Проверочный расчет на прочность шпиндельного вала привода токарного станка

Урок 7-8

Здравствуйте уважаемые студенты!

Тема урока: Кинематический и силовой расчет привода. Проверочные расчеты валов.

Цель урока - повторить и закрепить материал по выполнению расчетной части курсового и дипломного проектов.

На данном занятии я привожу пример кинематического и силового расчета привода конвейера, но в другой последовательности, чем предыдущий расчет на уроке 3-4. А также проверочный расчет ведомого вала привода на чистое кручение.

Кому тяжело выполнить проверочный расчет вала по эквивалентным нагрузкам в курсовом проекте выполните расчет вала на кручение. Также смотрите конспект. Мы эти расчеты с вами разбирали.

Удачи и терпения!

На расчетную часть проектов у нас осталось еще 2 часа, я вам дам пример расчета по токарному станку и конвейерутили элеватору.

2.1 Кинематическая схема привода

Кинематическая схема привода представлена на рисунке 5.

Кинематическая схема привода представлена на рисунке 5.

1 – электродвигатель (мотор); 2 – муфта упругая; 3 – вал быстроходный; 4 – вал-шестерня быстроходный быстроходной ступени; 5 - корпус редуктора; 6 - подшипниковый узел с глухой крышкой; 7 – зубчатое колесо быстроходной ступени; 8 – вал шестерня тихоходный ступени; 9 – вал-шестерня промежуточный; 10 – зубчатое колесо тихоходной ступени; 11 – приводной барабан ленточного конвейера; 12 – вал природного барабана; 13 – опора подшипниковая природного барабана; 14 – лента конвейера; 15 – муфта упругая; 16 – подшипниковый узел со сквозной крышкой с уплотнением; 17 – вал тихоходный.

Рисунок 5 – Кинематическая схема привода

2.2 Кинематический и силовой расчет привода

Исходные данные:

-мощность двигателя 5,5 кВт;

-частота вращения двигателя 1500 об\мин;

-число зубьев шестеренных колес ; ; ; .

Определяем угловую скорость на ведущем валу редуктора по формуле:

, (1)

где угловая скорость ведущего вала редуктора, ;

угловая скорость двигателя, ;

;

частота вращения двигателя, об/мин..

Определяем вращательный момент на валу редуктора по формуле:

, (2)

где вращательный момент на ведущем валу редуктора, ;

вращательный момент двигателя, ;

мощность двигателя, кВт.

Определяем передаточное число первой ступени редуктора по формуле:

, (3)

где передаточное число первой ступени редуктора;

число зубьев, шт.;

число зубьев, шт.

Определяем угловую скорость промежуточного вала редуктора по формуле:

, (4)

где угловая скорость промежуточного вала редуктора,

Определяем вращательный момент на втором валу редуктора по формуле:

, (5)

где – КПД зубчатой пары. Принимаем

КПД 2-х пар подшипников качения.

Принимаем .

Тогда:

Определяем передаточное число второй ступени редуктора по формуле:

, (6)

где передаточное число второй ступени редуктора;

число зубьев, шт.;

число зубьев, шт.

Определяем угловую скорость ведомого вала редуктора по формуле:

, (7)

где угловая скорость ведомого вала редуктора, .

Определяем вращательный момент выходного вала редуктора по формуле:

, (8)

где вращательный момент выходного вала редуктора,

Примечание.

1. Если известно общее передаточное число редуктора, то момент на выходном валу можно определить по формуле:

, (9)

(без учёта потерь в муфтах)

где общее передаточное число редуктора;

3-х пар подшипников качения.

2. Если требуется подсчитать общее передаточное число редуктора, зная передаточное число каждой ступени, то определяем его по формуле:

, (10)

т.е. перемножаем передаточные числа каждой ступени.

Применительно к нашему примеру по формуле:

, (11)

где КПД 2-х пар зубчатых колёс;

КПД 3-х пар подшипников качения.

Таким образом, определили вращательный момент, на выходном валу редуктора минуя промежуточную ступень (вал 2).

Проверочный расчет на прочность шпиндельного вала привода токарного станка

Шпиндельный вал при работе испытывает следующие виды нагрузок: кручение, растяжение или сжатие и небольшой изгиб. Но все виды перечисленных нагрузок незначительны по сравнению с деформацией кручения. Поэтому проверочный расчет вала ведем на чистое кручение.

Условие прочности при кручении представлено в формуле (24):

, (24)