Привод главного движения вертикально-сверлильного станка с бесступенчатым регулированием

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

Кафедра «КиМО»

Практическая работа по курсу

«Конструирование механизмов»

Тема: «Привод главного движения вертикально-сверлильного станка с бесступенчатым регулированием».

Выполнил: Жогов Алексей

Факультет: МСФ

Группа: ТМС-51 з/о

Проверил: Шейко Л.И.

Саратов 2011

Содержание

1. Введение

2. Цель практической работы

3. Объём и содержание практической работы

4. Исходные данные

5. Основные этапы проектирования

5.1 Проработка исходных данных задания

5.2 Проектирование привода главного движения

5.2.1 Выбор электродвигателя для привода главного движения

5.2.2 Кинематический расчёт привода главного движения с бесступенчатым регулированием

Список используемой литературы

1. Введение

Роль современного станкостроения является определяющей в создании автоматизированного технологического оборудования и гибких производственных комплексов.

Проектирование современных металлорежущих станков это сложная инженерная задача, которая решается совместными усилиями многих специалистов с привлечением средств вычислительной техники и систем автоматизированного проектирования.

Круг решаемых вопросов курсового проектирования станков, отражает специфику учебного проекта. Принимаемые решения в рамках творческого поиска оптимального варианта проектируемого узла должны быть подчинены главной цели - разработке прогрессивной конструкции станка.

привод главное движение станок регулирование

2. Цель практической работы

Цель практической работы - систематизация и закрепление теоретических знаний студентов, развитие умения принимать самостоятельные технические решения, совершенствование расчетно-графических навыков, а также умения работать с научно-технической и учебно-методической литературой, вычислительной техникой.

3. Объём и содержание практической работы

Практическая работа состоит из графической части и 30...40 страниц расчетно-пояснительной записки, в начале которой помещают титульный лист, задание на курсовое проектирование и содержание, а в конце - список литературы и приложение. Практическая работа предусматривает подробное изучение его кинематики, системы управления, а также конструкции и разработку одного из важнейших узлов этого станка - либо привода главного движения, либо привода подач.

4. Исходные данные:

Тип станка: вертикально - сверлильный

Формула компоновки: xyOZCV

Тип управления: ЧПУ

Тип производства: серийное, (класс П)

Материал заготовки: сталь, чугун, ,

Материал инструмента: твердый сплав, быстрорежущая сталь

Механизм смены инструмента: револьверная головка 6 позиций

Длительность цикла: tц180 сек.

Длительность паузы: tп30 сек.

Размер инструмента: Dс35 мм.

Размер рабочей поверхности стола: 400Ч710

Характеристики проектируемого привода:

Мощность: Nv6 кВт

Скорость резания: Vp =1,5 м/с

Диапазон регулирования: Rn100

Приводной электродвигатель: электродвигатель постоянного тока, АКС

5. Основные этапы проектирования.

5.1 Проработка исходных данных задания

Задания на курсовой проект выдаются на кафедре КиМО.

Первой важной характеристикой станка является его компоновка, которая представляется в виде блочной структуры, состоящей из одного стационарного и несколько подвижных блоков, разделенных линейными и круговыми направляющими. Каждый блок выполняет движение только по одной координате. Запись компоновок в задании выполнено в виде компоновочных формул, в которых блоки компоновки обозначены в соответствии с их координатными движениями, а порядок записи блоков в компоновочной формуле показывает последовательность их сопряжения, причем крайним слева записан блок, несущий заготовку, а крайним справа - блок, несущий инструмент. Для обозначения блоков компоновки использована система координат, рекомендованная международным стандартом ISO R841. Особенностью этой системы координат является то, что ее ось z располагают всегда параллельно оси главного шпинделя, независимо от пространственного расположения шпинделя. Для ориентации оси z в пространстве у главного шпиндельного блока введены индексы: h - горизонтальный, v - вертикальный, h/v - поворотный. Положительное направление оси z - от заготовки к инструменту. Ось x располагают всегда горизонтально, а положение оси y должно быть таким, чтобы система координат была бы правой. Начало системы координат принимают произвольно.

На рис.1 представлены две наиболее часто применяемые системы координат - при вертикальном (рис.1,а) и горизонтальном (рис.1,б) расположении главного шпинделя.

