Реконструкция горизонтально-расточного станка повышенной жесткости (стр. 5 из 15)
Общее максимальное передаточное отношение привода umax, определяется по формуле:
(13)Поученное передаточное отношение может быть представлено в виде:
(14)где Н – показатель степени, определяющий величину общего передаточного отношения.
Определение максимальных передаточных отношений в группах производится путем разбиения общего передаточного отношения на передаточные отношения групп, для чего вычисляется показатель степени Н и выражается в виде:
, (15)где hk– показатель степени, характеризующий величину максимального передточного отношения k-той группы передач;
m – число групп передач.
При этом выбранные значения hk должны быть целыми числами и должны удовлетворять условию:
hk £ hk+1 £ … £ hm . (16)
Максимальное передаточное отношение в группе umaxk , определится по формуле:
. (17)При этом должно быть обеспечено выполнение следующего условия:
. (18)Так как показатель степени Н, как правило, не является целым числом, он не может быть точно представлен суммой целых чисел. Поэтому для сохранения величины общего максимального передаточного отношения вводится дополнительная передача от вала электродвигателя на входной вал, передаточное отношение которой, определится по формуле:
, (19) 
. (20)2.5 Выбор вариантов структурной формулы
2.5.1 Выбор первого варианта
Выбирается конструктивный вариант привода, для которого выполняется условие:
pa ³ pb ³ … ³ pr , (21)
где ра – число передач в первой от электродвигателя группе;
pr – число передач в последней от электродвигателя группе.
Из числа соответствующих ему кинематических вариантов выбирается тот, для которого справедливо условие:
xa £ xb £ … £ xr , (22)
где ха – характеристика передач первой от электродвигателя группы;
xr – характеристика передач последней от электродвигателя группы.
2.5.2 Выбор второго варианта
Для выбранного в первом случае конструктивного варианта, выбирается еще один кинематический вариант, для которого диапазон регулирования в каждой группе передач удовлетворяет условию:
, (23)2.5.3 Выбор третьего варианта
Выбирается конструктивный вариант привода с произвольным расположением групп передач. Из числа соответствующих ему кинематических вариантов, выбирается один для которого справедливы условия (22) и (23).
2.5.4 Выбор четвертого варианта
Выбор данного варианта осуществляется за счет изменения распределения общего максимального передаточного отношения по группам передач в одном из ранее выбранных вариантов. При этом обязательным является выполнение условия (23).
2.6 Построение структурной сетки
Структурная сетка (рисунок 14) строится в соответствии с выбранной формулой структуры привода. В ней находит отражение относительная связь между передаточными отношениями в группах, поэтому лучи для каждой группы проводятся симметрично, а количество интервалов между их концами численно равно характеристике группы, определяемой в соответствии со структурной формулой.
Рисунок 14 – Структурная сетка
2.7 Построение графика частот вращения
График частот вращения (рисунок 15) отражает частоты вращения всех валов привода, включая валы одиночных передач, необходимых для его компоновки. Построение начинают с цепи редукции, обеспечивающей снижение частоты вращения электродвигателя nэд. до nmin на шпинделе. Для дальнейшего построения используется структурная сетка.
Рисунок 15 – График частот вращения
2.8 Определение передаточных отношений в группах передач
Для определения передаточных отношений используются построенные графики частот вращения.
Передаточное отношение передачи u, определяется выражением:
u = jk , (24)
где k – число интервалов между горизонталями, перекрытых лучами, соединяющими отметки частот вращения на соседних валах.
2.9 Определение чисел зубьев передач
При определении чисел зубьев исходят из постоянства межосевого расстояния и числа зубьев, определяют по следующим формулам:
, (25) 
, (26) 
, (27) 
(28)где z1 и z2 – числа зубьев ведущего и ведомого колес;
z0 – сума чисел зубьев сопряженных колес;
f – числитель передаточного отношения;
g – знаменатель передаточного отношения;
K – наименьшее кратное сумм (f + g);
Е – целое число;
zmin= 18 – минимальное число зубьев.
В соответствии с полученными числами зубьев передач, вычерчивается вариант кинематической структуры (рисунок 16).
Рисунок 16 – Кинематическая структура коробки скоростей
2.10 Определение крутящих моментов на валах коробки скоростей
Крутящие моменты на валах Т, Н·м, могут быть найдены по формуле:
(29)где Рэд. – мощность на валу двигателя, кВт;
h– КПД участка кинематической цепи от двигателя до рассчитываемого вала;
n – расчетная частота вращения вала, об/мин.
Кинематический расчет коробки скоростей выполнен с использованием программы «SIRIUS 2». Результаты расчета находятся в приложении А.
2.11 Расчет прямозубой эвольвентной передачи
2.11.1 Определение модуля зубчатой передачи расчетом на контактную выносливость зубьев
Для прямозубой цилиндрической передачи модуль mн, мм, определяется по формуле:
(30)где Kd – вспомогательный коэффициент; для прямозубых передач Kd = 770;
z1 – число зубьев шестерни;
T1 – вращающий момент на шестерне, Н×м;
u – передаточное отношение передачи;
sНР – допускаемое контактное напряжение, МПа;
KHb – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца;
(31)где b – рабочая ширина венца зубчатой передачи;
d1 – делительный диаметр шестерни.
2.11.2 Определение модуля зубчатой передачи расчетом на выносливость зубьев при изгибе
Для прямозубой цилиндрической передачи модуль mF, мм, определяется по формуле:
(32)
где Km – вспомогательный коэффициент; для прямозубых передач Km = 14;
KFb – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца при изгибе;
sFP – допускаемое изгибное напряжение, МПа;
YF1 – коэффициент учитывающий форму зубьев шестерни.
2.11.3 Определение стандартного модуля зубчатой передачи
Из полученных расчетных значений mH и mF выбирается наибольшее значение и округляется в сторону увеличения до стандартного модуля по ГОСТ 9563– 60. При этом должно выполняться следующее условие:
m1 £ m2 £ … £ mk , (33)
где m1 – модуль зубчатых передач группы, расположенной первой от электродвигателя;
mk – модуль зубчатых передач группы, расположенной последней от электродвигателя.
2.11.4 Определение межосевого расстояния зубчатой передачи
Для прямозубой цилиндрической передачи межосевое расстояние А, мм, определяется по формуле:
(34)где m – стандартный модуль передачи, мм;
z2 – число зубьев зубчатого колеса, сопряженного с шестерней.
При определении межосевых расстояний по группам передач должно выполняться следующее условие:
Aw1 £ Aw2 £ … £ Awk , (35)
где Aw1 – межосевое расстояние передач группы, расположенной первой от электродвигателя;
Awk – межосевое расстояние передач группы, расположенной последней от электродвигателя.