Проект вертикально-фрезерного станка 6Р12П (стр. 3 из 6)

N4 = Nдв * η₁ * η₂⁴ * η₃³ = 7,5 * 0,98 * 0,995⁴ * 0,95³ = 6,17 кВт

N5 = Nдв * η₁ * η₂⁵ * η₃⁴ = 7,5 * 0,98 * 0,995⁵ * 0,95⁴ = 5,84 кВт

N6 = Nдв * η₁ * η₂⁶ * η₃⁴ * η₄ = 7,5 * 0,98 * 0,995⁶ * 0,95⁴ * 0,92 = 5,34 кВт

N7 = Nдв * η₁ * η₂⁷ * η₃⁵ * η₄ = 7,5 * 0,98 * 0,995⁷ * 0,95⁵ * 0,92 = 5,05 кВт

Определение крутящих моментов на валах

Определим максимальные моменты, которые способна развить дана коробка скоростей при данной мощности с учётом передаточных отношений [1].

Мо = 9740 * Nдв / nдв * η₁ = 9740 * 7,5/1460 * 0,99 = 48,54 Н*м

М₁ = Мо * η₁ = 48,54 * 0,99 = 48,05 H*м

М₂ = М₁ * u₁ * η₂ * η₃ = 4,805 * 1,96 * 0,99 * 0,95 = 88,57 Н*м

М₃ = М₂ * u₂ * η₂ * η₃ = 8,857 * 2,376 * 0,99 * 0,95 = 197,92 Н*м

М₄ = М₃ * u₃ * η₂ * η₃ = 19,792 * 2,7 * 0,99 * 0,95 = 502,6 Н*м

М₅ = М₄ * u₄ * η₂ * η₃ = 50,26 * 3,63 * 0,99 * 0,95 = 1715,9 Н*м

М₆ = М₅ * u₅ * η₂ * η₃ * η₄ = 171,59 * 1 * 0,99 * 0,95 * 0,92 = 1484,7 Н*м

М₇ = М₆ * u₆ * η₂ * η₃ * η₄ = 148,47 * 0,64 * 0,99 * 0,95 * 0,92 = 822,2 Н*м

По рекомендациям ЭНИМС максимальный крутящий момент на шпинделе фрезерного станка определяется по следующей зависимости [4]:

М_шп.max. = С_ф * t * S_z * z_ф * К_ф , (5)

где С_ф – коэффициент, учитывающий значение удельного крутящего момента;

t – глубина резания;

S_z – подача на зуб;

z_ф – число зубьев фрезы;

К_ф – коэффициент динамической нагрузки при фрезеровании

Анализ показывает, что значение М_шп.max для вертикально фрезерного станка составляет 843,6 Н*м.

Ориентировочное определение диаметров валов

Предварительно оцениваем средний диаметр валов из расчёта только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях [5].

, (6)

где [τ] – допускаемые напряжения, МПа (12…15 МПа)

Т – крутящий момент на валу, Н*м

Согласно формуле 6:

Определение межосевых расстояний [5]

, (7)

где [σн] – допускаемые напряжения, МПа (550 МПа)

Ка – поправочный коэффициент учитывающий условия работы, (Ка = 495)

Кнв – коэффициент концентрации нагрузки (Кнв = 1,0)

Ψа – при несимметричном расположении колёс относительно опор вала 0,25

Ψа – при симметричном расположении колёс относительно опор вала 0,4

Тне – эквивалентный момент на валу, Н*м.

Определяем межосевое расстояние для наиболее нагруженных пар колёс. Наиболее тяжело нагруженными являются пары: 2-6, 5-14, 9-11, 15-18, 21-22

Межосевое расстояние I – II валов.

, (8)

где Км – коэффициент для прямозубых колёс = 6,6

Tfe – момент на колесе

[σf] – допускаемые напряжения изгиба = 350 МПа

d2 = 2*a_w*u / (u+1) – предварительный делительный диаметр

b2 = ψ_a*a_w – ширина колеса.

d2 = 2 * 38 * 1,96 / (1,96 + 1) = 51 мм

b2 = 0,25 * 38 = 10 мм

По ГОСТ 9563-6 принимаем модуль m = 4 мм.

Уточнённое межосевое расстояние для I – II валов

a_w2 = m * Σz / 2 = 4 * 80 / 2 = 160 мм

Межосевое расстояние II – III валов.

