Расчет коробки скоростей

| |

|График частот вращения (структурный график) (рис. 4) является видоизмененной |

|структурной сеткой. Он показывает действительные значения частных передаточных |

|отношений передач и частот вращения валов. |

|Для построения графика частот вращения необходимо рассчитать числа оборотов |

|шпинделя по формуле |

|ni = n min Ч (n-1 |

|Для нашего примера при ( = 1,26 |

| |

|n1 = nmin = 125 об\мин |

|n2 = nmin Ч (1 = 157,5 об\мин n5 = nmin Ч (4 = 315,06 об\мин |

|n3 = nmin Ч (2 = 198,45 об\мин n6 = nmin Ч (5 = 396,97 об\мин |

|n4 = nmin Ч (3 = 250,05 об\мин n7 = nmin Ч (6 = 500,19 об\мин |

| |

| |

|Принимаем в соответствии с нормальными рядами чисел в станкостроении следующие |

|значения чисел оборотов шпинделя: |

| |

|n1 = nmin = 125 об\мин |

|n2 = nmin Ч (1 = 160 об\мин n5 = nmin Ч (4 = 315 об\мин |

|n3 = nmin Ч (2 = 200 об\мин n6 = nmin Ч (5 = 400 об\мин |

|n4 = nmin Ч (3 = 250 об\мин n7 = nmin Ч (6 = 500 об\мин |

| |

| |

|Выполним анализ по отклонению ( n % ( ( 10 ((-1) |

| |

|В нашем примере ( n % ( ( 10 (1,26-1) = 2,6 % |

| |

| |

|Сравнивая расчетные и стандартные значения частот вращения шпинделя, можно |

|увидеть, что наибольшая разность соответствующих частот вращения имеет место для|

|n6 и составляет 0.76 % что меньше допускаемого отклонения. |

| |

| |

| |

| |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

|8. Анализ структурного графика (графика частот вращения). |

| |

|Анализ графика частот вращения производится по показателям: |

|Частоту вращения первичного вала выбираем наибольшей. |

|n = n мах = 500 об\мин |

|Так как электродвигатель имеют большую частоту вращения nэд=750 об\мин, то |

|предполагается использовать зубчатую или ременную передачу между валами 0 и 1. |

|Передаточные отношения должны удовлетворять двум условиям: |

|1) Передаточное отношение в группах должно постепенно уменьшаться по мере |

|приближения к шпинделю. |

|2) Для ограничения размеров зубчатых колес и радиальных габаритов коробок |

|скоростей нормалями станкостроения установлены пределы передаточных отношений: |

|I min ( 1/4, I max ( 2 |

|Для Z=7 = 21 ( 22( 23 и ( = 1,26 |

|iнаиб = (0 = 1,260 = 1 iнаим = (-3 = 1,26-3 = 1\2, |

| |

|В рассматриваемом случае соблюдаются оба условия, следовательно, данная |

|структура может быть применена. |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

|II I II III |

|IV |

| |

|Рис. 4. Структурный график или график частот вращения для коробки |

|Z=7 = 21 ( 22( 23 |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

|9. Определение передаточных отношений |

| |

|Частные передаточные отношения определяют по графику частот вращения. Их |

|выражают через знаменатель геометрического ряда (: |

|i = ( (k |

|где к - число интервалов между смежными валами, которые пересекает данный луч |

|на графике частот вращения. |

|Знак «плюс» принимается для ускоряющей передачи, «минус» - для замедляющей |

|передачи, для горизонтальных лучей к = 0, i = 1 |

| |

|Используя график частот вращения (рис. 3) определяем передаточные отношения: |

| |

|i1=(0 = 1,26 0 = 1 i4=(-2 = 1,26 |

|-2 = 7 : 11 |

|i2=(-1 = 1,26 -1 = 4 : 5 i5=(0 = 1,26 0 =|

|1 |

|i3=(0 = 1,26 0 = 1 i6=(3 = 1,26 -3|

|= 1 : 2 |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

|10. Расчет чисел зубьев |

| |

|Числа зубьев рассчитываем отдельно для каждой группы передач, используя частные |

