Расчет коробки скоростей (стр. 3 из 4)

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

Z=7 = 2₁´ 2₂´ 2₃

030501.080602.041.000 ПЗ Лист Изм Лист № документа Подпись Дата

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 Изм Лист № документа Подпись Дата

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 Изм Лист № документа Подпись Дата

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 Изм Лист № документа Подпись Дата

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 Изм Лист № документа Подпись Дата

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 S_Z соблюдается.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист Изм Лист № документа Подпись Дата

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:

h_о = h_рп × h_пк, × h_зк

где к – количество пар подшипников качения в коробке скоростей.

h_о = h_рп × h_пк × h_зк = 0,96×0,99⁴×0,97³ = 0,84

Рассчитаем потребляемую мощность на электродвигателе станка:

Р_эд = Р_ст / h_о = 4,8 / 0,84 = 5,71 кВт,

где Р_ст - мощность станка, кВт; h_о - общий КПД коробки скоростей.

Принимаем электродвигатель. 4А160S8

Мощность Р_эд = 7,5 кВт, асинхронная частота вращения ротора

n_а = 730 об\мин

030501.080602.041.000 ПЗ Лист Изм Лист № документа Подпись Дата

Рассчитаем передаточное число ременной передачи с учетом коэффициента скольжения по формуле:

i_рем = n₁ / (n_a´ 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 Р_эд / n_a

Для нашего примера T₀ = 9550 ´ 7,5/ 730 = 98,12 Н ´ м