Прочностной расчет узлов и деталей приводов

 

После того как определены передаваемая мощность и крутящие моменты на валах привода, рассчитывают на прочность все передачи, входящие в расчетную цепь.

Прочностной расчет узлов и деталей приводов рекомендуется проводить в следующем порядке:

3.5.1 Расчет ременной передачи.

По рассчитанной ранее мощности электродвигателя находят количество ремней и их профиль [1, 13, 15, 17, 19, 36].

Определяют межосевое расстояние [1, 13].

Находят расчетную длину ремня и округляют до ближайшего стандартного значения [1, 13].

Рассчитывают окончательно межосевое расстояние [I].

3.5.2 Расчет зубчатых передач.

 

Метод расчета зубчатых передач на прочность установлен ГОСТ 21354-75. Ниже приводятся некоторые рекомендаций о порядке его выполнения, которые можно найти в [1, 5, 6, 7, 9, 14, 15, 36, 51, 52].

На первом этапе выполняют проектировочный расчет модуля на контактную выносливость для шестерни с минимальным числом зубьев. Определяют также минимально допустимый модуль по выносливости на изгиб с учетом упрочнения поверхности зубьев (т.в.ч., цементация, азотирование и т.п.). На втором этапе производят проверочный расчет, в котором при известных параметрах передачи и условиях ее работы вычисляют напряжения на изгиб и контактные напряжения, сравнивают найденные значения с допустимыми по выносливости материала. В результате уточняют размеры передачи, материал и термохимическою обработку зубьев колес; результаты расчета целесообразно представлять в виде таблицы (мощность, крутящий момент на валах, модуль и ширину зубчатого венца колеса, материал, твердость, допускаемые изгибное и контактное напряжения).

Рекомендации по конструкции колес, выбору материала, шероховатости поверхности и точности обработки, сопряжениям колес с валами приведены в [1, 7, 51, 52].Алгоритм расчета зубчатых колес на прочность.

3.5.3 Расчет валов

Определяют ориентировочным расчетом диаметры всех валов, используя расчетную цепь диапазона регулирования (см.п. 3.4.2) по формуле, приведенной в [1, 3, 15, 17, 20]. Полученные значения принимают как размеры цапф валов (диаметры шеек валов под подшипники), остальные диаметры вала, увеличивая, назначают из конструктивных соображений. Не следует забывать, что диаметр шлицевой части или диаметр вала со шпоночным пазом увеличивают на 10…15% против расчетного [3, 14, 28, 53]. Концы валов, чаще всего, выполняют цилиндрическими по ГОСТ 13080-71, а иногда коническими по ГОСТ 12081-71 [52].

Используя расчетную ветвь графика частот вращения и значения нагрузок, находят наиболее нагруженный вал. Производят расчет этого вала на прочность, реальную и крутильную жесткость, виброустойчивость [20, 52, 53]. В заключение должна быть осуществлена проверка вала на выносливость [52].

Намечают и обосновывают механизм переключения зубчатых колес, реверсирования, выбирают устройства торможения [6, 20, 44, 47, 48].

Производят выбор подшипников, используя результаты расчета. Для остальных валов выбирают подшипники из конструктивных соображений, а также муфты, тормоз и т.д. [10, 11, 12, 20, 64, 65].

 

Проектирование и расчет шпиндельного узла на опорах качения

 

Учитывая тот факт, что шпиндельный узел является наиболее ответственным, одной из главных задач проектирования представляется нахождение и обоснование рациональных конструктивных форм, которые определяются;

- типом и назначением станка,

- требованиями точности к обрабатываемым на станке деталям,

- условиями работы шпиндельного узла,

- способом крепления инструмента и заготовки,

- расположением и типом элементов привода,

- типом ирасположением приводной передачи на шпинделе,

- типом подшипников и их конструкцией.

Проектирование шпиндельного узла начинают с нахождения, его конструктивного варианта [20, 28, 35, 36, 38, 49, 55, 56_, 57_, 58_, 59, 60].

