2. Определение эффективной мощности на шпинделе по слабому звену (для заданной студенту ступени)

Слабым звеном какого-либо механизма называется звено этого механизма (шестерня, ременная передача и т.д.), допускающая в равных условиях наименьший крутящий момент по сравнению с другими звеньями этого механизма.

Слабыми звеньями в цепи главного движения токарно-винторезного станка могут быть: привод, ременная передача, фрикционная муфта или одна из шестерен коробки скоростей.

В настоящей работе студенты должны определить расчетным путем, какое из трёх заданных звеньев (привод, ремённая передача или фрикционная муфта) является слабым звеном и рассчитать эффективную мощность на шпинделе по слабому звену.

Для этого необходимо определить крутящие моменты на шпинделе станка, передаваемые приводом (Мкр.пр), ремённой передачей (Мкр.р.) и фрикционной муфтой (Мкр.ф) и сравнить их.

Звено, передающее наименьший крутящий момент, будет являться слабым звеном.

По крутящему моменту, передаваемому слабым звеном и обозначенному Мкр.сл необходимо рассчитать эффективную мощность на шпинделе.

Рис. 1.7. Общий вид токарно-винторезного станка с расположенными на нем рукоятками управления: 1 – Выключатель для включения и выключения сети; 2 – выключатель для включения и выключения освещения; 3 – выключатель для включения и выключения насоса; 4, 5, 6, 25, 26 – рукоятки настройки станка на различные подачи.; 7 – рукоятка изменения направления хода суппорта при нарезании резьбы; 8 – рукоятки установки чисел оборотов шпинделя; 12 – кнопки пуска и остановки электродвигателя ; 13 – рукоятка поперечного перемещения суппорта вручную; 14 – рукоятка для закрепления резцедержателя; 15 – рукоятка подачи резцовых салазок; 16, 24 – рукоятки пуска , остановки и изменения направления вращения шпинделя; 17 – рукоятка для закрепления пиноли задней бабки; 18 – маховик для перемещения пиноли задней бабки; 19 – рукоятка для включения гайки ходового винта; 20 – рукоятка включения и выключения подач; 21 – рукоятка переключения подач; 22 – маховик продольной ручной подачи суппорта; 23 – рукоятка изменения направления хода суппорта от ходового валика

Последовательность расчета

Каждому студенту для заданной ступени (номер ступени студентам задает преподаватель) необходимо определить:

1. Допустимый крутящий момент на шпинделе по приводу

, кгм,

где N дв – мощность электродвигателя, кВт;

nст – частота вращения шпинделя на данной ступени, мин ^-1;

ηст – коэффициент полезного действия (КПД) передач на данной ступени.

,

где nдв – частота вращения элетродвигателя, мин ^-1;

d₁ – расчетный диаметр шкива электродвигателя

d₁ = Dнар₁ – 2С, мм

d₂ – расчетный диаметр шкива коробки скоростей

d₂ = Dнар₂ – 2С, мм

Здесь Dнар₁ и Dнар₂ – наружные диаметры ведущего и ведомого шкивов (соответственно) (п.п. 31 и 32 ч. 1);

С – центр тяжести ремня в зависимости от его типа (табл. 1. 3);

к – коэффициент проскальзывания ремня, к = 0,98;

iкс – передаточное отношение коробки скоростей на данной ступени iкс = i_III · i_V1 · i_пер,,

где i _III – передаточное отношение зубчатых шестерён, передающих дви- жение от первого вала до третьего включительно (см. кинематическую схему станка, рис.1.9) , расчитывается в соответствии с заданным включением из набора зубчатых колес, сидящих на I, II и III валу по мере возрастания передаточного отношения каждой из 24-х скоростей;

i_пер – передаточное отношение зубчатых шестерен, передающих движение от III до VI включительно через перебор, Набор зубчатых шестерен, из числа сидящих на валах III, IV, V и VI_, должен быть таким, чтобы i_пер для первых шести ступеней было равно 1/32, для вторых шести ступеней – 1/8 и для третьих шести ступеней 1/2 (i_пер не входит в iкс для последних шести ступеней);

i_V1 – передаточное отношение зубчатых колес, передающих движение от Ш до V1 вала через шестерни, сидящие на Ш и V1 валах (только для четвертых шести ступеней).

Передаточное отношение на данной ступени (i_кс.) можно определить с помощью графика чисел оборотов (рис. 1.9). Для этого необходимо на оси ординат слева найти номер своей ступени, а на оси ординат справа – число оборотов соответствующее данной ступени (число оборотов дано без учета коэффициента проскальзывания ремней).

Затем, двигаясь по отрезкам прямых линий от точки, соответствующей найденному числу оборотов вала V1, до точки, соответствующей числу оборотов вала 1 (точка А), записать в обратном порядке (для удобства) передаточные отношения, соответствующие данным отрезкам. Например, при движении от точки, соответствующей числу оборотов 231 мин ^-1 до точки необходимо записать

и читать в обратном (справа налево) порядке, т.е.

.

– КПД передач на заданной ступени ,

где – КПД клиноременной передачи, равный 0,98;

к₁ – число клиноременных передач;

– КПД цилиндрической зубчатой передачи, равный 0,98;

к₂ – число цилиндрических зубчатых передач;

– КПД подшипника скольжения, равный 0,98;

к ₃ – чимло подшипников скольжения;

– КПД подшипника качения, равный 0,995;

к₄ – число подшипников качения (берется по кинематической схеме, рис. 1.8).

Значения КПД в степенях от 1 до 10 даны в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Значения КПД в степенях от 1 до 10

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0,98	0,96	0,941	0,922	0,904	0,886	0,868	0,85	0,834	0,817
0,995	0,99	0,985	0,98	0,975	0,97	0,965	0,961	0,956	0,951

Результаты расчетов по п.1 необходимо занести в таблицу 8 отчета.

Рис. 1.9. График чисел оборотов токарно-винторезного станка 1А62