6.3 Рассчитываем усилие, необходимое для преодоления действия силы фиксатора блока колеса, расположенного на 3-х вилках переключения, р0.

Т. к. оси перемещаемых зубчатых блоков расположены горизонтально, а осевые силы во время вращения зубчатых колес отсутствует (зубчатые зацепления прямозубые), то силу фиксации (сила пружины) принимаем равной Р_пр = 10 Н для всех зубчатых блоков колес.

Рис.8 - Расчетная схема

Усилие пружины (стр.464[5]):

Р_пр = Р₀ · [tg (α - φ) – f_n],

где α – угол наклона касательной в точке контакта шарика с рабочей поверхностью (α = 45^о);

φ – угол трения между шариком и поверхностью контакта (φ = 6^о – стр.465[5]);

f_n – приведенный коэффициент трения между шариком и стенками отверстий при осевом перемещении шарика (f_n = 0,15).

Выразим Р₀: Н.

При количестве блоков 3 шт. суммарное усилие ΣР₀:

ΣР₀ = 15 · 3 = 45 Н.

6.4 Усилие, которое необходимо преодолеть для перемещения вилок переключения на штангах при их количестве 3 шт. составит:

F_вил = m_в · g · f = 9 · 10 · 0,15 = 13,5 Н.

6.5 Определяем суммарное усилие, необходимое для преодоления сил трения от массы блоков зубчатых колес, перемещаемых на шлицевом соединении.

6.5.1 Суммарная масса блоков, в Н:

ΣМ_бл = (mδ_II +mδ_III +mδ_IV)g = (3,1 + 4,1 + 7,6) · 10 = 148 Н.

6.5.2 Тяговая сила на вилках переключения для перемещения блоков колес составит:

F_T = ΣМ_бл · f = 148 · 0,15 = 22,2 Н.

6.6 Определяем мощность холостого хода по формуле (стр.194[10]):

,

где d – средний диаметр шеек под подшипники всех промежуточных валов мм;

d₀ – диаметр шеек шпинделя мм;

Σn – сумма частот вращения всех промежуточных валов

Σn =

n₀ – частота вращения шпинделя n₀ = об/мин;

К₁ = 1,5 – коэффициент, учитывающий повышение за счет предварительного натяга потери в узле;

К₂ = 3 – коэффициент, учитывающий совершенство системы смазывания.

Момент на первом валу от мощности холостого хода:

Н·м.

Окружная сила на колесе:

Н.

Необходимая осевая сила на шестерне для преодоления силы Р_t:

Н.

Тогда сила сопротивления повороту зубчатого колеса при введении во впадину зуба при несовпадении зуба и впадины:

Р₀ = Р_к · sin 30^o = Н.

Рис.9 – Схема усилий на рукоятке управления

6.7 Составляем расчетную схему и определяем усилие на рукоятке управления. При этом условно показываем на схеме один блок.

6.7.1 Суммарное усилие на дисках переключения, которое необходимо приложить для передвижения блоков:

F_Σ = F_сн + F_тр + ΣР₀ + F_вил + F_т + Р₀ = Н.

6.7.2 Момент на рукоятке:

М_рук = Р_р · l_p,

где Р_р = 40 Н – максимальное усилие на рукоятке.

В то же время

М_рук = F_Σ · l = мм.

6.7.3 Длина рукоятки

мм.

Принимаем l_p = мм.

7 Описание конструкции коробки скоростей.

Механизм коробки скоростей расположен в корпусе, отлитом из серого чугуна. Вращение на первый вал коробки передается через втулочно-пальцевую муфту. Коробка состоит из 4-х валов и шпинделя (5-й вал). На 1-м валу консольно насажена цилиндрическая шестерня, находящаяся в постоянном зацеплении с колесом на 2-м валу. На промежуточных валах насажены зубчатые колеса и блоки шестерен, осуществляющих передачу движения от входного вала на шпиндель. Причем зубчатые колеса шпиндельного вала выполнены в виде блока колес и передают вращение на шпиндель посредством шлицевого зацепления. Валы I – IV и зубчатые колеса шпиндельного вала устанавливают на радиальных шарикоподшипниках (осевая нагрузка отсутствует).

Конструкция опор шпинделя описана ранее (п.5.5.1).

Опоры шпинделя монтируются в пиноли, которая имеет возможность осевого наладочного перемещения посредством червячного и реечного зацеплений с помощью маховичка. Величину микроперемещений пиноли определяют с помощью нониуса, расположенного на ступице маховичка. После установки требуемого осевого положения пиноли производится ее фиксация винтовым зажимом, специальными втулками со скосами на торцах с помощью рукоятки. Причем винтовой зажим имеет резьбу, нарезаемую на рабочих участках, разного направления (левая и правая), что обеспечивает при вращении зажима сближение или развод зажимных втулок.

Защита посадки пиноли в корпусе коробки от грязи, воды, стружки и т. д. осуществляется с помощью грязесъемника и круглого резинового кольца.

Затяжка инструмента в шпинделе осуществляется с помощью специального шомпола ключом, причем конец шомпола сзади закрыт быстросъемным колпаком для предотвращения травмирования персонала во время работы станка.

Для монтажа зубчатых колес и блоков шестерен предусматриваются в корпусе коробки специальные окна, а также задняя стенка выполнена в виде отъемной плиты, которая центрируется коническими штифтами.

Электродвигатель базируется на отъемной литой крышке.

Смазка подшипников шпинделя – консистентная, а зубчатых зацеплений и подшипников промежуточных валов – жидкая. Подача жидкой смазки к местам зацеплений колес и к подшипникам производится с помощью металлических трубочек (на чертежах не показываем) порциями поршневым насосом (насос не показан). Привод насоса осуществляется от 2-го вала с помощью кулачка. Защита от утечек масла из коробки и смазки из шпинделя осуществляется с помощью прокладок, круглых резиновых колец и манжет.

Управление переключением передач осуществляется механизмом с предварительным набором величины числа оборотов, позволяющим подготовить следующее включение частоты вращения (не нарушая предыдущей) и в нужный момент с помощью рукоятки быстро производить переключение.

Предварительный выбор частоты вращения производится поворотом лимба. Лимб при помощи конической передачи поворачивает сдвоенные диски. Рукоятка переключений (перемещение блоков) при помощи зубчатых секторов и рычагов сдвигает диски, которые через штыри передвигают ползуны с вилками, входящими в пазы передвижных блоков шестерен. Фиксация блоков осуществляется с помощью подпружиненных шариков.

Установочное перемещение коробки скоростей в вертикальной плоскости осуществляется посредством гайки с трапецеидальной резьбой и ходового винта вертикальных перемещений. В качестве направляющих используется «ласточкин хвост».