Выбирают передний конец шпинделя и его вылет при строгом соблюдений ГОСТов [ГОСТ 16668-7Г; ГОСТ 12593-72; ГОСТ 24644-61].

Назначают материал шпинделя, его термообработку [28, 38, 49, 53].

Предварительно выбирают тип подшипников качения.

Определяют тип иместо приводной передачи [49].

Составляют расчетную схему [49, 58, 59].

Производят расчет шпинделя на радиальную и крутильную жесткость [20_, 28, 38, 49, 52]. Полученные значения сравнивают с допустимы.

Строят схемы реакций в опорах, действующих сил и моментов, упругую линию шпинделя [48, 49, 59].

Осуществляют окончательный выбор подшипников качения, подтверждая его расчетом [43, 56, 57, 58, 59, 60, 64, 65]. Назначают посадки подшипников.

Выполняют расчет шпинделя на точность вращения [38, 55].

В случае быстроходных шпинделей и шпинделей высокоточных станков их проверяют на виброустойчивосгь [48].

 

Проектирование и расчет шпиндельного узла на гидростатических подшипниках

 

Определяют конструктивные и геометрические параметры гидростатических подшипников [28, 38, 48, 49, 60].

Оптимизируют параметры подшипников из условия максимальной жесткости или по минимальным потерям на трение [28, 48, 60].

Рассчитывают нагрузочную способность подшипника [48].

Оценивают жесткость слоя смазки при выбранном смещении шпинделя в опоре-[28, 48].

Находят величину расхода рабочей жидкости при условии нормальной работы подшипника [28, 60].

Оценивают потери в гидростатических подшипниках [28, 60].

Производят расчет шпинделя на радиальную и крутильную жест­кость [20, 28, 48].

 

Проектирование и расчет шпиндельного узла на гидродинамических подшипниках

 

Определяют конструктивные геометрические параметры гидродинамических подшипников [20, 28].

Оценивают нагрузочную способность подшипников [28].

Определяют жесткость элементов подшипника с учетом жесткости слоя смазки [28].

Оценивают потери на трение в подшипнике [28].

Определяют тепловыделение в опоре и сравнивают о предельно допустимым [28].

Рассчитывают шпиндель на радиальную и крутильную жесткость [20, 28, 48].

Оптимизируют конструктивные параметры шпиндельного узла и проводят проверочный расчет [53, 58, 59, 60].

 

Проектирование и расчет передачи винт-гайка качения

 

Студентам специальностей " Оборудование автоматизированного производства", " Конструирование, расчет и САПР станков и станочных комплексов" руководителем курсового проектирования может быть выдано задание по расчету передачи винт-гайка качения. Оно выдается в случае проектирования станков с ЧПУ, а также в случае проектирования приводов подач с высокомоментными электродвигателями.

Расчет передачи винт-гайка качения начинают с выбора варианта конструкции. Предпочтение следует отдавать не одной гайке, а двум, которые допускают осевое или угловое смещения. Натяг создается за счет подбора комплектов шариков с отклонением диаметров в пределах 3...5 мкм.

Особенности и порядок расчета передачи винт-гайка качения изложены в [28, 37, 45, 46, ОСТ 2 Р 31-1-75].

 

Расчет корпусных деталей

 

Руководствуясь тем, что материалом корпусных, деталей является чугун, проектирование и расчет базовых деталей сводится и обоснованию их конструктивных форм и размеров исходя из служебного назначения станка и конкретной корпусной детали, габаритов обрабатываемой детали и требований эргономики.

Определяют минимальную толщину стенки литых корпусных деталей, используя выражение:

, мм [20, 28, 62].

Проверяют полученное значение по коэффициенту трещинообразования при отливке чугунных деталей:

[62].

Расчеты корпусных деталей на жесткость выполняют в тех случаях, когда проверяется выполнение требований ГОСТ по жесткости при поисках рациональных сечений для уменьшения металлоемкости.

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: