Реферат: Расчет коробки скоростей

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

 Z=7 = 21 ´ 22´ 23

030501.080602.041.000 ПЗ

Лист

9. Определение передаточных отношений

  Частные передаточные отношения определяют по графику частот вращения. Их выражают через знаменатель гео­метрического ряда j:

i = j ±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=j0 = 1,26 0 = 1                                               i4=j-2 = 1,26 -2 = 7 : 11

i2=j-1 = 1,26 -1 = 4 : 5                                        i5=j0 = 1,26 0 =  1

i3=j0 = 1,26 0 = 1                                               i6=j3 = 1,26 -3 = 1 : 2

030501.080602.041.000 ПЗ

Лист

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

Лист

Определим фиктивные числа зубьев для колес коробки методом наименьшего общего кратного (НОК)..

Для основной группы они определяются исходя из равенства:

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

Для первой переборной группы исходя из равенства:

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

Для второй переборной группы исходя из равенства:

K : L = Z9 : Z10 =j 0 = i5;   M : N = Z11 : Z12 =j -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

Лист

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 × A / (A + B) = 18× 1 / (1 + 1) =9

   Z2 = Sz× B / (A + B) = 18 × 1/ (1 +1) = 9

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

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

030501.080602.041.000 ПЗ

Лист

Для второй переборной группы передач:

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

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

Z7 = Sz× G / (G + H) = 18× 7 / (7 + 11) = 7

Z8 = Sz× H / (G + H) = 18 × 11/ (7 + 11) = 11

Для третьей переборной группы передач:

Z9 = Sz× K / (K + L) = 6× 1 / (1 + 1) = 3

Z10 = Sz× L / (K + L) = 6 × 1/ (1 + 1) = 3

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

Z12 = Sz ×  N / (M + N)  = 6 × 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

Лист

 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:

hо = hрп × hпк, × hзк

 где к – количество пар подшипников качения в коробке скоростей.

hо = hрп × hпк × hзк = 0,96×0,994×0,973 =  0,84

Рассчитаем  потребляемую мощность на электродвигателе станка:

                          Рэд = Рст  / hо = 4,8 / 0,84 = 5,71 кВт,            

    где Рст  -  мощность станка, кВт;  hо -  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

Лист

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

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

Лист

3.8.7 Рассчитаем фактическое передаточное отношение ременной передачи:

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

  где e - коэффициент скольжения, для ременных передач e = 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 ´ h,  кВт

где Рэд п -  мощность электродвигателя, кВт;h - общий КПД, учитывающий потери мощности от двигателя до рассчитываемого вала.

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

Р1 = Рэд п ´ hрп ´ hпк = 4,8 х 0.96 х 0,99 = 4,56 кВт

Р2 = Р1 ´ hзп ´ hпк = Р1 х 0.96 х 0,99 = 4,38 кВт

Р3 = Р2 ´ hзп ´ hпк = Р2 х 0.96 х 0,99 = 4,2 кВт

Р4 = Р3 ´ hзп ´ hпк = 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

Лист

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  / [t]

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

[t] - допускаемое значение напряжений кручения, МПа.

  Для валов из конструкционных среднеуглеродистых марок сталей 45, 50 принимают [t] = 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

Лист

  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

Лист

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.   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

Лист