Модернизация привода главного движения станка с ЧПУ 6305Ф4

 

 

 

 

С I вала на II

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра "Технология машиностроения"
Расчет прямозубой эвольвентной передачи
Фамилия, Имя, Отчество	Галбура В.И.
Группа	С-41д
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Крутящий момент на шестерне, Нм	71,6
Частота вращения шестерни, мин-1	1000,00
Допускаемое контактное напряжение, МПа	900,00
Допускаемое напряжение на изгиб, МПа	360,00
Число зубьев шестерни, шт.	40
Число зубьев колеса, шт.	50
Отношение ширины венца к начальному диаметру	0,2
Степень точности зубчатой передачи	7
Код расположение передачи	1
РЕЗУЛЬТАТЫ  РАСЧЕТА
Расчетный модуль по контактным напряжениям, мм	1,67
Расчетный модуль по изгибающим напряжениям, мм	1,85
Стандартный модуль, мм	2,00
Межосевое расстояние, мм	90,00
Ширина шестерни, мм	16,00
Окружная скорость, м/с	4,19
	шестерня	колесо
Начальный диаметр, мм	80,00	100,00
Диаметр окружности вершин, мм	84,00	104,00
Диаметр окружности впадин, мм	75,00	95,00

 

С II вала на III

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра "Технология машиностроения"
Расчет прямозубой эвольвентной передачи
Фамилия, Имя, Отчество	Галбура В.И.
Группа	С-41д
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Крутящий момент на шестерне, Нм	87,75
Частота вращения шестерни, мин-1	800,00
Допускаемое контактное напряжение, МПа	900,00
Допускаемое напряжение на изгиб, МПа	360,00
Число зубьев шестерни, шт.	27
Число зубьев колеса, шт.	54
Отношение ширины венца к начальному диаметру	0,2
Степень точности зубчатой передачи	7
Код расположение передачи	1
РЕЗУЛЬТАТЫ  РАСЧЕТА
Расчетный модуль по контактным напряжениям, мм	2,50
Расчетный модуль по изгибающим напряжениям, мм	2,60
Стандартный модуль, мм	2,50
Межосевое раcстояние, мм	101,25
Ширина шестерни, мм	13,50
Окружная скорость, м/с	2,83
	шестерня	колесо
Начальный диаметр, мм	67,50	135,00
Диаметр окружности вершин, мм	72,50	140,00
Диаметр окружности впадин, мм	61,25	128,75

 

С III вала на IV

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра "Технология машиностроения"
Расчет прямозубой эвольвентной передачи
Фамилия, Имя, Отчество	Галбура В.И.
Группа	С-41д
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Крутящий момент на шестерне, Нм	170,6
Частота вращения шестерни, мин-1	400,00
Допускаемое контактное напряжение, МПа	900,00
Допускаемое напряжение на изгиб, МПа	360,00
Число зубьев шестерни, шт.	29
Число зубьев колеса, шт.	57
Отношение ширины венца к начальному диаметру	0,2
Степень точности зубчатой передачи	7
Код расположение передачи	1
РЕЗУЛЬТАТЫ  РАСЧЕТА
Расчетный модуль по контактным напряжениям, мм	2,89
Расчетный модуль по изгибающим напряжениям, мм	3,09
Стандартный модуль, мм	3,00
Межосевое расстояние, мм	129,00
Ширина шестерни, мм	17,40
Окружная скорость, м/с	1,82
	шестерня	колесо
Начальный диаметр, мм	87,00	171,00
Диаметр окружности вершин, мм	93,00	177,00
Диаметр окружности впадин, мм	79,50	163,50

 

       4.3. Ориентировочный расчет валов

           Предварительный расчет валов выполняется для всех валов коробки и служит ориентиром для эскизной разработки и конструкции валов, выбора параметров муфт, подшипников и т.п., а также последующего уточненного расчета.

        Диаметр вала (в мм) определяют, используя условный расчет на кручение:

по условию прочности:

 

,                                        (4.7)  

               

  по условию жесткости:

 

                                         (4.8)  

               

где N – мощность, предаваемая валом, кВт; расчетная частота вращения вала, об/мин; условное допускаемое напряжение при кручении, МПа; для выходного конца вала; для средних участков вала под шестернями и др. элементами передач); допустимый угол закручивания 1м длины вала, град; коэффициент пустотелости вала ( внутренний и - наружный диаметры полого гладкого вала, мм). Для сплошных валов =0. Для полых – =0,4…0,7.

          Из двух полученных значений диаметра принимают ближайшее большее, используя стандартные ряды. Для гладких валов ГОСТ 6636-69 предусматривает четыре основных ряда.

         Выполним предварительный расчет валов:

         Для первого вала:

по условию  прочности:

,

по условию  жесткости:

        Принимаем по ГОСТ 1139 – 80:  средней серии .

