5. Определение расчетных нагрузок

Разработав (эскизно) конструкцию КС, можно вычислить расчетные нагрузки, необходимые для проверки прочности элементов привода. Для этого предварительно определим КПД привода.

6. Расчет мощности холостого хода и кпд привода

Мощность холостого хода N_ХХ на данной ступени скорости определяется по приближенной зависимости

[кВт],

где:

k=30…50 – коэффициент, зависящий от качества изготовления и вязкости масла;

d_СР – средний диаметр шеек под подшипник всех валов, кроме шпинделя, см;

d_Ш – диаметр шеек шпинделя, см;

n_i – сумма частот вращения всех валов, кроме шпинделя, мин^-1;

n_Ш – частота вращения шпинделя, мин^-1;

k_Ш – коэффициент, зависящий от типа шпиндельных опор; для опор качения k_Ш=1,5.

При курсовом проектировании потери холостого хода определяем для максимальной частоты вращения шпинделя и в расчетной точке.

При максимальной частоте вращения шпинделя n_max=4000 мин^-1 с учетом уточненных величин передаточных отношений найдем частоты вращения валов I и II (см. рис. 3.2. и п.4.2.)

;

.

Из конструкции диаметры валов d_СР=6см, d_Ш=10см.

Тогда

.

Для расчетной точки (соответствующей номинальной частоте вращения двигателя и низшему диапазону регулирования, когда мощность и момент на шпинделе имеют максимальные величины, см. п.3, рис.3.2 и 3.3) – частоты вращения валов составят

n₁= =950мин^-1;

n₂= n₁ i₁=9500,625=593мин^-1;

n_ш= n₁ i₁ i₂=9500,6250,317=189мин^-1.

Тогда

.

Коэффициент полезного действия  на данной ступени скорости определяется по формуле

где: N - мощность двигателя на данной ступени скорости

_м – нагрузочный КПД муфты _м =0,95…1,0;

_зп – нагрузочный КПД зубчатой передачи; для высокоточных закрытых передач главных приводов _зп =0,99;

_пк – нагрузочный КПД подшипников; _пк =0,995;

a, b – количество зубчатых передач и подшипников, работающих на данной ступени скорости – а=2, b=11.

При максимальной частоте вращения

⁴⁰⁰⁰ = .

Для расчетной точки

^р = .

В дипломном проекте следует определить значения КПД для всего ряда частот вращения шпинделя и корректировать реализуемые нагрузочные характеристики (рис.3.3) с учетом уточненных величин передаточных отношений и КПД. Это необходимо для указания в технической характеристике станка эффективной мощности и крутящего момента при каждой частоте вращения шпинделя.

6. Определение расчетных частот вращения и моментов на валах для расчета на прочность

За расчетную частоту вращения шпинделя принимается частота, на которой на шпиндель передаются наибольшая мощность и наибольший крутящий момент (в нашем примере на рис.3.3 n_р=190мин^-1). Как правило, она соответствует номинальной частоте вращения двигателя и низшему диапазону регулирования – см. рис.3.2., лучи 1и 2.

Частоты вращения валов для расчетов кинематической цепи в низшем диапазоне регулирования определены выше в п.6.1. и составляют

n₁= n^н_дв=950мин^-1;

n₂=593мин^-1;

n₃=n^p_ш=189мин^-1.

Расчетные моменты на валах и шпинделе (см. рис.3.2.,3.3.) корректируем с учетом уточненных величин передаточных отношений (п.4.) и КПД (п.6.1.):

М₁=М^н_дв=100Нм;

,

где _1-2 – КПД между валами 1 и 2. _1-2 =_ЗП²_ПК=0,99∙0,995²=0,98;

.