Модернизация привода главного движения станка с ЧПУ (стр. 3 из 4)
где
- мощность на валу; 
частота вращения вала; 
аем крутящий момент на валах коробки скоростей: 
=9750 
31,1/1000=303 Нм. 
=9750 30,48/500=594 Нм. 
=9750 29,87/250=1165 Нм.При расчете деталей приводов станков необходимо принимать расчетную частоту вращения, начиная с которой полностью используется мощность электродвигателя.
6. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ
Предварительный расчет валов выполняется для всех валов коробки и служит ориентиром для эскизной разработки конструкции валов, выбора параметров муфт, подшипников и т.п., а также последующего уточненного расчета.
Диаметр определяют, используя условный расчет на кручение:
По условию прочности –
, 
мощность, передаваемое валом, кВт; 
расчетная частота вращения вала, мин-1; 
условное допускаемое напряжение при кручении, МПа 
- для средних участков вала под шестернями и другими элементами передач; 
– коэффициент пустотелости вала, для сплошных валов К=0.Произведем ориентировочный расчет валов проектируемой коробки скоростей:
Данные расчеты будут уточнены после проверки.
7. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛА
1) Находим силы, действующие на вал и строим эпюру.
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:
где
крутящий момент на валу, Нм. 
диаметр начальной окружности, м.Радиальная составляющая вычисляется по формуле:
Осевая составляющая вычисляется по формуле:
Определим радиальную и окружную силу для вала 2, в точках приложения сил:
- окружная сила будет равна:
. 
- радиальная сила будет равна:
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
8. РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
Чтобы проверить подобранные подшипники, рассчитаем грузоподъемность, необходимую для данного вала и откорректируем подбор подшипника качения.
Для определения динамической грузоподъемности С следует пользоваться формулами для расчета долговечности:
- для роликовых подшипников:
.Величину эквивалентной нагрузки Р определяют по формуле:
где X – коэффициент радиальной нагрузки,
У – коэффициент осевой нагрузки,
V – коэффициент вращения
Ко – коэффициент безопасности,
Кт – температурный коэффициент.
Определим величину эквивалентной нагрузки, и грузоподъемности требуемого подшипника для данного вала:
расчет подшипника по программе: | ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ | ||
| Начальный диаметр первого колеса, мм | 310 | |
| Расстояние от левой опоры А, мм | 120 | |
| Начальный диаметр второго колеса, мм | 420 | |
| Расстояние от левой опоры В, мм | 286 | |
| Расстояние между опорами L, мм | 378 | |
| Угол между силами P и D, град. | 45 | |
| Расчетная частота вращения вала, мин-1 | 500 | |
| Мощность, передаваемая валом, кВт | 30 | |
| Крутящий момент, передаваемый валом, Нм | 594 | |
| Схема нагружения вала | 1 | |
| РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА | ||
| 1 | 2 | |
| Опорные реакции ,Н | 3340,88 | 3320,51 |
| Грузоподъемность подшипников: статическая, Н | 3340,88 | 3320,51 |
| динамическая, Н | 26832,83 | 26669,29 |
| Диаметр вала, мм | 82,81 | |
| Расстояние до опасного сечения от левой опоры, мм | 120,00 | 286,00 |
| Изгибающий момент в опасном сечении, Нм | 400,91 | 305,49 |
По каталогу подберем подшипник с требуемой грузоподъемностью: 2215.
9. РАСЧЕТ ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ
Рассчитаем соединение с призматической шпонкой, основным является расчет на смятие для вала II
- наибольший крутящий момент в соединении, Нм 
- диаметр вала, мм 
- рабочая длина и глубина врезания шпонки в ступицуДопускаемое напряжение для неподвижного соединения
.Таким образом, проверим шпонку на смятие вал II:
Условие выполняется, следовательно выбранная шпонка удовлетворяет крутящему моменту на валу.
10. РАСЧЕТ ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ
Независимо от профиля зубьев соединения их расчет производят на смятие.
где
средний диаметр и число зубьев; 
- рабочая высота и длина поверхности контакта зубьев; 
коэффициент неравномерности нагружения зубьев 
.Для прямобочного профиля зубьев рабочая высота определяется по формуле:
.Для данного шлицевого соединения:
Напряжение будет определяться как:
Условие выполняется, таким образом, подобраное шлицевое соединение выдержит необходимую нагрузку.
11. РАСЧЕТ МУФТЫ УПРУГОЙ ВТУЛОЧНО-ПАЛЬЦЕВОЙ
Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП) отличается простотой конструкции удобством монтажа и демонтажа. Обычно применяется в передачах от электродвигателя. Муфта электроизолирующая. Окружная скорость ограничена 30 м/с. Материал полумуфт – чугун СЧ20, сталь 30, сталь 35Л, материал пальцев не ниже, чем сталь 45. Упругие элементы изготавливают из резины. Нагрузочная способность муфты ограничена стойкостью резиновых элементов.