4. Кинематические расчеты станка

Кинематические расчеты частоты вращения ножевого вала, скорости резания, скоростей вальцовой подачи и механизма размерной настройки стола по высоте выполняются с использованием кинематической схемы (рис. 3).

Частота вращения ножевого вала, n (мин^-1)

Во всех механизмах резания с вращательным движением режущего инструмента скорость V_Г (м/с) главного движения зависит от частоты вращения n16 (мин^-1) инструмента и его диаметра D16 (мм)

Использование двухскоростного электродвигателя и двухскоростной коробки перемены передач обеспечивает получение четырех частот вращения n_в1, n_в2, n_в3, n_в4 подающих вальцов, мин^-1:

;

;

и, для диаметра вальцов D_B = D₁₇ = D₁₈ = 100 мм, соответственно четырех скоростей подачи V_S , м/мин:

; ;

; .

Перемещение стола по высоте при повороте маховика на один оборот может быть рассчитано по формуле

.

Рассчитанные параметры кинематической схемы заносятся в сводную таблицу (пример оформления расчета дан в таблице 1).

^{Таблица 1 - Результаты кинематического расчета}

Наименование элементов	Характеристика элемента схемы		Передаточ-ное число, U′	Частота вра- щения вала n, 1/мин	Скорость подачи Vs, м/мин	Скорость резания Vг, м/с
	D, мм	Z
Вал І эл/двигат.				1500
Шкив D1	181		1,56
Шкив D2	116		1,56
Вал ІІ				2340
Шестерня Z1		22	0,286
Зубч. колесо Z2		77	0,286
Вал ІІІ				668
Звездочка Z3		26	0,351
Звездочка Z4		74	0,351
…		…	…	…
Вал Х (подающ)	120			32	12
ВалХІ эл/двигат.				3000
Шкив D3	176		1,76
Шкив D4	100		1,76
ВалХІІ (ножевой)	128			5280		35,4

В процессе работы станка часть мощности двигателя теряется на элементах кинематики при движении энергетического потока от двигательного механизма к исполнительному. Наглядную картину потерь мощности на различных элементах кинематической схемы дает ручьевая диаграмма потерь (рис. Х). Для построения диаграммы последовательно проводятся расчеты мощности, отводимые после каждого элемента кинематической схемы с учетом его КПД (η_i). Затем определяются потери в каждом из них. Расчет производится в табличной форме (таблица 2). Значения КПД отдельных звеньев и передач приведены в таблице Х приложения.

Общий коэффициент полезного действия передаточного механизма, состоящего из К элементов, равен:

η_п = η₁ η₂ η₃ …η_к.

Мощности на отдельных элементах передаточного механизма уменьшаются пропорционально величинам потерь по ходу движения потока мощности от двигателя до рассматриваемого элемента.

Мощность на валу исполнительного механизма Рs составляет:

P_s =P_дв * η_п.

^{Таблица 2 – Расчеты потерь мощности в кинематической цепи}

Наименование i –го элемента	КПД i-го элемента η	Мощность, отводимая после i -го элемента, кВт Pi=Pi-1* η	Потери мощности в i –том элементе, кВт P′i = Pi-1- Pi
Ременная передача	0,96	Р1 = Рдв * 0,96 = 1,2 * 0,96 = 1,15	Рдв - Р1 = 1,2 - 1,15 = 0,05
Подшипник качения	0,99	Р2 = 1,15 * 0,992 = 1,13	Р′2 = 1,15 - 1,13 = 0,02
…	…	…	…
Цилиндрическая зубчатая передача	0,98	Pi = Pi-1 * 0,98	P′i = Pi-1 - Pi-1* 0,98 = Pi-1 * (1 – 0,98)
…	…	…	…
Подшипник скольжения	0,98	Pк = Pк-1 * 0,98	P′к = Pк-1 * (1 - 0,98)
…	…	…	…