|передаточные отношения, найденные по графику частот вращения. |

|При расчете необходимо соблюдать следующие условия: |

|- минимальные числа зубьев ведущего колеса 18-20, максимальные для ведомого |

|колеса - 100. |

|- для обеспечения постоянства межосевого расстояния суммы чисел зубьев |

|сопряженных колес должны быть равными, т.е. |

|Z1 + Z2 = Z3 + Z4 = Z5 + Z6 = … = const |

|где Z1, Z3, Z5, …- числа зубьев ведущих зубчатых колес элементарной двухваловой|

|передачи; Z2, Z4, Z6, …- соответствующие им числа зубьев ведомых зубчатых колес.|

| |

| |

| |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

|Определим фиктивные числа зубьев для колес коробки методом наименьшего общего |

|кратного (НОК).. |

|Для основной группы они определяются исходя из равенства: |

|A : B = Z1 : Z2 =( 0 = i1 ; C : D = Z3 : Z4 =( -1 = i2 ; |

|Для первой переборной группы исходя из равенства: |

|E : F = Z5 :Z6 =( 0 = i3; G : H = Z7 : Z8 =( -2 = i4 ; |

|Для второй переборной группы исходя из равенства: |

|K : L = Z9 : Z10 =( 0 = i5; M : N = Z11 : Z12 =( -3 = i6,, |

|где А, В, C, D, E, F, G, H, K, L, M, N – простые целые числа, которые являются |

|фиктивными числами зубьев. |

| |

|Для основной группы передач получаем: |

| |

|А = 1, В = 1, C = 4, D = 5, |

|Для первой переборной группы передач: |

| |

|E = 1, F = 1,G = 7, H =11, |

|Для второй переборной группы передач: |

|K = 1, L = 1, M = 1, N = 2 |

| |

| |

| |

| |

| |

| |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

|Определим наименьшее общее кратное Sz |

| |

|Для определения Sz используем правило: «Sz равно наименьшему общему кратному |

|сумм простых целых чисел для данной группы передач» |

|Для основной группы передач |

| |

|A + B = 1+1 = 2 |

|C + D = 4+5 =9 , следовательно Sz = 18 |

| |

|Для первой переборной группы передач |

| |

|E + F = 1+1 = 2 |

|G + H = 7+11 = 18, следовательно Sz = 18 |

|Для второй переборной группы передач |

| |

|K + L = 1 + 1 = 2 |

|M + N = 1+2 = 3, следовательно Sz = 6 |

| |

|Вычислим расчетные числа зубьев: |

| |

|Для основной группы передач: |

| |

|Z1 = Sz Ч A / (A + B) = 18Ч 1 / (1 + 1) =9 |

|Z2 = SzЧ B / (A + B) = 18 Ч 1/ (1 +1) = 9 |

|Z3 = Sz Ч C / (C + D) = 18Ч 4 / (4 + 5) = 8 |

|Z4 = Sz Ч D / (C + D) = 18 Ч 5/ (4 + 5) = 10 |

| |

| |

| |

| |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

|Для второй переборной группы передач: |

| |

|Z5 = Sz Ч E / (E + F) = 18Ч 1 / (1+ 1) = 9 |

|Z6 = Sz Ч F / (E + F) = 18Ч 1 / (1 + 1)= 9 |

|Z7 = SzЧ G / (G + H) = 18Ч 7 / (7 + 11) = 7 |

|Z8 = SzЧ H / (G + H) = 18 Ч 11/ (7 + 11) = 11 |

| |

|Для третьей переборной группы передач: |

| |

|Z9 = SzЧ K / (K + L) = 6Ч 1 / (1 + 1) = 3 |

|Z10 = SzЧ L / (K + L) = 6 Ч 1/ (1 + 1) = 3 |

|Z11 = Sz Ч M / (M + N) = 6 Ч 1 / (1+ 2) = 2 |

|Z12 = Sz Ч N / (M + N) = 6 Ч 2 / (1 + 2)= 4 |

| |

|Определим действительные числа зубьев колес коробки скоростей |

| |

|Так как минимальное число зубьев колес должно быть не меньше 18, то увеличим |

|количество рассчитанных чисел зубьев в 2,5 раза для основной и первой переборной|

|группы, и в 10 раз для второй переборной группы. Таким образом, после умножения|

