2.6Определение моментов на валах

Момент на валу I равен наибольшему моменту электродвигателя, развиваемого в режиме S₁:

M_I = 9750(N₁/n_H)η = 9750(12/1000)0,99 =115,83 Нм.

Момент на валу II рассчитывается по выражению:

M_II = M_Iuη₁η₂,

где η₁ = 0,99 - КПД подшипников; η₂ = 0,98 - КПД цилиндрической зубчатой передачи; u = 49/26 - передаточное число зубчатой пары;

M_II = 115,83·(22/44)·0,98·0,99 = 212 Нм.

Момент на валу III (на шпинделе) определяется по формуле:

M_III = M_II·(19/48)·0,98·0,99 = 823 Нм.

Полученные численные значения моментов на валах следует увеличить в 1,8 раза, что связано с неравномерностью процесса резания, т.е M_I = 208,5 Нм; M_II = 381,6 Нм;M_III = 1481,4 Нм.

2.7 Определяются предварительные межосевые расстояния между валами зубчатых колёс

Межосевые расстояния в зубчатом редукторе рассчитываются по формуле:

,

где K = 6 для зубчатых колёс, имеющих твёрдость более 45HRC; u - передаточное число зубчатой пары колёс; M - вращающий момент на валу, Нм.

Предварительное межосевое расстояние между валами I и II, где расположена зубчатая передача 22/44:

мм.

Межосевое расстояние между валами II и III, зубчатого блока колес составит:

мм.

2.8 Расчёт модулей зубчатых колёс и уточнение межосевых расстояний

Предварительное значение модуля зубчатой пары колёс z₁ и z₂ определяется по формуле:

m = 2A/(z₁ + z₂).

Для зубчатой пары 22/44 расчётный модуль равен: m = 2·101,6/(22 + 44) = 1,7мм.

Назначим модуль m = 2 мм, тогда межосевое расстояние A₁ = 126мм.

Для зубчатых передач19/48 расчётный модуль равен:

m = 2·215/(19+48) = 2,1мм.

Примем m = 2 мм, тогда А₂ = 4·(19+48)/2 =129 мм.

По результатам вычислений строится кинематическая схема привода главного движения обрабатывающего центра (рис. 2).

Рисунок 2 - Кинематическая схема привода главного движения станка

2.9 Проверка кинематических элементов привода на допустимую окружную скорость

Численная величина окружной скорости ремённой и зубчатых передач рассчитывается по кинематической цепи, дающей наибольшую частоту вращения рассматриваемого элемента и удовлетворяющего условию:

,

где [V] - допустимая окружная скорость, м/с.

Для зубчатой переда,вращающейся с максимально допустимой частотой 4700мин^-1, соответствующей наибольшей частоте вращения выходного вала электродвигателя, окружная скорость составит:

V₁ = 3,14·22·3·4700/60000 = 19,2 м/с < [35] м/с.

Данная пара колёс должна иметь шлифованный профиль зуба по 5 степени точности изготовления.

Для зубчатых передач 19/48 и 44/23 окружная скорость будет равна:

V₂ = 3,14·19·4·2500/60000 = 10,5 м/с < [35] м/с;

V₃ = 3,14·48·4·3150/60000 = 29,01 м/с < [35] м/с.

Пары колес допустимо изготавливать по пятой степени точности.

3. Расчёты для обоснования конструкции деталей привода

3.1. Предварительный расчёт диаметров валов

Быстроходный первый вал редуктора целесообразно изготавливать из стали 20Х, для которой предел прочности составляет σ_в = 650 МПа.

Выходной диаметр вала I под подшипником рассчитывается по формуле:

,

где [τ_k] = 0,025…0,03σ_в МПа;

Определим предварительные значения диаметров валов коробки скоростей и занесем результаты расчеты в таблицу 2.3

Таблица 3.1 Предварительные расчеты диаметров валов

Вал	Материал вала, σв,МПа	М,
Быстроходный (входной)	сталь 20Х σв= 650	208,5	28,8	30
Промежуточный	сталь 20Х σв= 650	381,6	47,4	50

Вал II передает крутящий момент от вала I на III вал через зубчатые колеса с помощью прямобочных шлиц.

Шпиндель проектируемого привода изготавливается из стали марки 18ХГТ.

Для фиксации зубчатых колес на III валу используются шпоки