и номинальной частоты вращения n=975мин^-1 в соответствии с рис. 6.2.2 рекомендуется выбирать ремень сечением ’’Л’’, для которого диапазон диаметров ведущего шкива изменяется от 100 до 180 мм.

Основные размеры поликлинового ремня сечения ’’Л’’ ( табл. 6.2.1):

t=4,8 мм; H=9,5 мм; мм; ; .

Предельные расчетные длины мм

Число ребер: рекомендуемое – 4…20; допускаемое – 50.

Масса 1 м длины ремня с 10 ребрами кг/м.

2. Определение крутящего момента

Н м.

2. Ориентировочный диаметр ведущего шкива (мм) поликлиновой передачи при величине момента Н м.

мм.

Вместе с тем, целесообразно в заданных габаритах принимать d₁ возможно большим, поэтому выбираем из стандартного ряда d₁=160 мм.

Так как рассчитываемая передача является повышающей (d₁>d₂), сравнение с d_max проводится не d₂, а d₁:

d₁=160 мм < d_max = 800 мм.

2. Определение диаметра ведомого шкива

Для повышающих передач

мм,

Принимаем мм.

Уточняем передаточное число

Погрешность передаточного числа

Что меньше допустимых Δu = 4%, поэтому диаметры шкивов d₁ =160 мм и d₂ = 125мм оставляем без изменений.

В последующих расчетах необходимо использовать фактическое передаточное число, то есть

u = 0,79717.

2. Определение скорости ремня

м/с,

что меньше V_max = 35 м/с.

2. Определение расчетной длины ремня

По табл. 6.2.3 принимаем стандартную длину L_p =1250 мм.

Стандартное обозначение ремня:

Ремень поликлиновой 12Л - 1250 ТУ 2563-040-70453527-2004.

7) Определение уточненного межосевого расстояния.

8) Рекомендуемый диапазон межосевых расстояний поликлиновой передачи: наименьшее допускаемое межосевое расстояние

мм.

наибольшее допускаемое межосевое расстояние.

мм,

Принятое межосевое расстояние а ≈400мм находится в требуемом диапазоне:

.

9. Определение углов обхвата ремнем ведущего (большего) шкива и ведомого (малого) шкива .

Здесь следует обратить внимание на следующее. В п. 6.2.1 расчетные зависимости для и даны для наиболее распространенного случая в силовых приводах, когда ременная передача является понижающей, то есть d₁ < d₂. В излагаемом расчете поликлиновой передачи станка СФ68ПФ4 рассматривается повышающая ременная передача, то есть d₁ >d₂. Поэтому формулы для и как бы меняют индексы: в берется знак «+», а в подставляется знак « - ».

.

.

Для данной передачи с поликлиновым ремнем условие , (i = 1,2) выполняется.

10) Определение числа пробегов ремня ν, с^-1

ν= .

Условие ν ≤ [ ν ] = 12 с^-1 выполняется.

11) Определение допускаемой мощности (кВт), на поликлиновой ремень с 10 ребрами при заданных условиях работы

,

где – мощность, передаваемая поликлиновым ремнем с 10 ребрами (табл. 6.2.4).

При сечении ремня Л, скорости ремня м/с и расчетном диаметре ведущего шкива мм рекомендуется принимать кВт (получено с использованием линейной интерполяции).

При (шкив с d₁ =160 мм):

При (шкив с d₂ =125 мм):

.

Анализ формулы для С_α показывает, что его значение всегда будет меньше для малого шкива (в данном случае для d₂ = 125 мм). Поэтому дальнейшие расчеты ведутся только для С_α = С_α(min) = 0,995,поскольку при этом допускаемая мощность [P] также будет наименьшей.

Коэффициент C_L в соответствии с табл. 6.2.6 при

принимает значение C_L = 0,96.

Коэффициент режима работы C_p принимает следующие значения: для фрезерных станков при двухсменной работе C_p =0,68, а при односменной работе C_p =0,78 (табл. 6.2.8).

Коэффициент C_и в соответствии с табл. 6.2.7 принимает значение C_и = 0,37;

(u' = 1/u = 1/0,79719 ≈ 1,25).

Допускаемая мощность принимает значение, кВт:

= (9,8∙0,995∙0,96+0,37)∙0,78 = 7,59 кВт – при односменной работе;

= (9,8∙0,995∙0,96+0,37)∙0,68 = 6,62 кВт – при двухсменной работе.

12) Определение числа ребер поликлинового ремня

– при односменной работе.

– при двухсменной работе.

Принимаем число ребер .

В данном случае можно было принять , так как это целое число лишь незначительно уступает большему из двух расчетных чисел . Однако, с учетом рекомендации по выбору числа ребер ремня (желательно четное) принята большая величина . Это несколько увеличивает ширину шкивов, но дает прирост долговечности поликлинового ремня.

13. Определение силы предварительного натяжения поликлинового ремня с числом ребер

Окружная сила на шкивах F_t , (Н):

F_t =

Сила предварительного натяжения ремня F₀ (Н):

13. Определение сил натяжения ведущей ветви и ведомой ветвей

13. Определение силы давления ремней на валы

здесь γ≈ 180^о – α₂ = 180^о – 175^о = 5^о - угол между ветвями ремня.

Сравнение найденного Q с его приближенным значением

Q' ≈2·F₀·sin = 2·755,8·sin ≈ 1510 (Н)

показывает, что Q' дает завышенное давление ремня на вал (примерно на 8,9 %).

16) Определение допускаемого полезного напряжения в ремне.

Значения и взяты соответственно из табл. 6.2.11 и 6.2.12 (с округлением). Величина коэффициента была определена ранее в п. 11.

Напряжение найдено по табл. 6.2.9, используя линейную интерполяцию между = 3,65 МПа и =3,21 МПа, которые соответствуют скоростям ремня 5 и 10 (м/с) – для меньшего шкива d₂ = 125 мм. В результате искомое = 3,39 МПа.

Поправка взята из табл. 6.2.10 для u ^' = 1/u = 1/0,7971 ≈ 1,25 (использовано табличное 1,2).

=(3,39+0,18)ּ1ּ0,68ּ1=2,43 МПа.

Полученное значение [σ_F] не превышает допускаемое значение напряжение растяжения в ремне МПа. Условие статической прочности ремня выполняется.