|получаем: |

| |

|Z1 = 22,5 Z3 = 20 Z5 = 22,5 Z7 = 17,5 Z9 = |

|27 Z11 = 18 |

|Z2 = 22,5 Z4 = 25 Z6 = 22,5 Z8 = 27,5 Z10 |

|=27 Z12 = 36 |

|Подачи (Z1 : Z2 ) ; (Z5 : Z6 ) ; (Z7 : Z8 ) необходимо корригировать |

| |

|Произведем проверку на равенство сумм чисел зубьев, с целью обеспечения |

|одинакового межосевого расстояния для всех передач в одной группе. |

| |

|Для основной группы: |

|Z1 + Z2 = Z3 + Z4 = 22 + 23 = 20 + 25 = 45 |

|Для первой переборной группы: |

|Z5 + Z6 = Z7 + Z8 = 27+ 27 = 21+ 33= 54 |

|Для второй переборной группы: |

|Z9 + Z10 = Z11 + Z12 = 27+ 27 = 18 + 36 = 54 |

| |

|Условие постоянства суммы SZ соблюдается. |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

|11. Расчет энергосиловых параметров коробки скоростей и выбор электродвигателя |

| |

|Выбор электродвигателя. Принимаем электродвигатель по ближайшей частоте |

|вращения. |

|n = 750 об\мин |

| |

|Определим, что подача от электродвигателя на первый вал коробки скоростей |

|ременная. При выборе ременной передачи общий КПД коробки скоростей определяется |

|по формуле: |

|(о = (рп Ч (пк, Ч (зк |

|где к – количество пар подшипников качения в коробке скоростей. |

| |

|(о = (рп Ч (пк Ч (зк = 0,96Ч0,994Ч0,973 = 0,84 |

|Рассчитаем потребляемую мощность на электродвигателе станка: |

|Рэд = Рст / (о = 4,8 / 0,84 = 5,71 кВт, |

|где Рст - мощность станка, кВт; (о - общий КПД коробки скоростей. |

| |

|Принимаем электродвигатель. 4А160S8 |

|Мощность Рэд = 7,5 кВт, асинхронная частота вращения ротора |

| |

|nа = 730 об\мин |

| |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

|Рассчитаем передаточное число ременной передачи с учетом коэффициента |

|скольжения по формуле: |

| |

|i рем = n1 / (na ( 0,985) = 500 / (730 х 0,985) = 0,695 |

| |

|Рассчитаем диаметр ведущего шкива по формуле: |

| |

|d1= k ( T0 |

|где T0 - крутящий момент на валу электродвигателя, Н ( м; |

|к = 40 для клиноременной передачи |

|T0 = 9550 Рэд / na |

|Для нашего примера T0 = 9550 ( 7,5 / 730 = 98,12 Н ( м |

|Диаметр ведущего шкива равен |

|d1= k ( T0 = 40 ( 98,12 = 184,5 мм |

|Расчетный диаметр шкива округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ |

|17383 - 73. |

|d1= 180 мм. |

| |

|3.8.6 Рассчитаем диаметр ведомого шкива: |

| |

|d2 = d1 / iрем = 180 / 0,695 = 258,99 мм |

| |

|Округлим d2 до стандартного значения из ряда по ГОСТ 17383 - 73 |

|d2 = 250 мм. |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

|3.8.7 Рассчитаем фактическое передаточное отношение ременной передачи: |

| |

| |

|iф рем = d1 ( (1 - () / d2 = 180 ( (1 – 0,015) / 250 = 0,71. |

| |

|где ( - коэффициент скольжения, для ременных передач ( = 0,015 |

| |

|В нашем случае погрешность составляет менее 1%, поэтому значения диаметров |

|шкивов принимаем d1. = 160 мм, d2.= 230 мм. |

| |

| |

|3,8,8 Рассчитаем передаваемую мощность для каждого вала коробки скоростей по |

|формуле: |

|Рi = Рэд п ( (, кВт |

|где Рэд п - мощность электродвигателя, кВт;( - общий КПД, учитывающий потери |

|мощности от двигателя до рассчитываемого вала. |

|Расчетные значения передаваемой мощности для нашего примера приведены в табл.7. |

| |

|Р1 = Рэд п ( (рп ( (пк = 4,8 х 0.96 х 0,99 = 4,56 кВт |

|Р2 = Р1 ( (зп ( (пк = Р1 х 0.96 х 0,99 = 4,38 кВт |

|Р3 = Р2 ( (зп ( (пк = Р2 х 0.96 х 0,99 = 4,2 кВт |

|Р4 = Р3 ( (зп ( (пк = Р3 х 0.96 х 0,99 = 4 кВт |

| |

|3.8.9 Рассчитаем крутящие моменты на валах коробки скоростей по формуле: |

| |

|Тi = 9550 ( Р i / n i min , Н(мм |

| |

|где n i min - - минимальная частота вращения вала, об\мин. |

| |

|В качестве расчетной частоты вращения шпинделя принимаем частоту вращения |

|верхней ступени второй трети диапазона, т.е. n i min равную n3 = 200 об/мин. |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