Принимаем модуль m = 4 мм.

Уточняем межосевое расстояние

а_w = 4 * 54 / 2 = 108 мм.

Межосевое расстояние III – IV валов.

Принимаем модуль m = 4 мм.

Уточняем межосевое расстояние

а_w = 4 * 63 / 2 = 126 мм.

Межосевое расстояние IV – V валов.

Принимаем модуль m = 4 мм.

Уточняем межосевое расстояние

а_w = 4 * 88 / 2 = 176 мм.

Межосевое расстояние VI – VII валов.

Принимаем минимальный модуль m = 2 мм.

Уточняем межосевое расстояние

а_w = 2 * 144 / 2 = 144 мм.

Определение ширины зубчатых колёс

b_z = ψ_a * a_w – ширина венца зубчатых колёс.

b_z2 = b_z6 = 0,25 * 160 = 40 мм.

b_z3 = b_z4 = b_z5 = b_z7 = b_z13 = b_z14 = 0,25 * 108 = 27 мм.

b_z8 = b_z9 = b_z10 = b_z11 = b_z12 = 0,25 * 126 = 31,5 мм.

b_z15 = b_z16 = b_z17 = b_z18 = 0,25 * 176 = 44 мм.

b_z21 = b_z22 = 0,25 * 144 = 36 мм.

Рис. 2 Ширина венца зубчатого колеса

Выбор материала колёс

В зависимости от вида изделия, условий его эксплуатации и требованиям к габаритным размерам, выбираем соответствующий материал зубчатых колёс и вид термической обработки. Принимаем материал зубчатых колёс и шестерён Сталь 45Х. Термическая обработка колеса и шестерни – улучшение, цементация и закалка, твёрдость поверхности HRC 49…52.

Твёрдость сердцевины НВ 230…266, σ_т = 800 МПа.

Допускаемые контактные напряжения и напряжения изгиба [σ_н] = 550 МПа, [σ_F] = 350 МПа.

Определение диаметров колёс и шестерён

Делительные диаметры

d₁ = z₁ * m – для зубчатых колёс, [5] (9)

d₂ = 2 * a_w – d – для шестерён , (10)

Диаметр окружности вершин

d_a = d₁ + 2 * m, (11)

Диаметр окружности впадин

d_f = d₁ – 2,5 * m, (12)

Результаты вычислений сводим в таблицу.

Таблица 4. Диаметр колёс и шестерён

Число зубьев	Модуль m, мм	Диаметр колёс, мм			Ширина венца
		d	dа	df
z2=27	3	81	87	73,5	40
z3=19	4	76	84	66	27
z4=22	4	88	96	78	27
z5=15	4	60	68	50	27
z6=53	3	159	165	151,5	40
z7=35	4	140	148	130	27
z8=27	4	108	116	98	31,5
z9=17	4	68	76	58	31,5
z10=37	4	148	156	138	31,5
z11=46	4	184	192	174	31,5
z12=26	4	104	112	94	31,5
z13=32	4	128	136	118	27
z14=38	4	152	160	142	27
z15=19	4	76	84	66	44
z16=38	3	114	120	106,5	44
z17=82	3	246	252	238,5	44
z18=69	4	276	284	266	44
z19=30	2	60	64	55	19
z20=30	2	60	64	55	19
z21=88	2	176	180	171	36
z22=56	2	112	116	107	36

Определение степени точности колёс

Степень точности колёс зависит от окружной скорости, которую вычисляют для зубчатых колёс, имеющих наибольшую скорость

, (13)

По графику чисел оборотов, для каждого вала коробки скоростей выбираем наибольшее число оборотов: n₁ = 1460 об/мин; n₂ = 744 об/мин; n₃ = 511 об/мин; n₄ = 747 об/мин; n₅ = n₆ 1611 об/мин; n₇ = 2500 об/мин.

В первой двухваловой передаче (z₂ / z₆)

По данной скорости выбираем 8-ю степень точности.

Во второй двухваловой передаче (z₄ / z₁₃)

По данной скорости выбираем 9-ю степень точности.

В третьей двухваловой передаче (z₁₂ / z₁₄)

По данной скорости выбираем 9-ю степень точности.

В четвёртой двухваловой передаче (z₁₇ / z₁₆)

По данной скорости выбираем 7-ю степень точности.