3.3 Проверка соответствия расчетных чисел оборотов шпинделя их нормализованным значениям

Для проверки составим уравнение кинематического баланса и определим отклонения расчетных значений от нормализованных по формуле:

где n_н – нормализованные числа оборотов, об/мин;

n_р – расчетные числа оборотов, мм/об.

Допустимое отклонение определяем по формуле:

Составим уравнения кинематического баланса и определим отклонения чисел оборотов:

4. Динамический расчет станка

4.1 Проектировочный расчет валов

Определим мощность на всех валах по формуле:

кВт

где N_шп- мощность передаваемая шпинделем, кВт;

- КПД участка цепи от шпинделя до рассчитываемого вала.

Таким образом:

кВт кВт;

кВт кВт;

кВт кВт;

кВт кВт.

Крутящий момент на рассчитываемом валу определяется по формуле:

Н*м

где - передаваемая валом мощность, кВт;

- расчетная частота вращения вала об/мин, которая для последнего вала шпинделя определяется по формуле об/мин.

Для других валов расчетную частоту вращения можно определить по графику частот вращения исходя из n_р.

Получаем: об/мин; об/мин; об/мин.

Крутящие моменты на валах: Нм; Нм; Нм; Нм.

Приблизительно можно определить диаметры валов по формуле:

мм.

где - крутящий момент на рассчитываемом валу, Нм;

- допускаемое напряжение при кручении, мПа.

Значение в пределах от 20 до 30 мПа. Примем мПа.

Тогда диаметры валов: мм; мм; мм; мм.

Найденные расчетные диаметры валов округляют до нормализованных диаметров гладких и шлицевых валов по ГОСТ6636-69:

мм; мм; мм; мм.

4.2 Расчет зубчатых передач

4.2.1 Проектировочный расчет зубчатого колеса

Произведем расчет зубчатого колеса на выходном валу, для этого возьмем шестерню с числом зубьев z=38.

Выбираем материал зубчатых колес сталь 12ХН3А с цементацией и закалкой до HRC 56…62 и последующей шлифовкой характеристики стали приведены в табл. 1.

Таблица 1

Механические свойства стали 12ХН3А

Марка стали	Термообработка	Механические характеристики, мПа			Твердость, HRC
12ХН3А	Цементация с двойной закалкой	1000	850	500	58…63

Ориентировочно минимально допустимое значение модуля вычисляем по формуле:

мм.

- вспомогательный коэффициент, ;

- крутящий момент на шестерне, Нм;

- число зубьев шестерни, ;

- отношение ширины венца к начальному диаметру шестерни, ;

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки, ;

- допускаемое изгибное напряжение, мПа.

Подставив, в формулу получаем:

мм.

Полученный модуль округляем до ближайшего стандартного m=2 мм.

4.2.2 Расчет на контактную выносливость рабочих поверхностей зубьев

Выполним проверочный расчет для передачи 76/38 с колесом z=38 на выходном валу шпинделя.

Действующие в передаче контактные напряжения определяем по формуле:

мПа

где - контактные напряжения, мПа;

- коэффициент, зависящий от угла наклона зубьев, ;

- коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных колес, для стальных колес ;

- коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий ;

- удельная расчетная сила, ;

- начальный диаметр шестерни, мм;

- передаточное отношение, ;

- допускаемое контактное напряжение, мПа. Выбираем материал зубчатых колес сталь 12ХН3А с цементацией и закалкой до HRC 56…62 и последующей шлифовкой, при таких условиях мПа.

Подставив, в формулу получаем:

мПа.

793 мПа 850 мПа.

Условие выносливости выполняется.