3. Разработка графика частот вращения

График частот вращения представляет собой аналог структурной сетки, в котором вместо ступеней выступают соответствующие этим ступеням частоты вращения. Так как мощность при передаче с вала на вал коробки скоростей сохраняется (с учётом механических потерь), то, исходя из определения мощности вращающегося тела,

T – крутящий момент на валу;

ω – угловая скорость вала.

для уменьшения нагрузки на валы, следует создать максимальную редукцию при передаче вращения от вала двигателя к шпинделю.

Максимальной частоте вращения шпинделя в 1600 оборотов в минуту хорошо соответствует двигатель с фактической скоростью в 1440 оборотов в минуту.

Рисунок 2 – график частот вращения

Для коробок скоростей допустимыми являются передаточные отношения от одной четвёртой до двух.

;

.

4. Расчёт чисел зубьев в передачах

Числа зубьев шестерён определяются исходя из передаточных отношений в каждой группе передач. Для удобства расчёта сумма чисел зубьев каждой передаче в группе передач должна быть одинакова. Сумма чисел зубьев в каждой передаче должна лежать в диапазоне 60...120.

– минимальное число зубьев в группе P₁;

;

;

;

;

;

;

– минимальное число зубьев в группе P₂;

;

;

;

;

;

;

– минимальное число зубьев в группе P₃;

;

;

;

;

;

.

5. Составление уравнений кинематического баланса

Уравнения кинематического баланса представляют собой выражения, связывающие частоты вращения приводящего вала двигателя и приводимого шпинделя кинематическими передачами.

Допустимая погрешность частот вращения шпинделя зависит от знаменателя геометрического ряда.

[Δn] – допустимая погрешность частот вращения шпинделя.

.

Δn – погрешность частот вращения шпинделя.

i₀ – передаточное отношение ремённой передачи.

η – коэффициент проскальзывания ремённой передачи.

;

;

;

.

Таблица 3 – Уравнения кинематического баланса

Уравнения кинематического баланса	n, об/мин
	nр	nн
.	31,3	31,5	-0,663
.	39,6	40	-1,072
.	49,2	50	-1,621
.	62,6	63	-0,663
.	79,2	80	-1,072
.	98,4	100	-1,621
.	125	125	0,136
.	158	160	-1,072
.	197	200	-1,621
.	250	250	0,136

Продолжение таблицы 3

.	317	315	0,508
.	394	400	-1,621
.	501	500	0,136
.	633	630	0,508
.	787	800	-1,621
.	1001	1000	0,136
.	1266	1250	1,297
.	1574	1600	-1,621

6. Разработка кинематической схемы привода

На кинематической схеме условными обозначениями вычерчиваются все элементы, непосредственно участвующие в передаче движения от вала двигателя к шпинделю.

Схема разрабатывается в соответствии с ГОСТ 2.770-68.

Рисунок 3 – Кинематическая схема привода главного движения

2. Энергетический расчёт привода

Энергетический расчёт привода заключается в определении его энергетических характеристик, удовлетворяющих требуемому закону движения. В энергетический расчёт входят: определение мощностей, крутящих моментов на каждом валу, частот вращения каждого вала, потерь в каждом механическом элементе привода.

1. Определение коэффициента полезного действия передач привода

Коэффициент полезного действия представляет собой отношение полезной полученной энергии к затраченной энергии.

η_пр – суммарный КПД привода;

η_цп – КПД зубчатой цилиндрической передачи;

η_кп – КПД зубчатой конической передачи;

η_рп – КПД ремённой передачи;

η_пп – КПД пары подшипников качения.

.

2. Расчёт моментов сил, мощностей на валах и частот вращения валов

N_i – мощность на текущем валу;

N_i-1 – мощность на предыдущем валу;

η_i,i-1 – КПД передачи между текущим и предыдущем валами.

3. Определение расчётной ступени привода

Согласно данным ЭНИМСа в расчёте коробки скоростей универсальных станков следует учитывать первое значение второй четверти снизу диапазона регулирования скоростей коробки. Для коробки скоростей с восемнадцатью ступенями расчётной будет являться пятая ступень.

Рисунок 4 – Расчётная ступень привода на графике частот вращения

Допустимость усталостного расчёта по не самой нагруженной ступени объясняется тем, что основную часть времени станок работает на средних скоростях. Нижние ступени можно рассматривать как кратковременные перегрузки.