Модернизация привода главного движения станка модели 6С12Ц с бесступенчатым изменением частоты (стр. 5 из 8)

- коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости ремня на его долговечность, снижение работоспособности зубьев ремня из-за повышения частоты их нагружения и износа, = 1;

- коэффициент, учитывающий влияние длины ремня или межосевого расстояния а на его долговечность, а именно, повышение частоты нагружения зубьев ремней меньшей длины, их нагрев, неравномерность нагрузки по длине зубьев, =1;

Н/см.

Расчетная окружная сила, передаваемая ремнем:

Н

Расчетная ширина ремня:

мм

Принимаю ширину ремня стандартной 25мм.

Число зубьев и диаметр делительной окружности шкива:

мм;

Длина ремня без учета его провисания:

мм.

Ближайший по длине ремень выбирают по стандарту и вычисляют уточненное межосевое расстояние:

.

Проверка ремня по давлению на его зубьях

Расчетное давление на зубьях ремня:

,

где

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения окружной силы между зубьями ремня по дуге охвата, = 2;

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления по высоте зубьев ремня, =1,5;

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления по длине зубьев ремня, =1;

и ширина и высота ремня соответственно, мм.

, что позволяет использовать данный ремень, так как , при .

Параметры шкива

Для передачи с зубчатым ремнем шкивы принимают следующими:

Модуль передачи :

мм;

Диаметр окружности выступов:

мм;

Высота зуба

мм;

Угол впадины

Окружной шаг по средней линии зубьев:

мм;

Толщина зуба:

мм;

Длина зуба:

мм;

Радиус головки зуба:

мм;

Радиус ножки зуба:

мм.

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВАЛОВ

6.1 Приближенный расчет валов

Для материала валов принимаем сталь 45, улучшение , для которой [τ_к] =20 МПа.

d_I=

мм , d_II= мм, d_III= мм.

Принимаю стандартное значение диаметров все валов 60 мм.

6.2 Уточненный расчет валов

Рисунок 4 – Схемы нагружения валов.

Составляя уравнения моментов для второго и третьего вала находим реакции опор: для 3-го вала:

R_AV=728,4H, R_BV=3700,1H, R_AH=-265,1H, R_BH=1346,7H,

суммарная R_A=3937,5 H, R_B=7751,1 H.

для 2-го вала:

R_AV=4757 H, R_BV=4852,9H, R_AH=1903,5 H, R_BH=742,8 H,

суммарная R_A=5123,7 H, R_B=5212,8 H.

Уточненный расчет выполняем для первого вала, так как он является наиболее нагруженным.

Для проверочного расчета строим эпюру нагружения этого вала.

Определяем окружную силу в зацеплении по формуле:

Для зубчатого конического колеса:

H.

Определяем радиальную силу:

F_r4=F_t4×tgα×cosd₁=1696 H.

Определяем осевую силу:

F_a4=F_r3=1696 H,

Для шкива:

F_tш=723,7 Н, F_rш=337,4 Н.

Рассмотрим данную расчетную схему вала в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной, в которых действуют радиальная, осевая и окружная силы. Через уравнения моментов относительных опорных точек находим реакции опор.

В вертикальной плоскости:

R_AV=-6722,2 H, R_BV=2301,9 H.

В горизонтальной плоскости:

R_AH=2593,9 H, R_BH=-103,6 H.

Суммарные реакции:

R_A=7205,3 H, R_B=2304,2 H.

Рисунок 5 – Эпюры изгибающих элементов

6.3 Расчет вала на усталость

Усталостный расчет вала выполняется как проверочный. Он заключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности в предположительно опасных сечениях.

При расчете принимаем, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения – по нулевому циклу.

Амплитудные значения напряжений изгиба и кручения определяются по формулам:

где М_изг, М_кр – изгибающий и крутящий момент в сечении;

Коэффициенты запаса усталостной прочности определяются по формуле:

по нормальным напряжениям

по касательным напряжениям

где s-1, t-1 – пределы выносливости для стали 40Х:

s_-1 = 370 МПа, t_-1 = 215 МПа;

e_s, e_t - коэффициенты, учитывающие влияние абсолютных размеров вала, определяются по таблице 15 [5, с. 11], es = et = 0,75;

К_d, К_F – коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении с учетом влияния шероховатости поверхности К_d=0,5; К_F=1;

K_s - коэффициент упрочнения поверхности, K_s = 2,5 – при улучшении;

s_а, t_а – напряжения изгиба и кручения;

y_s, y_t - коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений, определяется по таблице 9,

y_s = 0,05, y_t = 0;

s_m = 0;

t_m = tа.

Определяем St:

Общий запас прочности определяется по формуле:

S=

S≥[S]=1.5…2.5, т. е. условие выполняется.

6.4 Выбор элементов, передающих крутящий момент

Для соединения первого вала со шкивом назначаем шпоночное соединение, а для всех остальных соединений принимаем шлицевое соединение, которое имеет следующие размеры рабочих частей :

, b=10, d_lmin=49,7, ¦=0,8, r_max=0,5.

Шлицевое соединение подлежит проверке на смятие, которая проводится по формуле:

Остальные соединения выполняются по М_кр, меньшего от момента на первом валу.

Все выбранные шлицевые соединения соответствуют условию прочности при проверке на смятие, так как допускаемое

равно 80 МПа.

Соединение со шкивами.

Проверим выбранные шпонки на смятие:

;

где

- крутящий момент, который передается шпонкой, Нм;

- диаметр вала, мм;