Расчет коробки скоростей

Расчет коробки скоростей

Структурная сетка характеризует закономерности изменения передаточных отношений в групповых передачах при изменении частот вращения шпинделя по геометрическому ряду. Число валов в коробке равно ( m +1), соответственно

030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
Структурная сетка строится в следующем порядке (см. рис. 3): 1). На чертеже в произвольном масштабе построим структурную сетку.

Количество вертикальных прямых, равное ( m +1), соответствует числу валов коробки, в нашем случае, при m = 3, число валов – четыре. 2). На равном расстоянии друг от друга наносим столько горизонтальных прямых, сколько ступеней частот вращения имеет проектируемая коробка. В нашем случае, число ступеней равно 7 (рис. 2.). 3). Наносим на линии четвертого вала (без указания величин) точки n 1 – n 7,- изображающие частоты вращения шпинделя.

Первый вал имеет одну частоту вращения, следовательно на вертикальной линии первого вала наносим исходную точку 0 симметрично относительно n min = n 1 и n max = n 7 , на уровне n 4 . 4). Первая группа состоит из двух передач, поэтому из точки О проводим два луча, при этом первому множителю 2 1 соответствует характеристика х = 1, т.е. на вертикальной линии вала на структурной сетке расстояние между точками 1 – 2 равно одному интервалу Для следующего множителя 2 2 характеристика х = 2, а расстояние между точками 3 – 5 и 4 – 6 равно двум интервалам, для множителя 2 3 характеристика равна х = 3 и расстояние между n 1 – n 4 , n 2 – n 5 , n 3 – n 6, n 4 – n 7 равно трем интервалам. 5). Полученные точки соединяем лучами. 7. Анализ структурной сетки 7.1. Симметричность и веерообразность расположения лучей.

