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 |
Zш | 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 | |||
Zш | 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: 893; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!