|Т1 = 975 ( 104 ( 4,56 / 200 = 222,3 Н(мм |

|Т2 = 975 ( 104 ( 4,38 / 200 = 213,5 Н(мм |

|Т3 = 975 ( 104 ( 4,2 / 200 = 204,75 Н(мм |

|Т4 = 975 ( 104 ( 4 / 200 = 195 Н(мм |

| |

| |

|3,8,9 Произведем предварительный (ориентировочный) расчет валов коробки |

|скоростей. |

|Предварительный расчет диаметров валов выполняют из расчета на кручение, так как|

|нет данных о расстоянии между опорами, необходимых для учета изгибных |

|напряжений. |

|Предварительных расчет диаметров валов производится по формуле: |

| |

|di = 5(Тi / [(] |

|где Тi – максимальный крутящий момент для рассчитываемого вала, Н*мм; d - |

|диаметр рассчитываемого вала, мм; |

|[(] - допускаемое значение напряжений кручения, МПа. |

|Для валов из конструкционных среднеуглеродистых марок сталей 45, 50 принимают |

|[(] = 20 МПа |

|Диаметр промежуточных валов округлим до ближайших больших стандартных значений |

|по ряду Ra 40. |

|Диаметр шпинделя в переднем подшипнике принимаем в зависимости от мощности |

|электродвигателя (табл. 6). |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

| |

|d1 = 5(222300 / 20 = 38 мм, принимаем d1 = 38 мм |

| |

|d2 = 5(213500 / 20 = 37,6 мм, принимаем d2 = 38 мм |

| |

|d3 = 5(204750 / 20 = 37 мм, принимаем d3 = 38 мм |

| |

|d4 = 5(195000 / 20 = 36,5 мм, принимаем d4 = 38 мм |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

| |

| |

|Литература |

| |

|1. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: в 3т. |

|М.: Машиностроение, 1985. Т.2, 559 с. |

|2. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: |

|проектирование металлорежущих станков; Справочник – |

|учебник/под ред. А. С. Проникова._ М, Машиностроение,1995.-448 с. |

|4. Проников А. С. Расчет и конструирование металлорежущих станков. |

|Учеб. для ВУЗов.- М.: Высш. Школа,- 2000.- |

|5. Тарзиманов Г. А. Проектирование металлорежущих станков. М.: |

|Машиностроение,- 1980, - 280 с. |

|6. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: учебник |

|для техн..- М Высшая школа. – ФГИПП.- 1999.- 432 с.. |

|7. Дунаев Леликов Курсовое проектирование деталей машин: учебник для ВУЗов.-|

|М Высшая школа. 1999.- 420 с. |

|8. Кочергин А. А, Конструирование и расчет металлорежущих станков |

|и станочних комплексов: Учеб. пособие для ВТУЗов.- Минск. – |

|Вышейш. школа. – 1991, 382 с. |

|9. Левятов Д.С. Расчеты и конструирование деталей машин: Учеб. для |

|Вузов.- М.: Высш. шк. 1985. 380 с. |

| | | | | |030501.080602.041.000 ПЗ |Лис|

| | | | | | |т |

| | | | | | | |

|Изм|Лис|№ |Подпи|Дат| | |

| |т |документа|сь |а | | |

-----------------------

q!

m!

3!

3!

(m!)2

q!

(3!)2

3!

|n3|

|n2|

|n1|

|I3 = (0 |

|=Z5:Z6 |

|I1 = (0 |

|=Z1 : Z2 |

|n4|

|n5|

|n6|

|n7|

6

5

4

3

2

1

0

об\мин

125

160

200

250

315

400

500

6

7

4

5[pic]

0

1

2

3

|Вал двигателя |

|n = 750 об/мин |

i4= 1\( 2 =Z7 : Z8

I6 = 1\(3 =Z11:Z12

|i2 = 1\(1|

|=Z3 : Z4 |

|I5 = (0 |

|=Z9:Z10 |

3

3

3

3

3

3

3

Страницы: 1, 2