Структурная сетка симметрична в пределах каждой группы. 7.2. Проверка оптимальности выбранного варианта сетки по диапазону регулирования. R = j Хпп ( Z пп -1) , где Z пп – число передач (ступеней) последней переборной коробки. В примере Z пп ( Z 2 ) равно 2. Хпп – характеристика последней переборной коробки ( х пп =3). Условие оптимальности R [ R ], где [ R ] = 8 В примере R = 1,26 3(2-1) = 2 8 Все условия соблюдены, следовательно выбранный вариант структуры можно считать оптимальным.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
n 7
I II III IV
n 6
6
n 5
0
2
5
n 4
1
4
n 3
3
n 2
n 1
Х = 1 Х = 2 Х = 3
030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
8. Построение структурного графика (графика частот вращения) График частот вращения (структурный график) (рис. 4) является видоизмененной структурной сеткой. Он показывает действительные значения частных передаточных отношений передач и частот вращения валов. Для построения графика частот вращения необходимо рассчитать числа оборотов шпинделя по формуле n i = n min j n-1 Для нашего примера при j = 1,26 n 1 = n min = 125 обмин n 2 = n min j 1 = 157,5 обмин n 5 = n min j 4 = 315,06 обмин n 3 = n min j 2 = 198,45 обмин n 6 = n min j 5 = 396,97 обмин n 4 = n min j 3 = 250,05 обмин n 7 = n min j 6 = 500,19 обмин Принимаем в соответствии с нормальными рядами чисел в станкостроении следующие значения чисел оборотов шпинделя: n 1 = n min = 125 обмин n 2 = n min j 1 = 160 обмин n 5 = n min j 4 = 315 обмин n 3 = n min j 2 = 200 обмин n 6 = n min j 5 = 400 обмин n 4 = n min j 3 = 250 обмин n 7 = n min j 6 = 500 обмин Выполним анализ по отклонению D n % ± 10 ( j -1) В нашем примере D n % ± 10 (1,26-1) = 2,6 % Сравнивая расчетные и стандартные значения частот вращения шпинделя, можно увидеть, что наибольшая разность соответствующих частот вращения имеет место для n 6 и составляет 0.76 % что меньше допускаемого отклонения.
030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
8. Анализ структурного графика (графика частот вращения). Анализ графика частот вращения производится по показателям: Частоту вращения первичного вала выбираем наибольшей. n = n мах = 500 обмин Так как электродвигатель имеют большую частоту вращения n эд =750 обмин , то предполагается использовать зубчатую или ременную передачу между валами 0 и 1. Передаточные отношения должны удовлетворять двум условиям: 1) Передаточное отношение в группах должно постепенно уменьшаться по мере приближения к шпинделю. 2) Для ограничения размеров зубчатых колес и радиальных габаритов коробок скоростей нормалями станкостроения установлены пределы передаточных отношений: I min ³ 1/4, I max 2 Для Z=7 = 2 1 2 2 2 3 и j = 1,26 i наиб = j 0 = 1,26 0 = 1 i наим = j -3 = 1,26 -3 = 12, В рассматриваемом случае соблюдаются оба условия, следовательно, данная структура может быть применена.
030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
I 5 = j 0 =Z9:Z10
I 1 = j 0 =Z1 : Z2
I 3 = j 0 =Z5:Z6
Вал двигателя n = 750 об/мин
обмин
0
500
1
2
4
400
i 2 = 1 j 1 =Z3 : Z4
3
5
315
i 4 = 1 j 2 =Z7 : Z8
6
250
7
200
160
I 6 = 1 j 3 =Z11 : Z 12
125
I I I II III IV Рис. 4. Структурный график или график частот вращения для коробки Z=7 = 2 1 2 2 2 3
030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
9. Определение передаточных отношений Частные передаточные отношения определяют по графику частот вращения. Их выражают через знаменатель геометрического ряда j : i = j ± k где к - число интервалов между смежными валами, которые пересекает данный луч на графике частот вращения. Знак «плюс» принимается для ускоряющей передачи, «минус» - для замедляющей передачи, для горизонтальных лучей к = 0, i = 1 Используя график частот вращения (рис. 3) определяем передаточные отношения: i 1 = j 0 = 1,26 0 = 1 i 4 = j -2 = 1,26 -2 = 7 : 11 i 2 = j -1 = 1,26 -1 = 4 : 5 i 5 = j 0 = 1,26 0 = 1 i 3 = j 0 = 1,26 0 = 1 i 6 = j 3 = 1,26 -3 = 1 : 2
030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
10. Расчет чисел зубьев Числа зубьев рассчитываем отдельно для каждой группы передач, используя частные передаточные отношения, найденные по графику частот вращения. При расчете необходимо соблюдать следующие условия: - минимальные числа зубьев ведущего колеса 18-20, максимальные для ведомого колеса - 100. - для обеспечения постоянства межосевого расстояния суммы чисел зубьев сопряженных колес должны быть равными, т.е. Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4 = Z 5 + Z 6 = … = const где Z 1 , Z 3 , Z 5 , …- числа зубьев ведущих зубчатых колес элементарной двухваловой передачи; Z 2 , Z 4 , Z 6 , …- соответствующие им числа зубьев ведомых зубчатых колес.
030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
Определим фиктивные числа зубьев для колес коробки методом наименьшего общего кратного (НОК).. Для основной группы они определяются исходя из равенства: A : B = Z 1 : Z 2 = j 0 = i 1 ; C : D = Z 3 : Z 4 = j -1 = i 2 ; Для первой переборной группы исходя из равенства: E : F = Z 5 :Z 6 = j 0 = i 3 ; G : H = Z 7 : Z 8 = j -2 = i 4 ; Для второй переборной группы исходя из равенства: K : L = Z 9 : Z 10 = j 0 = i 5 ; M : N = Z 11 : Z 12 = j -3 = i 6 ,, где А, В, C , D , E , F , G , H , K , L , M , N – простые целые числа, которые являются фиктивными числами зубьев. Для основной группы передач получаем: А = 1, В = 1, C = 4, D = 5, Для первой переборной группы передач: E = 1, F = 1,G = 7, H =11, Для второй переборной группы передач: K = 1, L = 1, M = 1, N = 2
030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
Определим наименьшее общее кратное Sz Для определения Sz используем правило: « Sz равно наименьшему общему кратному сумм простых целых чисел для данной группы передач» Для основной группы передач A + B = 1+1 = 2 C + D = 4+5 =9 , следовательно Sz = 18 Для первой переборной группы передач E + F = 1+1 = 2 G + H = 7+11 = 18, следовательно Sz = 18 Для второй переборной группы передач K + L = 1 + 1 = 2 M + N = 1+2 = 3, следовательно Sz = 6 Вычислим расчетные числа зубьев: Для основной группы передач: Z 1 = Sz A / (A + B) = 18 1 / (1 + 1) =9 Z 2 = Sz B / (A + B) = 18 1/ (1 +1) = 9 Z 3 = Sz C / (C + D) = 18 4 / (4 + 5) = 8 Z 4 = Sz D / (C + D) = 18 5/ (4 + 5) = 10
030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
Для второй переборной группы передач: Z 5 = Sz E / (E + F) = 18 1 / (1+ 1) = 9 Z 6 = Sz F / (E + F) = 18 1 / (1 + 1)= 9 Z 7 = Sz G / (G + H) = 18 7 / (7 + 11) = 7 Z 8 = Sz H / (G + H) = 18 11/ (7 + 11) = 11 Для третьей переборной группы передач: Z 9 = Sz K / (K + L) = 6 1 / (1 + 1) = 3 Z 10 = Sz L / (K + L) = 6 1/ (1 + 1) = 3 Z 11 = Sz M / (M + N) = 6 1 / (1+ 2) = 2 Z 12 = Sz N / (M + N) = 6 2 / (1 + 2)= 4 Определим действительные числа зубьев колес коробки скоростей Так как минимальное число зубьев колес должно быть не меньше 18, то увеличим количество рассчитанных чисел зубьев в 2,5 раза для основной и первой переборной группы, и в 10 раз для второй переборной группы. Таким образом, после умножения получаем: Z 1 = 22,5 Z 3 = 20 Z 5 = 22,5 Z 7 = 17,5 Z 9 = 27 Z 11 = 18 Z 2 = 22,5 Z 4 = 25 Z 6 = 22,5 Z 8 = 27,5 Z 10 =27 Z 12 = 36 Подачи ( Z 1 : Z 2 ) ; ( Z 5 : Z 6 ) ; ( Z 7 : Z 8 ) необходимо корригировать Произведем проверку на равенство сумм чисел зубьев, с целью обеспечения одинакового межосевого расстояния для всех передач в одной группе. Для основной группы: Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4 = 22 + 23 = 20 + 25 = 45 Для первой переборной группы: Z 5 + Z 6 = Z 7 + Z 8 = 27+ 27 = 21+ 33= 54 Для второй переборной группы: Z 9 + Z 10 = Z 11 + Z 12 = 27+ 27 = 18 + 36 = 54 Условие постоянства суммы S Z соблюдается.
030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
11. Расчет энергосиловых параметров коробки скоростей и выбор электродвигателя Выбор электродвигателя.

