5.3. Определение нагрузки на привод

Важнейшей характеристикой главного привода с бесступенчатым регули­рованием скорости является номинальный расчетный крутящий момент на шпинделе , принимаемый за исходную нагрузку при расчете передач на усталостную прочность. Значение (Н-м) задается в исходных данных или определяется по приближенным эмпирическим зависимостям. Для главно­го привода токарных станков

где коэффициент, учитывающий силу резания; коэффициент, учитывающий колебания силы резания, зависящие от типа соединения привода со шпинделем или шпиндельной бабкой; наибольший диаметр обрабатываемой на станке заготовки, м.

Значения С_г для универсальных токарных станков с ЧПУ, предназначен­ных для обработки легированных и углеродистых сталей твердосплавными резцами:

Для главных приводов полуавтоматов с ЧПУ эти значения С следует уве­личить в 1,2-1 Д5 раза.

Если шпиндельная бабка соединена с редуктором или автоматической коробкой скоростей ременной передачей, .Для других конструкций

Для главного привода токарно-карусельных станков

При проектировании главного привода фрезерных, сверлильно-фрезерных и сверлильно-фрезерно-расточных станков за расчетную нагрузку принимают крутящий момент (Н-м) на шпинделе при обработке твердосплавной торце­вой фрезой:

где коэффициент, учитывающий удельный крутящий момент (табл. 5.2); глубина резания, мм; подача на зуб, мм/зуб ( t и S соответствуют предельному для данного станка сечению среза); число зубьев торцевой твердосплавной фрезы максимального диаметра; — коэффициент динамической нагрузки при фрезеровании (большие значения используются при меньших диаметрах фрезы) .

5. 4. Рекомендации по конструированию приводов

Определение коэффициента полезного действия привода. Коэффициент полезного действия механической системы привода с двигателем постоянного тока в зоне регулирования с постоянным моментом определяется по зависи­мости

где доля использования номинальной мощности Р двигателя; и текущая и номинальная частоты вращения двигателя.

Коэффициент полезного действия в зоне регулирования с постоянной мощностью определяется по зависимости (4 3) .

Расчетные нагрузки на элементы привода. Номинальный расчетный мо­мент на шпинделе представляет собой наибольшую длительно действую­щую нагрузку. Исходя из и кинематических связей, определяют расчет­ный момент на каждом ;-м элементе привода (на валах, в ременных передачах и т.д.) .Используя моменты производят расчет элементов привода на выносливость.

Так как входные элементы главного привода — первый вал автоматичес­кой коробки скоростей, зубчатые передачи между первым и следующим ва­лом - подвержены значительным перегрузкам, расчет их на выносливость про­изводят с использованием расчетного момента (1,3...1,5) [81].

Шпиндельный узел и патрон рекомендуется рассчитывать, исходя из мо­мента, в 3—4 раза превосходящего

Чтобы учесть динамические нагрузки при переходных процессах, (при пус­ке и торможении), а также кратковременные перегрузки в процессе резания, выполняют расчет передач и деталей на малоцикловую или ударно-цикловую прочность. При этом элементы, связанные с первым валом автоматической коробки скоростей, следует рассчитывать с использованием момента, равного контрольному моменту находящихся на нем электромагнитных муфт, но не превосходящего. Число циклов действующей нагрузки принимают равным 10⁵. Элементы, находящиеся в шпиндельной бабке или на по­следнем валу автоматической коробки скоростей, рекомендуется рассчиты­вать, исходя из момента , где частота вращения первого вала коробки скоростей, об/мин; частота вращения рассчитываемого эле­мента, об/мин. При этом расчетный момент М берут меньше и число циклов действующей нагрузки равным 10^s.