10. Определяем делительные диаметры зубчатых колес по формуле
dә = mz , мм
Величиной модуля задаемся на основании чертежей узла- прототипа. В дальнейшем выбранные значения модулей необходимо проверить расчетом.
Делительные диаметры равны:
Рис. 4. Кинематическая
схема (вариант 1)
Рис. 5. Кинематическая
схема (вариант 2)
dә2 = m1 ·Z2 = 3·35= 105 , мм;
dә3 = m1 ·Z3 = 3·64= 192 , мм;
dә4 = m2 ·Z4 = 4·21= 84 , мм;
dә5 = m2 ·Z5 = 4·53= 212 , мм;
dә6 = m2 ·Z6 = 4·25= 100 , мм;
dә7 = m2 ·Z7 = 4·50= 200 , мм;
dә8 = m2 ·Z8 = 4·29= 116 , мм;
dә9 = m2 ·Z9 = 4·46= 184 , мм;
dә10 = m2 ·Z10 = 4·20= 80 , мм;
dә11 = m2 ·Z11 = 4·63= 252 , мм;
dә12 = m2 ·Z12 = 4·32= 128 , мм;
dә13 = m2 ·Z13 = 4·51= 205 , мм;
dә14 = m2 ·Z14 = 4·46= 184 , мм;
dә15 = m2 ·Z15 = 4·37= 148 , мм;
dә16 = m3 ·Z16 = 5·21= 105 , мм;
dә17 = m3 ·Z17 = 5·84= 420 , мм;
dә18 = m3 ·Z18 = 5·70= 350 , мм;
dә19 = m3 ·Z19 = 5·35= 175 , мм.
11. Определяем наибольшие окружные скорости зубчатых колес по формуле
Скорости сопряженных колес одни и те же.
В станкостроении в главных приводах используются преимущественно зубчатые колеса 7 и реже 6 степеней точности. Наибольшая допустимая окружная скорость для колес 7 степени точности 6 м/сек, для колес 6 степени точности - 1012м/сек. При выборе степени точности колес учитывают величину приведенных вращающихся масс и величину передаваемой нагрузки.
Принимаем степень точности колес 4-17- 7 ст., а колес 2, 3,18 и 19 - 6 ст,
Если необходимо уменьшить окружные скорости колес, то следует уменьшить диаметры колес или наибольшие числа оборотов промежуточных валов, изменяя график чисел оборотов. Умеренные наибольшие окружные скорости колес служат критерием правильности выбора графика чисел оборотов (его верхней части).
12. Составляем спецификацию к кинематической схеме (табл. 2)
Но-мер по схе-ме |
Число зубь-ев |
Мо-дуль, мм |
Шири-на обода, мм |
Мате-риал |
Термообра-ботка зубьев |
Твер-дость |
Наиб. окруж-ная ско-рость, м/сек |
Сте-пень точ-ности |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
2 |
35х) |
3 |
25 |
Сталь 40Х |
Закалка с нагревом ТВЧ |
HRC 48…52 |
8 |
6 ст. |
3 |
64 х) |
3 |
25 |
" |
" |
" |
8 |
6 ст. |
4 |
21 х) |
4 |
35 |
" |
" |
" |
3.5 |
7 ст. |
5 |
58 х) |
4 |
20 |
" |
" |
" |
3.5 |
7 ст. |
6 |
25 |
4 |
35 |
" |
" |
" |
4.2 |
7 ст. |
7 |
50 |
4 |
30 |
" |
" |
" |
4.2 |
7 ст. |
8 |
29 |
4 |
30 |
" |
" |
" |
4.9 |
7 ст. |
9 |
46 |
4 |
30 |
" |
" |
" |
4.9 |
7 ст. |
10 |
20 |
4 |
45 |
Сталь 18ХГТ |
Цементация и закалка |
HRC 58…62 |
2.1 |
7 ст. |
11 |
63 |
4 |
45 |
" |
" |
" |
2.1 |
7 ст. |
12 |
32 |
4 |
40 |
" |
" |
" |
3.4 |
7 ст. |
13 |
51 |
4 |
45 |
" |
" |
" |
3.4 |
7 ст. |
14 |
46 |
4 |
40 |
" |
" |
" |
4.8 |
7 ст. |
15 |
37 |
4 |
45 |
" |
" |
" |
4.8 |
7 ст. |
16 |
21 |
5 |
45 |
" |
" |
" |
3.4 |
7 ст. |
17 |
84 |
5 |
40 |
" |
" |
" |
3.4 |
7 ст. |
18 |
70 |
5 |
40 |
Сталь 40Х |
Закалка с нагревом ТВЧ |
HRC 48…52 |
11.5 |
6 ст. |
19 |
35 |
5 |
40 |
" |
" |
" |
11.5 |
6 ст. |
х) Корригированные зубчатые колеса.
