6 Розрахунок і проектування приводу головного руху

6.1 Початкові дані

Даними вимог для розробки коробки швидкостей верстату є:

1. Потужність електродвигуна N_ед= 7,5 кВт;

2. Передаточні відношення передач приводу:

Постійна зубчата передача =

1 група ; ; ;

2 група ; ; ;

3. Кількість валів згідно кінематичній схемі - 4 (Рис. 3.1) ;

4. Кількість зубчастих коліс і зубців нарізаних на них приведені

в таблиці 4.1.

5. Кількість і розташування електромагнітних муфт приведені на кінематичній схемі (Рис. 3.1).

Коробка швидкостей повинна задовольняти ряду вимог, таких як: мінімальні розміри коробки швидкостей верстата, співвісність валів у коробці швидкостей, забезпечення потрібної потужності шпинделя верстата та забезпечення зняття теплових та інших деформацій шпинделя, за допомогою відповідних опор шпинделя, забезпечення зручності у виготовленні всіх деталей і корпусу коробки швидкостей, їх технологічність виготовлення, зручність в обслуговуванні, надійність і по можливості простота уніфікації окремих вузлів коробки швидкостей.

6.2 Розрахунок крутних моментів діючих на валах і на шпинделі

Після того, як зробили кінематичний розрахунок коробки швидкостей, перейдемо до силового розрахунку, використовуємо для цього параметри електродвигуна ( - потужність) та отримані кінематичні і геометричні параметри коробки швидкостей.

До силового розрахунку належить перед усім визначення крутних моментів на кожному валу коробки швидкостей, виходячи з умови повного використання потужності електродвигуна.

Крутний момент на валу електродвигуна визначається за формулою:

( ),

де - крутний момент на валу електродвигуна, ( );

- потужність електродвигуна, ( );

– оберти вала електродвигуна ( ).

Крутний момент на нульовому валу:

( ),

де - момент на нульовому валу, ( );

– момент на валу електродвигуна, ( );

– ККД зубчастих передач, ;

– ККД підшипника, ;

Крутний момент на валах коробки швидкостей визначається за формулою:

( ).

( ) ;

( );

( );

6.3 Попередній розрахунок діаметрів валів та шпинделя

Тому що основні розміри коробки швидкостей ще не визначені і з цього виходить, що неможливо визначити згинаючі моменти, тому розрахунок валів можна вести лише приблизно, а саме на обертання за формулою:

,

де –діаметр і-того валу, ;

– крутний момент на і-ому валу, ;

–допустиме напруження при крученні, .

Отримані значення діаметрів валів округляємо близького стандартного значення за ГОСТом 6636-84. Після вибору діаметрів валів відповідно до стандартних, необхідно дати розміри вихідних кінців валів (де встановленні підшипники).

;

;

;

;

Отримані значення діаметрів валів округляємо до близького стандартного значення за ГОСТ 6636-84:

6.4 Розрахунок модулів та параметрів зубчастих передач

Зубчасті колеса є основним видом передачі коробки швидкостей, і від їх габаритів та якості виконання залежить розміри та експлуатаційні характеристики усієї коробки швидкостей. Для визначення модуля зубчастих колес будемо користуватися формулою:

де – модуль і-тої групи;

– min число зубів шестерні даної групи;

– коефіцієнт прямозубих коліс ( =14);

– крутний момент на даному валу;

- коефіцієнт, враховуючий нерівномірність навантаження по довжині зуба ( );

- коефіцієнт , враховуючий число зубів шестірні ( );

- коефіцієнт ширини зуба( );

– допустиме напруження матеріалу

( ).

;

;

;

Приймаємо ; ; ; .

Після розрахунку модулів розраховуємо геометричні параметри зубчатої передачі. Визначаємо міжосьові відстані в кожній групі передач, визначаємо ділильний діаметр зубчастих коліс, визначаємо діаметри вершин зубців та діаметри западин відповідно за формулами:

,

де – міжвісьова відстань даної групи;

– модуль даної групи;

– число зубців даної групи.

;

;

; (мм);

Рис. 6.1 Геометричні параметри зубчастого колеса.

Ділильний діаметр: ,

де - число зубів колеса даної групи;

- модуль даної групи.

Діаметр вершин зубців даної групи:

,

де -ділильний діаметр (мм);

- модуль даної групи;

- коефіцієнт висоти голівки зуба ( );

- коефіцієнт радіального зсуву вихідного контуру ( ).

Діаметр западин зубців даної групи:

,

де - ділильний діаметр зубчастого колеса даної групи;

- модуль даної групи;

- коефіцієнт висоти голівки зуба ( = 1);

- коефіцієнт радіального зазору в парі вихідних

контурів ( = 0,25);

– коефіцієнт радіального зсуву вихідного контуру ( = 0).

Ширина зубчастого вінця даної групи:

,

де - модуль даної групи.

Довжина ступиці даної групи:

(мм)

де - основний діаметр (діаметр вала).

Діаметр ступиці:

,

де - ширина ступиці,

- основний діаметр.

Ширина торця зубчастого вінця:

,

Усі геометричні параметри зубчастих передач зводимо до таблиці 6.1

Таблиця 6.1 Геометричні параметри зубчастої передачі.

	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм
	80	84	75	14	40	50	7
	116	120	111	14	40	50	7
	58,5	65	50,38	22,75	40	50	10,13
	104	110,5	98,88	22,75	40	60	10,13
	68,25	74,75	60,13	22,75	40	50	10,13
	94,25	100,75	86,13	22,75	40	60	10,13
	70	77	61,25	24,5	50	65	10,75
	157,5	164,5	148,75	24,5	50	65	10,75
	94,4	101,5	86,65	24,5	40	60	10,75
	133	140	124,25	24,5	50	65	10,75
	108,5	115	99,75	24,5	40	60	10,75
	119	126	110,25	24,5	50	65	10,75
	93,5	102	82,88	29,75	50	65	12,63
	233,75	242,25	223,13	29,75	70	90	12,63
	127,5	136	116,87	29,75	50	65	12,63
	199,75	208,25	189,1	29,75	70	90	12,63