Расчёт крутящих моментов на валах

Для расчёта крутящего момента, М_кр, Н×м, необходимо рассчитать и выбрать мощность электродвигателя.

Мощность электродвигателя, N_дв, кВт, рассчитывается по формуле

 

N_дв= , (11)

 

где , кВт – мощность резания,

– КПД привода,принимаем 𝜂=0,7.

КПД рассчитываем по формуле

 

𝜂₀₌ 𝜂₁ ^. 𝜂₂^. 𝜂_3…𝜂_к.(12)

 

𝜂₀=0,99^5. 0,99 ^. 0,93⁴=0,95 ^. 0,99 ^. 0,74= 0,7

Мощность резания, , кВт, рассчитывается по формуле

 

N_рез=E× ,(13)

 

где E – величина,определяемпо справочнику [ 3,т 4.12, с.71] и принимаем

Е=0,35;

v_min, м/мин – максимальная скорость резания,

t_max,мм – максимальная глубина,

Z_ф, - количество зубьев фрезы,определяемпо ГОСТ 24360-80 и принимаем

Z_ф=20,

, - коэффициент, который зависит от обрабатываемого материала, определяемпо справочнику [3,т 4.13, с.72] и принимаем

=1,3 при 207÷229 HB;

, - коэффициент, который зависит от типа фрезы и скорости резания, определяемпо справочнику[3,т 4.14, с.73]

= 0,95

v_min= 40м/мин.

N_рез =0,35× ×1,3×0,95=1,7 кВт,

N_{дв= =} 2,4 кВт,

Выбираем асинхронный трёзфазный закрытый обдуваемый электродвигатель 4A100S4У3, мощностью N_дв=3,0кВт, частотой вращения n_{эл. дв.} =1435 об/мин.

 

Крутящий момент, М_кр, Н×м, на каждом из валах расчитывается по формуле

, (14)

 

где , об/мин, – наименьшая частота вращения вала.

Н^.м,

Н^.м,

Н^.м,

Н^.м,

Н^.м.

 

 

Расчёт размеров передач и колёс коробки скоростей

 

Прежде чем производить расчёты, необходимо определиться с материалом зубчатых колёс.

Для изготовления зубчатых колёс выбираем Сталь 40Х и назначаем термообработку улучшение до 260…280HB.

Модуль зубчатого зацепления, m, мм, рассчитывается по формуле

 

m= (15)

 

где Y_F – коэффициент, учитывающий форму зуба,

Y_F= 3,85, [ 3, рис. 4.32, с.81];

K_m – вспомогательный коэффициент при проектном расчёте передачи, рассчитываемпо формуле

 

K_m= . (16)

 

K_m= 1,7

M₁– крутящий момент на шестерне сопряжённой пары,

Ψ_bd – коэффициент ширины шестерни, Ψ_bd =0,4,

Z – количество зубьев шестерни.

Модуль зубчатого зацепления, m, мм, для дополнительной группы:

m_доп= = 1,7×0,62=1,05

Принимаем m_доп= 1

Модуль зубчатого зацепления, m, мм, для 1-ой группы:

 

m₁= = 1,7×0,75=1,28

Принимаем m₁= 1,25

Модуль зубчатого зацепления, m, мм, для 2-ой группы:

m₂= = 1,7×1,06=1,8

Принимаем m₂= 2

Модуль зубчатого зацепления, m, мм, для 3-ей группы:

m₃= = 1,7×1,8=3,06

Принимаем m₃= 3

Определяем диаметры зубчатых колёс. Для создания чертежа необходимы делительный диаметр и диаметр выступов.

Делительный диаметр, D,мм, расчитывается по формуле

 

D=m×Z. (17)

 

D₁=1×28=28; D₂=1×52=52;

D₃=1,25×37=46,2; D₄=1,25×58=72,5;

D₅=1,25×32=40; D₆=1,25×63=78,7;

D₇=1,25×27=33,7; D₈=1,25×68=85;

D₉=2×54=108; D₁₀=2×34=68;

D₁₁=2×39=78; D₁₂=2×49=98;

D₁₃=2×25=50; D₁₄=2×63=126;

D₁₅=3×60=180; D₁₆=3×30=90;

D₁₇=3×18=54; D₁₈=3×72=216.

Диаметрвыступов, D_a,мм, расчитывается по формуле

 

D_a=D+2m. (18)

 

D_a1=28+2×1=30; D_a2=52+2×1=54;

D_a3=46,2+2×1,25=48,7; D_a4=72,5+2×1,25=75;

D_a5=40+2×1,25=42,5; D_a6=78,7+2×1,25=81,2;

D_a7=33,7+2×1,25=36,2; D_a8=85+2×1,25=87,5;

D_a9=108+2×2=112; D_a10=68+2×2=72;

D_a11=78+2×2=82; D_a12=98+2×2=102;

D_a13=50+2×2=54; D_a14=126+2×2=130;

D_a15=180+2×3=186; D_a16=90+2×3=96;

D_a17=54+2×3=60; D_a18=216+2×3=222.

