Модернизация привода главного движения станка с ЧПУ (стр. 2 из 4)

Частоты вращения электродвигателя постоянного тока с двухзонным регулированием равны:

Расчет выполняется следующим образом:

Определяется общий диапазон регулирования шпинделя:

Вычисляется общий диапазон регулирования электродвигателя:

Рассчитывается диапазон регулирования электродвигателя при постоянной мощности:

Рассчитывается диапазон регулирования электродвигателя при постоянном моменте:

Определяется диапазон регулирования шпинделя при постоянной мощности:

.

1) Вычисляется требуемое число ступеней коробки скоростей (число поддиапазонов регулирования частоты вращения шпинделя)

Принимаем

2) Рассчитывается диапазон регулирования коробки скоростей:

3) Определяется диапазон электрического регулирования привода:

.

Тогда требуемая частота вращения электродвигателя будет равна:

4) Составляется структурная формула и строится структурная сетка коробки скоростей (Рисунок 1)

I

II P₀=1

; x₀=1

III P₁=2; x₀=2

Rk=2

Рисунок 1 – Структурная сетка коробки скоростей

5) Рассчитывается фактический диапазон регулирования шпинделя при постоянной мощности:

6) Вычисляется минимальная частота вращения шпинделя при постоянной мощности

2.3 Построение графика частот вращения

График частот вращения (структурный график) (рис. 2) является видоизмененной структурной сеткой. Он показывает действительные значения частных передаточных отношений передач и частот вращения валов.

Для построения графика частот вращения необходимо по ряду Ra40 и по

выбрать значения частот вращения.

2.4 Расчёт числа зубьев

Существует несколько методов определения чисел зубьев зубчатых колес (общий метод, табличный метод, метод частей, метод логарифмической линейки).

Определим числа зубьев табличным методом. Порядок определения следующий: по графику записать передаточные отношения зубчатых пар каждой групповой передачи и выбрать из таблицы сумму зубьев в пределах 60..120, кратную всем передаточным отношениям групповой передачи. С учетом Z_min=17..20. При этом сумму зубьев зубчатых колес на последних валах коробки выбирать больше, чем на первых.

Определяем передаточные отношения.

Используя график частот вращения (рис. 3) определяем передаточные отношения:

i₁= 1:2,

i₂=1:2,

i₃=2.

Так как передаточное отношение i₁= 1:2, выбираем, что отношение числа зубьев шестерни к числу зубьев колеса будет 31:62 для передачи с вала электродвигателя на первый вал.

i₂=1:2, следовательно отношение числа зубьев будет 35:70, а для пары с i₃=2 отношение будет 70:35.

Составим таблицу для определения действительных частот вращения шпинделя:

Таблица 4 - Определение частот вращения.

Уравнение кинематического баланса
	31,25	31,5	0,79
	125	125	0
	250	250	0
	500	500	0
	1000	1000	0
	2000	2000	0

4. РАСЧЕТ ДЕЛИТЕЛЬНЫХ ДИАМЕТРОВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Основной прочностной характеристикой зубчатого колеса является модуль.

Модуль определяется расчетом из условия работы зуба на изгиб и рабочих поверхностей зуба на усталость по контактным напряжениям. Особенностью расчета является то, что модуль определяется, исходя из условий ограниченной долговечности работы зубчатых передач, при ограниченной скорости вращения, заданном передаточном отношении и числах зубьев шестерни. Кроме того, в целях уменьшения осевых габаритов коробок передач принимается ограниченная ширина зуба шестерен.

Величина модуля определяется по формyлам:

- при расчете на изгиб:

- при расчете на усталость по контактным напряжениям:

где

- допускаемые напряжения на изгиб и по усталости поверхностных слоев, МПа;

номинальная передаваемая мощность, кВт;

расчетная частота вращения меньшей из двух шестерен, мин^-1;

число зубьев;

передаточное число зубчатой пары;

коэффициент ширины зуба;

коэффициент формы зуба;

скоростной коэффициент.

Расчет производится по программе:

Для первого вала:

Для второго вала:

5. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ

Несущая способность деталей привода определяется величиной действующих нагрузок. Мощность привода является основным показателем, который характеризует возможности станка преодолевать силы, возникающие в процессе обработки.

Рассчитаем значения передаваемой валами мощности:

= = =31,1 кВт.

=30,48 кВт.

=29,87 кВт.

В процессе работы станка крутящий момент привода уравновешивается крутящим моментом от сил сопротивления и сил трения в кинематических цепях.

Крутящий момент на любом ведомом звене привода при установившемся движении и статическом характере действия нагрузок определяется по формуле:

=9750 / ,Нм,