7. Проектирование механизма переключения блоков

Блоки зубчатых колес перемещаются при смене механических диапазонов частот вращения шпинделя. Обычно блоки передвигаются с помощью переводки – вилки и гидроцилиндра. Типовая схема такого устройства приведена на рис. 7.1. Расчеты при проектировании производятся с целью определения требуемых параметров гидроцилиндра. Исходными данными являются сила веса перемещаемого блока F_бл, геометрические размеры и ориентация направления перемещения (горизонтальное или вертикальное).

Для блока, перемещаемого в горизонтальном направлении, требуемое усилие на переводке S .

.

Здесь F_бл=120 Н – сила веса блока;

=0,25 – коэффициент трения;

h=65мм – расстояние от точки приложения силы S до оси вала;

l=92мм – длина ступицы.

Если блок перемещается в вертикальном направлении, формула для расчета усилия S принимает вид

.

Очевидно, что при проектировании следует стремиться к уменьшению соотношения h/l, т.е. увеличивать l и уменьшать h. С увеличением соотношения h/l, как видно из приведенных формул, знаменатель уменьшается, и требуемое усилие S растет. При h/l  1 возникает опасность заклинивания механизма.

Требуемое усилие на штоке гидроцилиндра Т (рис.8.1.)

Т=kS(1+2μ )=1,5∙63,8(1+2∙0,25 )=112Н.

Здесь: К=1,5…2,0 – коэффициент запаса; меньшее значение принимают при горизонтальном перемещении, большее – при вертикальном;

B=85мм – расстояние от точки приложения силы S до оси штока гидроцилиндра;

Е=250мм – расстояние между зонами направляющих втулок, воспринимающими опрокидывающий момент от усилия S.

Очевидно, что при проектировании следует стремиться к уменьшению соотношения B/E, а также к возможной меньшей величине межосевого расстояния А.

Требуемое давление в гидроцилиндре

где - площадь поршня в штоковой полости;

D=40мм, d=32мм – диаметры поршня и штока.

8. Конструирование и расчет шпиндельного узла

   1. Выбор основных параметров

Проектирование шпиндельного узла производится на базе станка-прототипа. Основными параметрами являются диаметр шпинделя под передней опорой и расстояние между опорами l.

С целью обеспечения максимальной жесткости величина d выбирается настолько большой, насколько допускает параметр [dn] предельной быстроходности опор качения, и уточняется по каталогу с учетом выбранного подшипника. Для подшипников качения [dn]=4∙10⁵ мм∙мин^-1 (специальные прецизионные высокоскоростные опоры допускают до 2,5∙10⁶ мм∙мин^-1).

Для нашего случая при требуемой максимальной частоте вращения шпинделя n_max=1750мин^-1

мм.

По аналогии с прототипом для обеспечения повышенной жесткости применяем двухрядный подшипник с короткими цилиндрическими роликами 3182122 d=110мм. Она составляет 3400 мин^-1 при пластичной смазке и 4300мин^-1 при жидкой смазке – что допустимо.

Расстояние между опорами l ориентировочно принимают не менее l ≥(2,5…5)d_max и далее уточняют по конструктивным соображениям.

При d_max=100мм l ≥(2,5…5)285=570…1140мм. Принимаем по конструктивным соображениям l=570 мм.