        Для второго вала:

по условию  прочности:

   

по условию  жесткости:

     

         Принимаем по ГОСТ 1139 – 80:  средней серии .

 

         Для третьего вала:

по условию прочности:

 

по условию  жесткости:

 

        Принимаем по ГОСТ 1139 – 80:  средней серии .

        Для четвертого вала:

                по условию прочности:

      

по условию  жесткости:

       

        Принимаем по ГОСТ 636 – 69 d=100 мм.

 

       4.4. Уточненный расчет вала

         Целью расчета является проверка  предварительно принятых диаметров  валов с учетом действия изгибающих и крутящих моментов от всех сил, действующих на вал в различных сечениях.

         Для выполнения расчета вала  должны быть известны:

мощность двигателя, расчетная частота вращения вала, размеры и размещение на валу всех деталей, которые определяются на основе продольной и поперечной компоновки узла.

Силы на валы передаются через зубчатые колеса, шкивы, муфты и т.п. В общем случае силы могут действовать в различных  плоскостях. Поэтому силы задают в  виде составляющих по трем взаимно  перпендикулярным осям координат.

Окружная составляющая  для всех типов колес определяется по формуле:

 

                                     (4.9) 

где – крутящий момент на валу, Нм; диаметр начальной окружности, м.

 

  

     Радиальная составляющая определяется по формуле:

 

                                           (4.10)

 

Определим радиальную и  окружную силу по формулам (4.9) и (4.10) для вала 2, в  точках приложения сил:

- окружная сила будет равна:

,

.

- радиальная  сила будет равна:

 

,

 

.

 

 

        Уточненный расчет вала производится по программе.

 

 

 

 

 

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра "Технология машиностроения"
Расчет вала
Фамилия, Имя, Отчество	Галбура В.И.
Группа	С-41д
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Начальный диаметр  первого колеса, мм	135
Расстояние  от левой опоры А, мм	90
Начальный диаметр  второго колеса, мм	105
Расстояние  от левой опоры В, мм	150
Расстояние  между опорами L, мм	500
Угол между  силами P и D, град.
Расчетная частота  вращения вала, мин-1	800
Мощность, передаваемая валом, кВт	7,2
Крутящий момент, передаваемый валом, Нм	87,75
Схема нагружения вала	1
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА
	1	2
Опорные реакции ,Н	2378,72	782,37
Грузоподъемность  подшипников: статическая, Н	2378,72	782,37
динамическая, Н	22347,25	7350,09
Диаметр вала, мм	29,12
Расстояние  до опасного сечения от левой опоры, мм	90,00	150,00
Изгибающий  момент в опасном сечении, Нм	214,09	273,83

 

При проектировании машин подшипники качения не конструируют и не рассчитывают, а подбирают  из числа стандартных по статической  или динамической грузоподъемности в соответствии с ГОСТ 8338-75.

        Шариковый радиальный однорядный 307 с статической грузоподъемностью 18000 Н и динамической грузоподъемностью 32300 Н.

 

          В качестве критерия для определения опасных сечений можно принять величину напряжения в сечении (в МПа):

                                              (4.11)

 

где приведенный момент; момент сопротивления при изгибе в опасном сечении.

 

,

.

 

         Необходимо, чтобы напряжение в опасном сечении не превышало допускаемых значений:

 

.                                               (4.12)

 

         Допускаемые напряжения (в МПа) принимают:

 

                                             (4.13)

 

где предел выносливости при изгибе, МПа ( ); 2,5…4 требуемый коэффициент запаса для обеспечения жесткости.

 

         Принимаем 3.

 

- условие выполняется.

         При составлении расчетной схемы вал рассматривают как балку, лежащую на шарнирных опорах и нагруженную сосредоточенными силами и моментами. Точки приложения сил и моментов принимаются на середине элемента, передающего эти силы и моменты на вал, а эти сечения принимаются за расчетные.

        В каждой плоскости определяют реакции опор и изгибающие моменты, строят эпюры изгибающих моментов, а затем, суммирую геометрически, определяют полные реакции и суммарные изгибающие моменты, строят эпюры изгибающих и крутящих моментов (рис. 5.).

 

Рис.5. – Эпюра моментов

 

           4.5. Расчет шлицевого соединения

Шлицевые соединения, независимо от профиля зубьев рассчитывают на смятие[6]:

 

,                                  (4.14)

 

где d_ср – средний диаметр шлицов, мм;  l – рабочая длина поверхности контакта шлицов, мм;  h – рабочая высота, мм; z – число зубьев; ψ=0,75 – коэффициент неравномерности нагружения зубьев.

 

,                                        (4.15)

.                                         (4.16)

 

  f=0,3…0,5 – величина фаски.