Определение силовых параметров привода



СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Кинематический расчет привода

 

 

Кинематическая схема станка приведена на рисунке.

1. Цепь главного движения (вращения шпинделя).

Уравнение кинематического баланса цепи в общем виде:

 

 

 

Рисунок 2.1- Кинематическая схема привода.

 

nшп = nэ .i,                                            (2.1)

 

где nшп – частота вращения шпинделя, об/мин; nэ – частота вращения вала

электродвигателя, об/мин.

 

Уравнение кинематического баланса цепи в развернутом виде:

 

 

Количество скоростей вращения шпинделя

 

Z = 3 · 2 · 2 = 12.

 

Максимальное и минимальное числа оборотов шпинделя:

 

Построение структурной сетки

 

Рассмотрим 4 варианта структурной сетки:

 

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

Построим 4 варианта структурных сеток:

Рисунок 3 – Структурные сетки.

 

Определяем расчетные передаточные отношения колес привода:

;                                               (2.2)

,

 

 

Расчеты передаточных отношений показывают, что их численные значения лежат в допустимых пределах .

Таблица 2.1 - Числа зубьев колес привода

 

Z Z1:Z2 Z3:Z4 Z5:Z6 Z7:Z8 Z9:Z10 Z11:Z12
Число зубьев            
i            
           
             
Z            
Число зубьев            
i            
           

 

По выбранным скоростям резания определим частоты вращения шпинделя для каждого вида работ. Частоты вращения определяются по формулам:

(2.2)

 

где vmin – минимальная скорость при обработке максимального размера детали;

vmax – максимальная скорость при обработке минимального размера детали; dmin, dmax – соответственно минимальный и максимальный размеры деталей.

     

dmin находится как:

    (2.3)

Минимальная скорость Vmin будет при черновом обработки по корке плоскостей и уступов заготовки из серого чугуна фрезой концевой из быстрорежущей стали Р6М5: Vmin = 10 м/мин; максимальная Vmax – при получистовом фрезеровании заготовки из стали фрезой, оснащено пластинами из твердого сплава Т15К6: Vmax = 300 м/мин.

Тогда минимальная nmin и максимальная nmax частоты вращения составят:

Диапазон регулирования

     

Диапазон обрабатываемых деталей (диапазон размеров):

 

                                            (2.4)

 

Диапазон регулирования скоростей:

 

                                            (2.5)

 

Диапазон частот вращения шпинделя:

 

                              (2.6)

 

Обеспечение полученного диапазона частот вращения нецелесообразно, т.к. приведет к усложнению и удорожанию станка.

 

Кинематический расчет коробки подач

 

 

Исходные данные:

Число ступеней Z=17;

Минимальная вертикальная подача Smin = 14 мм/мин;

Знаменатель геометрического ряда φ=1,26.

Минимальная частота вращения:

                     ,                    (2.7)

где Р - шаг винта.

Определяем формулу структуры привода

                               

Z= 17=3(1) 3(3) 2(8)

 

Принимаем стандартное число частот вращения из ряда частот для φ=1,26:

n1 = 2,36 мин-1;

n2 = 3 мин-1;

n3 = 3,75 мин-1;

n4 = 4,75 мин-1;

n5 = 6 мин-1;

n6 = 7,5 мин-1;

n7 = 9,3 мин-1;

n8 = 11,8 мин-1;

n9 = 15 мин-1;

n10 =19 мин-1;

n11= 23,5 мин-1;

n12= 30мин-1;

n13 =37,5 мин-1.

n14 =47,5 мин-1.

n15 =60 мин-1.

n16 =75 мин-1.

n17 =95 мин-1.

