Конструювання планетарного редуктора приводу подач прецизійного круглошліфувального верстата з вихідним максимальним крутним моментом 250 Нм

Abstract

У роботі проведено аналіз конструкцій приводів круглошліфувальних верстатів. Обґрунтовано доцільність модернізації шляхом заміни гідравлічного приводу на електромеханічний з планетарним редуктором. Виконано кінематичний розрахунок схеми планетарного редуктора 2K-H: передавальне число 𝑖=10, число зубів z₁=18, z₂=72, z₃=162, кількість сателітів k=3, ККД η = 0,987. Виконано силовий і геометричний розрахунок зубчастих коліс: модуль 𝑚 =1,5 мм, ширина вінця b=20 мм, матеріали Сталь 20ХН2М і Сталь 40ХН. Запас контактної міцності 𝑆𝐻=4,41, згинальної 𝑆𝐹=3,55. Виконано розрахунок валів, підшипників і шпонкових з'єднань. Ресурс підшипників сателітів становить 85 400 год. Розроблено конструкцію редуктора: зовнішній діаметр корпусу 270 мм, загальна довжина 165 мм, маса ~12 кг, кутовий люфт ≤ 5 кутових хвилин. Розроблено технологічний процес виготовлення осі сателіту, вала-шестерні та корпусу редуктора, технологічну карту складання. Проведено аналіз умов праці та розроблено заходи з охорони праці відповідно до вимог ДСТУ EN 352-1 :2018 , ДСТУ EN 166 :2017 та ДСН 3.3.6.037-99. Результати роботи можуть бути використані при модернізації верстатів 3М151 та аналогічного обладнання на машинобудівних підприємствах України.

The paper analyzes the existing designs of drives of these cylindrical grinding machines. The feasibility of modernization by replacing the hydraulic drive with an electromechanical one with a planetary gearbox is substantiated. The kinematic calculation of the 2K-H planetary gearbox scheme is performed: gear ratio i=10, number of teeth z₁=18, z₂=72, z₃=162, number of satellites k=3, efficiency η = 0.987. The force and geometric calculation of the gears was performed: module m\ =1.5\ mm, crown width b=20 mm, materials Steel 20KhN2M and Steel 40KhN. Contact strength reserve S_H=4.41, bending strength S_F=3.55. The calculation of shafts, bearings and keyed joints was performed. The service life of the satellite bearings is 85,400 hours. The design of the gearbox was developed: outer diameter of the housing 270 mm, total length 165 mm, weight ~12 kg, angular backlash ≤ 5 arc minutes. The technological process for manufacturing the satellite axis, gear shaft and gearbox housing, and the assembly technological map were developed. An analysis of working conditions was conducted and occupational safety measures were developed in accordance with the requirements of DSTU EN 352-1:2018, DSTU EN 166:2017 and DSN 3.3.6.037-99. The results of the work can be used in the modernization of 3M151 machines and similar equipment at machine-building enterprises of Ukraine.