Уточненный расчет вала

3.5 Уточненный расчет вала

 

Приведем расчет вала Ⅴ коробки скоростей. Расчетная схема приведена на рисунке 3.5.1.

Рисунок 3.5.1 –схема зацепления вала Ⅴ с валами Ⅵ и Ⅲ.

Для наглядности изобразим схему зацепления сбоку, на которой покажем все силы, действующие на вал Ⅴ (рис. 3.5.2).

Рисунок 3.5.2 –Схема сил действующих на вал \/.

Окружная сила:

Радиальная сила:

 ,

 

гор.:

∑ У=0:

Ra+Rв-3197,5- 3296,3=0,

∑Ma=0: 3197,5∙182,5+3296,3∙(182,5+87,5)+Rв∙491=0,

Rв=3597,1Н,

Rа=2896,7Н,

верт.:

∑ У=0:

Ra+Rв-8785,2-1199,7=0,

∑Ma=0:

8785,2∙182,5+1199,7∙(182,5+87,5)-Rв∙491=0,

Rв=3925,1Н,

Rа=6059,8Н.

Рисунок 3.6.2.-Эпюры изгибающих и крутящих моментов.

Расчет валов на прочность производят по формуле:

 Н/м²

где  ‑ приведенное напряжение (изгиб плюс кручение) в Па;

 ‑ расчетный крутящий момент на валу в Н·м;

 ‑ наибольший изгибающий момент в опасном сечении вала (шпинделя) в Н·м:

где - максимальные изгибающие моменты в опасном сечении в Н·м,

,

 - момент сопротивления изгибу в опасном сечении в м³;

,

 ‑ допускаемое напряжение на изгиб в Н/м²,

Принимаем для валов сталь 35 нормализованную с .

.

4. ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ

Осевые нагрузки в коробке скоростей отсутствуют, поэтому применяем однорядные шариковые подшипники (по ГОСТ8338-75). В табл. 4.1приведены основные параметры подшипников, используемых в коробке.

Таблица 4.1- Основные размеры подшипников.

Обозначение подшипника	d	D	B	r	Динамич. грузоподъем ность, c,кН	Статическая грузоподъем ность, с0, кН
307	35	80	21	1	33,2	18
209	45	85	19	1	33,2	18,6

Общий вид подшипника приведен на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 – Основные размеры шарикового подшипника.

В шпиндельной коробке имеется несколько десятков подшипников, а отказ любого из них выводит из строя всю коробку.

5.ВЫБОР ШПОНОК

Выбираем в качестве неподвижного соединения шпоночное с призматической шпонкой (по ГОСТ23360-78 ).

Для диаметров валов от 22 до 30 мм имеем следующие размеры шпонок: b×h×l= 8×7×18 мм,

- глубина паза вала t₁=4мм,

- глубина паза втулки t₂=3,3мм.

Для диаметров валов от 38 до 44 мм имеем следующие размеры шпонок: b×h×l= 12×8×28 мм,

- глубина паза вала t₁=5мм,

глубина паза втулки t₂=3,3мм.

Основные размеры соединения приведены на рис.5.1.

Рисунок 5.1- Основные размеры шпоночного соединения.

Выбранные шпонки необходимо проверять на смятие по формуле:

,

6. ВЫБОР СИСТЕМЫ СМАЗКИ

Смазочной системой называют совокупность устройств для подачи смазочного материала к трущимся поверхностям и возврата его в резервуар.

В качестве смазочных материалов в станках применяют жидкие минеральные масла и густые (консистентные) мази. Преимущественное распространение получили минеральные масла, которые лучше подходят для смазки ответственных быстроходных сопряжений и позволяют более легко осуществлять централизованную смазку с ее циркуляцией и очисткой от загрязнения.

Выбор того или иного сорта смазки зависит в первую очередь от скоростей относительных скольжений и нагрузок, действующих в сопряжениях.

При прочих равных условиях, чем выше скорость относительного скольжения и чем ниже давление в сопряжении, тем меньше вязкость.

Для коробок скоростей металлорежущих станков рекомендуется использовать масло индустриальное марки И-30(ГОСТ20799-75).

Определяем скорость в подшипниковых узлах:

Определяем значение n·d_cp=0,26·10⁶·30=7,8·10⁶.

Применяем смазку поливом сверху.

7. ВЫБОР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Механизм управления коробкой скоростей позволяет обеспечить четкое выполнение заданных функций станка с минимальным расходом времени и усилий, удобство и безопасность в управлении.

В нашем случае управление коробкой скоростей производится с использованием электромагнитных муфт. Это фрикционные односторонние муфты.

Устройство электромагнитной фрикционной односторонней муфты приведено на рис. 7.1.

При включении электромагнитной муфты (рис.7.1) магнитное поле, образуемое катушкой 2,притягивает якорь 5, сжимая пакет магнитопроводящих дисков 3 и 4. Выступы внутренних дисков 4 зацепляются со шлицами втулки 1, закрепляемой на валу механизма, а наружные выступы дисков3 зацепляются с втулкой 6, имеющей пролет и являющейся другим вращающимся элементом этого механизма.

Порядок включения и выключения муфт согласован с электросхемой привода, согласованной с кинематическими цепями привода скоростей.

Рисунок 7.1 – Конструкция электромагнитной муфты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении разделов курсового проекта спроектирована коробка скоростей вертикально-сверлильного станка с ЧПУ с основным параметром d=20мм.

В результате выбрана кинематическая схема привода, произведен силовой расчет коробки скоростей – определены диаметры валов, модули зубчатых колес, выбраны подшипники качения, шпоночные соединения.

Обоснована и выбрана система смазки и управления коробки скоростей вертикально-сверлильного станка.

Спроектирована развертка и свертка вертикально-сверлильного станка с ЧПУ.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1.         Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, 1977.-309с.

2.         Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова 4-е изд-. М.: Машиностроение, 1985.-496с.

3.         Методические указания к курсовому проекту по курсу "Металлорежущие станки и промышленные роботы" №755 (для студентов спец. 0501/Сост.: Сапронов Ю.А., Кочергие В.Г., Вяльцев Н.В., Горкуша А.Е. – Донецк: ДПИ, 10987. –48с.

4.         Тарзиманов Г.А. Проектирование металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, 1980.-288с.

5.         Проников А.С. Расчет и конструирование металлорежущих станков. Изд.2-е, Высшая школа, 1968, - 431с.

6.         Детали машин: Атлас конструкций./Уч. пособие для маш. Вузов /В.Н. Беляев, И.Р. Богатырев, А.В. Буланже, и др.; Под ред д.т.н., проф. Д.Н. Решетова. – 4-е изд.; перераб. и доп. ‑ М.: Машиностроение, 1979. – 367с.

7.         Подшипники качения: Справочник/Под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В Коросташевского. -М.: Машиностроение, 1984 - с.

8.         Расчеты на прочность деталей машин: Справочник/ Сост.: И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич -М.: Машиностроение, 1979 -702с.

9.         Федотенок А.А. Кинематическая структура металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, 1970.- 403 с.

10.       Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./в.Д. Мягков, М.А. палей, А.Б. Романов. В.А. Брагинский. – 6-е изд., перераб. И доп. – Л.: машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1982. – Ч.1. –543 с.