Рассчитываем диаметр впадин D_f,мм,по формуле

 

D_f=D-2.5∙m. (19)

 

D_f1= 28-2.5∙1=25,5;D_f2= 52-2.5∙1=49,5;

D_f3= 46,2-2.5∙1,25=43;D_f4= 72,5-2.5∙1,25=69,4;

D_f5=40-2.5∙1,25=36,8;D_f6=78,7-2.5∙1,25=75,5;

D_f7=33,7-2.5∙1,25=30,5;D_f8=85-2.5∙1,25=81,8;

D_f9=108-2.5∙2=103;D_f10=68-2.5∙2=63;

D_f11=78-2.5∙2=73;D_f12=98-2.5∙2=93;

D_f13=50-2.5∙2=45;D_f14=126-2.5∙2=121;

D_f15=180-2.5∙3=172,5;D_f16=90-2.5∙3=82,5;

D_f17=54-2.5∙3=46,5;D_f18=216-2.5∙3=208,5.

 

Ширину шестерни и колеса, B,мм, для прямозубых зубчатых колёс расчитываем по формуле

 

B= Ψ_bd×d+(0,2…0,4)×m,(20)

 

где d,мм – диаметр вала.

 

B₁=0,4×18+0,3×1=7,2

Принимаем B₁=10мм

B₂=0,4×20+0,3×1=8,3

Принимаем B₂=10мм

B_3,5,7=0,4×20+0,3×1,25=8,4

Принимаем B_3,5,7= 11мм

B_4,6,8=0,4×28+0,3×1,25=11,6

Принимаем B_4,6,8= 13мм

B_9,11,13=0,4×28+0,3×2=11,8

Принимаем B_9,11,13= 13мм

B_10,12,14=0,4×36+0,3×2=15

Принимаем B_10,12,14= 15мм

B_15,17=0,4×36+0,3×3=15,3

Принимаем B_15,17= 16мм

B_16,18=0,4×55+0,3×3=22,9

Принимаем B_16,18= 23мм

Рассчитываем межосевое расстояние по формуле

 

Aω= . (21)

 

Aω_д= мм,

Aω₁=

Aω₂=

Aω₃= .

 

 

Расчёт валов коробки скоростей

Рассчитываем диаметры валов сплошного сечения d, мм по формуле

 

, (22)

 

где - допускаемое напряжение,МПа;

=20…25 Мпа;

М_кр - крутящий момент, Н∙м.

d₁= = =16,5принимаем 18 мм,

d₂= =19,4 принимаем 20 мм,

d₃= =25,8 принимаем 28 мм,

d₄= =34,1 принимаем 36 мм.

d₅= =52,5 принимаем 55 мм.

 

Подбор подшипников качения

Исходя из паспортных данных, а также конструктивных особенностей вертикально-фрезерных станков выбираем подшипники шариковые радиальные однорядные ГОСТ 8338-85. Для вала диаметром 20 мм выбраны два подшипника 7000104 ГОСТ 8338-75. Для второго вала диаметром 28 мм – два подшипника 7000105 ГОСТ 8338-75, для третьего вала диаметром 36 мм - два подшипника 7000107 ГОСТ 8338-75, для четвёртого вала диаметром 55 мм выбраны подшипники 7000111 ГОСТ 8338-75.

Описание системы смазки

Правильная система смазки значительно снижает потери энергии на трение, повышает коэффициент полезного действия станка, уменьшает износ, увеличивает долговечность трущихся поверхностей, сохраняет точность станка, способствует плавной его работе и получению заданной шероховатости поверхностей детали, обрабатываемых на станке.

В качестве смазочных материалов в станках применяют жидкие минеральные масла и густые (консистентные) смазки. Наибольшее применение для смазки станков получили индустриальные масла следующих марок: И-12А, И-20А, И-30А. Эти масла больше подходят для смазки отечественных быстроходных механизмов и дают возможность осуществить централизованную смазку с ее циркуляцией и очисткой от загрязнения.

Выбор сорта смазки в первую очередь определяется скоростями относительно скольжения и нагрузки, действующими в сопряжениях. При прочих равных условиях, чем выше скорость относительного скольжения и чем меньше удельное давление (на единицу площади) в сопряжении, тем меньшей вязкости должно быть масло. Для прецизионных металлорежущих станков, как правило, выбирают смазку, имеющую наименьшую вязкость.

В металлорежущих станках выбор сорта смазки затрудняется тем, что имеет место большое разнообразие пар трения, работающих при различных относительных скоростях и нагрузках. Применение разных смазок усложнило бы конструкцию смазочной системы и затруднило эксплуатацию такого станка. Поэтому обычно выбирают один (реже два) сорта масла, ориентируясь на средние условия работы и на ответственные сопряжения станка.