Принимаем электродвигатель по ближайшей частоте вращения. n = 750 обмин О пределим, что подача от электродвигателя на первый вал коробки скоростей ременная. При выборе ременной передачи общий КПД коробки скоростей определяется по формуле: h о = h рп h пк , h зк где к – количество пар подшипников качения в коробке скоростей. h о = h рп h пк h зк = 0,96 0,99 4 0,97 3 = 0,84 Рассчитаем потребляемую мощность на электродвигателе станка: Р эд = Р ст / h о = 4,8 / 0,84 = 5,71 кВт, где Р ст - мощность станка, кВт; h о - общий КПД коробки скоростей.

Принимаем электродвигатель. 4А160 S 8 Мощность Р эд = 7,5 кВт, асинхронная частота вращения ротора n а = 730 обмин

030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
Рассчитаем передаточное число ременной передачи с учетом коэффициента скольжения по формуле: i рем = n 1 / ( n a 0,985) = 500 / (730 х 0,985) = 0,695 Рассчитаем диаметр ведущего шкива по формуле:
3
d 1 = k T 0 где T 0 - крутящий момент на валу электродвигателя, Н м; к = 40 для клиноременной передачи T 0 = 9550 Р эд / n a Для нашего примера T 0 = 9550 7,5 / 730 = 98,12 Н м
3
d 1 = k T 0 = 40 98,12 = 184,5 мм Расчетный диаметр шкива округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 17383 - 73. d 1 = 180 мм. 3.8.6 Рассчитаем диаметр ведомого шкива: d 2 = d 1 / i рем = 180 / 0,695 = 258,99 мм Округлим d 2 до стандартного значения из ряда по ГОСТ 17383 - 73 d 2 = 250 мм.
030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
3.8.7 Рассчитаем фактическое передаточное отношение ременной передачи: i ф рем = d 1 (1 - e ) / d 2 = 180 (1 – 0,015) / 250 = 0,71. где e - коэффициент скольжения, для ременных передач e = 0,015 В нашем случае погрешность составляет менее 1%, поэтому значения диаметров шкивов принимаем d 1. = 160 мм, d 2. = 230 мм. 3,8,8 Рассчитаем передаваемую мощность для каждого вала коробки скоростей по формуле: Р i = Р эд п h , кВт где Р эд п - мощность электродвигателя, кВт; h - общий КПД, учитывающий потери мощности от двигателя до рассчитываемого вала.

Расчетные значения передаваемой мощности для нашего примера приведены в табл.7. Р 1 = Р эд п h рп h пк = 4,8 х 0.96 х 0,99 = 4,56 кВт Р 2 = Р 1 h зп h пк = Р 1 х 0.96 х 0,99 = 4,38 кВт Р 3 = Р 2 h зп h пк = Р 2 х 0.96 х 0,99 = 4,2 кВт Р 4 = Р 3 h зп h пк = Р 3 х 0.96 х 0,99 = 4 кВт 3.8.9 Рассчитаем крутящие моменты на валах коробки скоростей по формуле: Т i = 9550 Р i / n i min , Н мм где n i min - - минимальная частота вращения вала, обмин . В качестве расчетной частоты вращения шпинделя принимаем частоту вращения верхней ступени второй трети диапазона, т.е. n i min равную n 3 = 200 об/мин.

030501.080602.041.000 ПЗ Лист
Изм Лист № документа Подпись Дата
Т 1 = 975 10 4 4,56 / 200 = 222,3 Н мм Т 2 = 975 10 4 4,38 / 200 = 213,5 Н мм Т 3 = 975 10 4 4,2 / 200 = 204,75 Н мм Т 4 = 975 10 4 4 / 200 = 195 Н мм 3,8,9 Произведем предварительный (ориентировочный) расчет валов коробки скоростей.

оценка квартиры для наследства в Орле
кадастровая стоимость в Брянске
оценка рыночной стоимости объекта недвижимости в Туле