6.4 Проверочный расчет подшипников качения.

Современный расчет подшипников качения базируется на двух критериях:

- расчет на статическую грузоподъемность по остаточным деформациям;

- расчет на ресурс по усталостному выкрашиванию.

Расчеты по другим критериям не разработаны. Стандартом ограничены число типов и размеров подшипников.

При проектировании металлорежущих станков подшипники качения не рассчитывают, а подбирают из числа стандартных по условным формулам. Методика подбора стандартных подшипников нормализована. Следует пользоваться новой методикой подбора подшипников, разработанной международной организацией по стандартизации ISO, изложенной в [26].

При рассмотрении шпиндельных групп подшипников в расчете определяется расчетная долговечность каждого подшипника, а также надежность подшипниковой группы в целом. Расчетная долговечность подшипника с вероятностью 0,9 безаварийной работы определяется по формуле

где с – коэффициент работоспособности;

п – частота вращения;

– коэффициент динамичности;

– коэффициент, учитывающий влияние вращения внутреннего или наружного кольца подшипника;

R – радиальное усилие.

Поскольку в шпиндельной коробке имеется несколько десятков подшипников, а отказ любого из них выводит из строя всю коробку, определяем долговечность всей группы подшипников, исходя из того, что распределение вероятности работоспособности подшипника подчиняется закону Вейбулла:

,

где - вероятность наработки не менее Т ч;

;

– расчетная долговечность подшипника;

– параметр разбора.

Долговечность группы п подшипников

6.5 Расчет ременных передач.

В ременных передачах нагрузка передается силами трения, возникающей между шкивами и ремнями вследствие натяжения последнего. В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают плоскоременную, клиноременную, поликлино-ременную или круглоременную. В станкостроении преимущественно используется клиноременная передача. Основными критериями работоспособности ременных передач являются: тяговая способность, определяемая силой трения между ремнем и шкивом, долговечность ремня, которая в условиях нормальной эксплуатации ограничивается разрушением ремня от усталости.

В настоящее время основным расчетом ременных передач является расчет по тяговой способности. Долговечность ремня учитывается при расчете путем выбора основных параметров передачи в соответствии с рекомендациями, выработанными практикой. При расчете ременных передач используют методику, приведенную в [24, 30].

При расчете клиноременной передачи можно воспользоваться программой расчета на ЭВМ.

6.6 Разработка системы управления.

Технико-экономические и эксплуатационные качества станка во многом зависят от конструкции системы и механизмов управления коробками скоростей и подач. Механизмы управления служат для передачи движения от органов управления к переключающим элементам коробок скоростей и подач, т.е. к передвижным блокам зубчатых колес, муфтам, тормозам, золотникам и т.д. Системы и механизмы управления движений на станке часто представляют собой сочетание механических, электрических, гидравлических и пневматических устройств, наиболее распространены механические системы осуществления движения и управления благодаря их надежности, простоте устройства и эксплуатации. В автоматизированных станках и линиях широкое применение нашли гидравлические системы осуществления движений и электрические системы управления, контроля и блокировки. В настоящее время возрастает выпуск станков с пр0граммным управлением с принудительным осуществлением цикла работы по определенному закону.

Системы управления должны удовлетворять следующим требованиям:

- безопасность управления;

- легкость и удобство манипулирования ручными органами;

- быстрота и мнемоничность управления;

- точность системы управления.

Любые системы и механизмы управления призваны согласовывать работу всех целевых механизмов для осуществления рабочего цикла обработки и могут быть централизованными и децентрализованными. Первые имеют единый командный механизм, обеспечивающий последовательность выполнения рабочего цикла обеспечивается командами самих рабочих органов.

В современном станкостроении имеется тенденция уменьшения количества органов управления - с тем, чтобы облегчить манипулирование рабочего при обслуживании станка и уменьшить затраты времени на переключение скоростей и подач. Число органов управления можно уменьшить за счет использования одной рукоятки для переключения или сосредоточения в одной рукоятке (маховичке) нескольких различных, но одноименных функций управления.

Существующие системы управления последовательного переключения скоростей или подач основаны на том, что для перехода от одной частоты вращения к другой необходимо пройти все промежуточные частоты вращения (или подач). Отсюда большая затрата времени на переключение, значительный износ зубьев колес с торцов (в коробках с передвижными блоками) и износ кулачков (в коробках с кулачковыми муфтами). С целью сокращения времени на переключение скоростей и подач, а также предохранение от износа зубчатых колес и кулачковых муфт применяют системы селективного (избирательного) переключения, которые позволяют перейти от одной скорости или подачи к любой другой, минуя все промежуточные. Еще большего сокращения времени на переключение можно достичь, применяя преселективные системы управления, т.е. предварительным выбором (настройкой) скорости или подачи во время выполнения предыдущей операции. После операции и остановки станка, производится только моментальное включение заранее набранной скорости (или подачи).

Описание конструкций и расчет систем управления подробно рассмотрены в [27, 28,48] и др.