1.4. Тяговое усилие подачи и мощность двигателя подачи

Для стола фрезерного станка принимаем прямоугольную (плоскую) форму направляющих. Для данного типа направляющих тяговая сила, Q_тяг, Н, (рис.1), определяем по формуле:

, (1.11)

где: К – коэффициент, характеризующий действие опрокидывающего момента, К = 1,1…1,4;

f– коэффициент трения,f= 0,15…0,2;

Р_Z– составляющая силы резания, прижимающая стол к направляющим, Н (рис.1);

Р_X– составляющая силы резания, противоположная направлению подачи, Н (рис.1);

Р_Y– составляющая силы резания, отрывающая стол от направляющих, Н (рис.1);

G– вес стола, Н, (рис.1), определяемый по формуле:

(1.12)

где: m– масса стола, кг. Принимаемm= 250 кг;

g– величина ускорения свободного падения,g= 9,81 м/с².

Н

Величину составляющей силы резания P_Zопределяем по формуле:

Н

Недостающие значения составляющих силы резания определяем, согласно следующему соотношению:

Подставляем найденные значения в формулу (1.12), получаем:

Н

Т.к. привод подачи выполнен от отдельного двигателя, то необходимо определить мощность двигателя подачи по формуле:

, (1.13)

где: - к.п.д. двигателя, = 0,15…0,65;

S_mmax– максимальное значение минутной подачи по таблице 5, мм/мин.

кВт

Рис. 1. Силы, действующие на стол фрезерного станка

2. Кинематический расчет привода главного движения

2.1. Построение графика частот вращения шпинделя

При проектировании коробок скоростей пользуемся графиком частот вращения, на котором наглядно видны: число валов, пути передачи движения от вала к валу, частоты вращения каждого вала и передаточные числа каждой пары колес. Для удобства частоты вращения на графике откладываем по логарифмической шкале т.к. для геометрического ряда расстояние между соседними частотами вращения равно т.е. можно в произвольном масштабе через равные расстояния проводить линии скоростей.

Принимаем знаменатель числа оборотов φ =1,26.

Для построения графика частот вращения необходимо определить количество горизонтальных и вертикальных линий сетки.

Число горизонтальных линий определяем по формуле:

, (2.1)

где: n₁– минимальная частота вращения шпинделя (1-ая скорость), мин^-1;

n_э.д.– паспортная частота вращения электродвигателя, мин^-1.

Каждой линии на графике выписываем из стандартного ряда по ГОСТ 8032-56 значения частот вращения, начиная от n₁= 40 мин^-1доn_э.д.= 1500 мин^-1.

Число вертикальных линий определяем по формуле:

,(2.2)

где: U_СР- значение среднего передаточного отношения между валами, принимаемU=2,5.

Число вертикальных линий на графике равно числу валов в коробке скоростей.

Значения частот вращения всех ступеней коробки скоростей определяем по формуле:

, (2.3)

Подставив необходимые значения в формулу (2.3) получим следующие частоты вращения на ступенях коробки скоростей:

мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

Для расчета задана следующая структурная формула:

К = 3 × 2 ×(1 + 1 × 1) = 12

График частот вращения строим, исходя из следующих соображений:

- между электродвигателем и первым валом коробки скоростей ставим понижающую передачу до n= 800…630 об/мин с целью исключения повышенного шума на быстроходном валу;

- наибольшее ускорение д.б. меньше 2:1. При φ =1,26 ускорение не должно превышать 3-х ступеней по графику частот вращения из-за опасности заклинивания;

- наибольшее замедление д.б. больше 1:4. При φ =1,26 замедление не должно превышать 6-и ступеней по графику частот вращения из-за опасности заклинивания;

- для обеспечения эффекта маховика на шпинделе применяем зубчатое колесо большого диаметра, используя максимальное замедление (6 ступеней по графику);

- Наибольшее число зубчатых колес размещаем в зоне высоких скоростей, т.е. максимальные замедления частот вращения по графику применяем на валах, расположенных ближе к шпинделю.

На рисунке 2 строим график частот вращения, удовлетворяющий всем условиям:

Рис. 2. График частот вращения шпинделя для структурной формулы К = 3 × 2 × (1 + 1 × 1) = 12