Спецификацию в записке следует расположить рядом с кинематической схемой или на соседней странице. Модули, ширина, материал и термообработка колес устанавливаются в результате расчета на прочность.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЧИСЕЛ ОБОРОТОВ ШПИНДЕЛЯ
И ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ВАЛОВ ПРИВОДА ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ
За расчетное число оборотов шпинделя или вала принимается их наименьшее число оборотов, при котором передается полная мощность. При оборотах шпинделя ниже расчетного принимают, что полная мощность не используется, а работа ведется с использованием постоянного крутящего момента, соответствующего расчетному числу оборотов.
Для универсальных станков за расчетное число оборотов принимают верхнее число оборотов нижней трети скоростей шпинделя, то есть при 18-ти скоростях расчетным числом оборотов шпинделя будет шестое снизу, при 12-ти скоростях - 4 снизу и т.п.
Расчетные числа оборотов промежуточных валов определяют по графику чисел оборотов.
Определим расчетные числа оборотов шпинделя и валов привода главного движения горизонтально-фрезерного станка, рассмотренного в примере 1. По графику чисел оборотов определяем, что расчетным числом оборотов шпинделя будет n6 = 80 об/мин.
Расчетными числами оборотов остальных валов будут:
вал I: n p = 1460 об/мин;
вал II: n p = 800 об/мин;
вал III: n p = 315 об/мин;
вал IV: n p = 100 об/мин;
Расчетные числа оборотов указываем на графике чисел оборотов.
Расчетное число оборотов используется в расчетах валов, зубчатых колес и подшипников на прочность и динамическую грузоподъемность.
РАСЧЕТ КПД НА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ВАЛАХ И ШПИНДЕЛЕ
ηі = ηэ.д.· η3 · ηсм · ηп
ηэ.д. = 0,85 - КПД электродвигателя
ηм = 0,98 - КПД муфты
η3 = 0,98 - КПД зацепления зубчатой пары
ηп = 0,995 - КПД одного подшипника качения
ηI = 0,85 · 0,98 · 0,98 · 0,9952 = 0,81
ηII = ηI · 0,98 · 0,9952 = 0,78
------------------------------------------------------
ηшп = ηIV · 0,9956 = 0,70
РАСЧЕТ МОЩНОСТЕЙ НА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ВАЛАХ И ШПИНДЕЛЕ
Nі = Nдв· ηі , кВт
где Nдв - мощность электродвигателя станка, кВт.
N1 = Nдв· η1 = 11 · 0,81 = 8,91 кВт;
N2 = Nдв· η2 = 11 · 0,78 = 8,58 кВт;
-------------------------------
Nшп = Nдв· ηшп = 11 · 0,70 = 7,7 кВт.
РАСЧЕТ КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ НА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ВАЛАХ И ШПИНДЕЛЕ
Mкр.і= 9550· Ni /nрі , Н·м
где nр — расчетное число оборотов, мин -1;
Мкр.1 = 9550· N1 /nр1 = 9550 · 8,91/1460 = 58,3 Н·м
Мкр.2 = 9550· N2 /nр2 = 9550 · 8,58/800 = 102,4 Н·м
--------------------------------------------
Мкр.шп.= 9550· Nшп /nршп = 9550 · 7,7/80 = 919,2 Н·м
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДИАМЕТРОВ ВАЛОВ
Диаметры округляем до ближайшего стандартного в большую сторону.
Более точно диаметры валов определяются из расчета валов на прочность (см. раздел — "Расчет валов на прочность и жесткость").
РАСЧЁТ ВАЛА НА ПРОЧНОСТЬ И ЖЁСТКОСТЬ