1.4 Описание кинематической схемы проектируемого узла, построение структурной сетки и графика частот

На основе величин Zn и выбираем оптимальный структурный вариант привода:

Zn = p1(x1) x p2(x2) x ... x pn(xn);

где p1,pn - количество различных передач в каждой группе

x1,xn - характеристика группы передач

Z = 12 = 3(1) x 2(3) x 2(6)

Значения x1, x2, xn для = 1,41 должны удовлетворять условию:

для понижающих передач x1 = 6

для повышающих передач x2 = 3.

По выбранному оптимальному структурному варианту привода строим структурную сетку рис.3.

Рис.3 Структурная сетка привода

Зная частоту вращения электродвигателя nдв = 1430 об/мин, строим структурный график чисел оборотов привода главного движения.

Строим график частот (рис. 4):

45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400 2000

Рис. 4 График частот

Определим передаточное отношение в каждой группе передач по формуле:

i = u

где - принятый знаменатель ряда чисел оборотов

u - количество интервалов

in/п = -1,067 = 0,693;

i1 = -2 = 1.41-2 = 0,503;

i2 = -1 = 1.41-1 = 0,709;

i3 = 0 = 1.410 = 1;

i4 = -3 = 1.41-3 = 0,357;

i5 = 0 = 1.410 = 1;

i6 = -4 = 1.41-4 = 0,253;

i7 = 2 = 1.412 = 1.988;

По таблице выбираем числа зубьев передач:

1) промежуточная передача: z = 72;

Zпп ш =30; Z пп к =72-30=42;

где Zпп ш - число зубьев шестерни;

Zпп к - число зубьев колеса;

2) первая групповая передача: z = 84;

z1ш = 28; z1к = 84-28 = 56;

z2ш = 35; z2к = 84-35 = 49;

z3ш = 42; z3к = 84-42 = 42;

3) вторая групповая передача: z = 102;

z4ш = 27; z4к = 102-27 = 75;

z5ш = 51; z5к = 102-51 = 51;

4) третья групповая передача: z = 104;

z6ш = 21; z6к = 104-21 = 83;

z7ш = 35; z7к = 104-35 = 69;

Определяем фактические обороты шпинделя:

Определяем отклонения фактических оборотов от стандартных:

.

На всех ступенях относительная погрешность не превышает предельно- допустимой - 4.1.

1.5 Расчет мощности привода и крутящих моментов

Эффективная мощность станка:

Nэф =2,8 кВт;

Определяем необходимую мощность привода главного движения, приняв предварительно коэффициент полезного действия привода = 0,7:

Определяем составляющие силы резания - крутящий момент Мкр и осевую силу Ро :

Мкр = 10*См*Dq*Sy*Kp, Н•м;

где D - диаметр сверла, мм; D = 40 мм;

S - подача, мм/зуб; S = 0,58 мм/зуб;

См = 0,0345; q = 2; у = 0,8; Кр = 0,898 - коэффициенты.

;

Осевая сила: Ро = 10* Ср*Dq*Sy*Kp, Н;

Ср = 68; q = 1,0; у = 0,7; Kp = 0,898 - коэффициенты.

Ро = 10*68*401*0,580,7*0,898 = 16681,9 Н;

Зная необходимую мощность привода главного движения, выбираем электродвигатель :

тип двигателя 4А100L4У3 (P=4 кВт, n=1430 об/мин).

Определяем мощность на каждом валу с учетом потерь на трение в подшипниках, в зацеплениях зубчатых колес, в муфтах:

промежуточный вал:

Рп = Рдв м = 4,0 0,985 = 3,94 кВт;

первый вал:

РЙ = Рдв м п зцп = 4,0 0,985 0,99 0,97 0,99 = 3,746 кВт;

второй вал:

РЙЙ = Р Й зц п м = 3,746 0,97 0,99 0,985 = 3,543 кВт;

третий вал:

РЙЙЙ = Р ЙЙ зц п м = 3,543 0,97 0,99 0,985 = 3,351 кВт;

четвертый вал:

РЙV = Р ЙЙЙ зц п м = 3,351 0,97 0,99 0,985 = 3,169 кВт;

шпиндель:

Рш = РЙV зц п = 3,169 0,97 0,99 = 3,043 кВт;

где зц = 0,97 - КПД зубчатой передачи,

м = 0,985 - КПД муфты,

п = 0,99 - КПД подшипников качения.

Определяем крутящие моменты на каждом валу:

Тj = 9550 Pj / nj;

ТЙ = 9550 3,746 / 1021,43 = 35,024 Н•м;

ТЙЙ = 9550 3,543 / 510,71 = 66,252 Н•м;

ТЙЙЙ = 9550 3,351 / 183,86 = 174,057 Н•м;

ТЙV = 9550 3,169 / 46,52 = 650,558 Н•м;

Тш = 9550 3,043 / 46,52 = 624,692 Н•м;