Проект токарно-винторезного станка с разработкой привода вращательного движения и конструкции шпиндельного узла

     а) клиноременная передача:

     Тогда диаметры шкивов принимаем диаметр  ведущего D₁=67мм и диаметр ведомого D₂=77,5мм.

     б) основная группа:

     

     Примем  , тогда:

1. при
2. при

     в) переборная группа:

     Примем  , тогда:

1. при
2. при
3. при

     Нанесем числа зубьев колес на кинематическую схему и график частот вращения привода.

     

     Рисунок 1.4 – Кинематическая схема привода

     

     

     Рисунок 1.5 – График частот вращения

     1.4 Определение действительного  значения частот  вращения исполнительного  звена

 

     Найдем  действительные значения частот вращения исполнительного звена для каждой кинематической цепи по формуле:

     где i_общ.i – передаточное отношение между валами;

           n_M – частота вращения двигателя, мин^-1.

      Произведем  проверку фактических частот вращения шпинделя:

     где φ – знаменатель ряда.

     Из  последних расчетов следует, что  погрешность частот вращения шпинделя допустимая. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

     

     2 Силовые расчеты

     2.1 Определение расчетной  частоты вращения  шпинделя

 

     Определим, какую частоту вращения шпинделя нужно принимать для определения крутящих моментов, передаваемых приводом:

     где R_n – диапазон регулирования привода, равный ,

     n₁ – минимальная частота вращения шпинделя, об/мин.

     Принимаем ближайшую стандартную расчетную  частоту вращения шпинделя 400 об/мин.

     2.2 Определение величин  крутящих моментов  и мощностей на  валах привода

 

     В предыдущем пункте была найдена расчетная  частота вращения шпинделя, равная 400 об/мин. Это означает, что силовой  расчет будем вести по кинематической цепи .

     Найдем  величины крутящих моментов на валах  привода.

     Крутящий  момент на любом i-том участке вала привода равен:

     где – крутящий момент на j-том участке вала привода, Нм;

       – КПД участка расчетной  кинематической цепи привода  между j-тым и    i-тым валами;

      – величина передаточного отношения  того же участка цепи.

     Крутящий  момент на I валу привода равен:

      где – крутящий момент на роторе двигателя, равный:

     где Р_м – мощность двигателя, кВт;

         n_м – частота вращения ротора двигателя, об/мин.

           – КПД участка между  двигателем и I-м валом – КПД ременной передачи, равный 0,95.

     Крутящий  момент на II валу привода равен:

     где – КПД участка между I-м и II-м валами – КПД зубчатой передачи, равный 0,97;

       – передаточное отношение между I-м и II-м валами привода.

     Крутящий  момент на III валу привода равен:

     где – КПД участка между II-м и III-м валами – КПД зубчатой передачи, равный 0,97;

       – передаточное отношение между II-м и III-м валами привода.

     Крутящий  момент на шпинделе равен:

 

     где – КПД участка между III-м валом и шпинделем – КПД зубчатой передачи, равный 0,97;

       – передаточное отношение между II-м и III-м валами привода.

     Найдем  мощность на шпинделе привода:

     где Р_м – мощность электродвигателя, кВт;

           – общее КПД привода,  равное:

     где – КПД зубчатой передачи, равное 0,97;

           – КПД ременной передачи, равное 0,95;

         k – количество зубчатых передач;

         m – количество ременных передач.

     2.3 Предварительное определение диаметров валов привода

 

     Диаметр i-того вала на чистое кручение определяется:

     где М_кр – крутящий момент на i-том валу привода, Н·мм

     1) Диаметр I-го вала:

     Принимаем d₁=25 мм

     2) Диаметр II-го вала:

     Принимаем d₁=25 мм

     3) Диаметр III-го вала:

     Принимаем d₃=30 мм

     2.4 Расчет цилиндрических  зубчатых колес

 

     С помощью программы ZUB определим модуль, межцентровое расстояние и ширину венца зубчатых колес. Результат расчета приведен в приложении А.

     Определим недостающие параметры – диаметр вершин и диаметр впадин зубьев по следующим формулам:

1. зубчатая пара 34:34:

     2) зубчатая пара 30:38:

     Для неё модуль, межцентровое расстояние и ширина зубчатого венца будут  такими же, как и для пары 34:34, так как совокупность этих двух зубчатых пар образует единый блок. Тогда недостающие параметры:

     3) зубчатая пара 24:48:

     4) зубчатая пара 32:40

     

     Для неё модуль, межцентровое расстояние и ширина зубчатого венца будут  такими же, как и для пары 24:48. Тогда недостающие параметры:

      5) зубчатая  пара 40:32

     Для неё модуль, межцентровое расстояние и ширина зубчатого венца будут  такими же, как и для пары 24:48. Тогда недостающие параметры:

     6) зубчатая пара 60:60

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     

     

     3 Проектирование развертки  сборочной единицы  и конструкции  шпиндельного узла

     3.1 Шпиндельные узлы  металлорежущих станков

 

       Шпиндель – наиболее ответственная  деталь станка, служащая для закрепления  детали, заготовки или инструмента  и обеспечивающая взаимное расположение  инструмента и заготовки в  процессе обработки.