 

Строим график частот вращения шпинделя, исходя из условия [7, стр.37]:

                            (2.2)

Рисунок 2.1 – График частот вращения

          

 По графику частот вращения находим передаточное отношение всех передач в виде:

,                                                (2.3)

 где m – число интервалов, на которые поднимается луч передачи (+) или опускается (-):

Для зубчатых передач:

i1=1/j2,3=1,26-2,3 =0,59;

i2=1/j3=1,26-3=0,5;

i3=j3=1,263 =2;

i4=1/j0=1;

i5=j-3 =1,26-3 =0,5;

i6=j-2=1,26-2=0,63;

i7=1/j3=1,26-3=0,5;

i8=1/j4=1,26-4=0,4;

i9=1/j4=1,26-4=0,4;

i10=1/j4=1,26-4=0,4;

i11=1/j0=1;

i12=1/j4=1,26-4=0,4;

i13=1/j4=1,26-4=0,4;

i14=1/j0=1;

i15=1/j0=1;

 

Определение чисел зубьев шестерен коробки подач, по приложению 21 [7]. В зависимости от передаточного числа u и суммарного числа зубьев в передачи, принимаем число зубьев шестерни.

Передаточное число u определяется так:

u=i, если I ≥1;                              (2.4)

u=1/i, если i<1,                                   (2.5)

 

Результаты выбора занесены в таблицу 2.1:

 

Таблица 2.1 – Подбор чисел зубьев колес

  i1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9
Zk 44 40 44 33 44 48 52 56 56
26 20 22 33 22 30 26 22 22
Z∑ 70 60 66 66 66 78 78 78 78
  I10 i11 i12 i13 i14 i15

Zk 56 56 40 40 26 44

22 56 16 16 26 44

Z∑ 78 112 56 56 52 88

 

В станкостроении принято, чтобы фактическая частота вращения не отклонялась от стандартного (заданного) значения, уравнение кинематического баланса для всех частот вращения шпинделя и определяем действительные частоты, которые могут отличаться от стандартных не более, чем на:

 

D= , т.е. ±10·(1,26-1)=2,6%                 (2.6)

D=[(nстаид-nфакт)/ncтанд]·100                             (2.7)

 

 

Поэтому определим величину погрешности для каждой частоты вращения и сравним с допускаемым значением:

 

(19)

Все фактические частоты вращения не отклоняются от стандартного значения более чем на .


Таблица 2.2 – Погрешности действительных передаточных отношений

 

  1 2 3 4 5 6 7
nстанд 14 18 22,4 28 35,5 45 56
nфакт 13,92 17,7 22,14 27,8 35,4 44,3 55,7
∆, % 0,5 1,6 1,1 0,5 0,2 1,6 0,5

 

  8 9 10 11 12 13 14
nстанд 71 90 112 140 180 224 280
nфакт 70,8 90,2 114,7 143,4 180,3 229,3 286,7
∆, % 0,2 0,2 2,4 2,4 0,1 2,4 2,4

 

  15 16 17
nстанд 355 450 560
nфакт 360 458,8 573,6
∆, % 1,5 1,9 2,4

 

Все отклонения передаточных отношений находятся в пределах допустимых, поэтому пересчет не производим.

 

Определение силовых параметров привода

 

Силовой расчет элементов коробки заключается в расчете ременной передачи, определении модулей зубчатых колес, расчете диаметров валов, размеров муфт, шпонок, подборе подшипников. Так как для проектных расчетов нас интересует наиболее нагруженный режим, то рассчитываем силовые и кинематические параметры для наименьших угловых скоростей валов.

Рассчитаем частоты вращения шпинделя по формулам:

(2.7)

 

 

Рассчитаем угловую скорость шпинделя по формулам:

 

                                          (2.8)

Угловая скорость первого вала коробки скоростей wI:

 

                                            (2.9)

 

 

Мощность и крутящий момент на валах

 

Нулевой вал (вал электродвигателя) N0:

 

(2.10)

 

где  Nэл.дв – мощность электродвигателя: Nэл.дв =      кВт =            Вт.

Крутящий момент на валу М0:

  (2.11)

I вал:

  (2.12)

где ηр – КПД клиноременной передачи;

ηз.п – КПД зубчатой передачи;

ηп – КПД подшипников качения;

     

(2.13)

     

II вал:

(2.14)

     

(2.15)

III вал:

 

 

Результаты расчета сведем в таблицу

 

 

Таблица 2.2  – Мощность и крутящий момент на валах

 

№ вала N, Вт n, мин-1 w, с-1 Т, н×М i
Вал (0) электродвигателя          
           
I          
           
II          
           
III          
           
IV          

 

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 603; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!