Прямолинейные движения блоков вдоль осей координат обозначены так же, как и соответствующие оси, то есть X, Y, Z. Дополнительные движения, параллельные осям x, y, z, обозначают соответственно U, V и W (вторичные) или P, Q и R (третьей очереди).

Вращательные движения вокруг осей x, y, z, обозначены соответственно A, B и C, а дополнительные вращательные движения - D и E.

Стационарный (всегда неподвижный) блок обозначен буквой O.

При дублировании координатных перемещений в качестве первичных движений приняты движения блоков, расположенных ближе к шпинделю. В соответствии с этим вращение главного шпинделя всегда обозначено буквой C.

Рис.1

Блоки, выполняющие формообразующие (рабочие) движения, обозначены прописными (заглавными) буквами, а выполняющие установочные и другие вспомогательные движения - строчными.

Расположение стационарного блока O в структурной формуле показывает состав блоков, перемещающих заготовку и инструмент. Блоки, расположенные справа от блока O, передвигают заготовку, а расположенные слева - инструмент.

Для данного варианта представлена компоновочная схема вертикально-сверлильного станка, имеющего следующую формулу компоновки - xyOZCV.

Для получения характеристик всего станка необходимо использовать приведенные в задании сведения, как для проектируемого привода, так и для второго основного привода, или же использовать характеристики станка-прототипа с учетом коэффициента подобия, полученного из соотношения мощностей приводов прототипа и рекомендуемого в задании.

Необходимо заметить, что в задании приведены, как правило, предельные значения характеристик проектируемого узла - мощность резания NV и подач NS, скорость резания VР, рабочие S и ускоренные SХХ подачи, а также диапазоны изменения частоты вращения Rn шпинделя главного движения и подач RS какого-либо исполнительного органа. Для расчета кинематических характеристик необходимо также уточнить размерные характеристики станка, которые в задании даны как предельные размеры заготовок, инструментов и т.п.

Для станков токарной группы основным размерным параметром является максимальный диаметр DЗмах обрабатываемых заготовок. Расчетный минимальный диаметр DЗмin обрабатываемых заготовок рекомендуется принимать из соотношения:

При определении параметров приводных двигателей необходимо задать вероятный режим работы станка. Если данные о цикле неизвестны, то время цикла tц работы станка можно определить по выражению:

где: tр - время рабочего перехода;

tп - время паузы между переходами;

tв - вспомогательное время, которое ориентировочно можно рассчитать по формуле

где: Lmax - наибольший ход подачи, мм;

Sхх - величина быстрой холостой подачи рабочего органа, мм/с.

5.2 Проектирование привода главного движения

5.2.1 Выбор электродвигателя для привода главного движения

Предварительный выбор электродвигателя выполняется на стадии разработки кинематической схемы привода по расчетной номинальной мощности N, которая вычисляется по следующему выражению:

где: Nv - максимальная мощность резания в цикле работы станка, выбирается в соответствии с заданием или рассчитывается по формуле:

где: Pz - тангенциальная составляющая силы резания, Н;

v - скорость резания, м/мин;

- коэффициент полезного действия привода, вычисляется по кинематической схеме или принимается равным = 0,75…0,85 в зависимости от сложности привода;

л - 1,25 коэффициент перегрузки.

Уточненный выбор электродвигателя производится после разработки механической части привода для выбранного режима работы электродвигателя.

Электродвигатель удовлетворяющий данному приводу будет иметь следующие характеристики:

Тип двигателя - 2ПФ160М

Мощность - Nном = 8, кВт.

Номинальная частота вращения - nном = 1000 мин-1

Максимальная частота вращения - nmax = 3000 мин-1

Напряжение в сети - U = 220 B

5.2.2 Кинематический расчет привода главного движения с бесступенчатым регулированием

Определяем частоты вращения шпинделя , :

;

Принимаем

, принимаем ;

Определяем общий диапазон регулирования электродвигателя:

;

;

принимаем

Рассчитываем диапазон регулирования электродвигателя при постоянной мощности:

Находим диапазон регулирования электродвигателя при постоянности момента:

;

Определяется диапазон регулирования шпинделя при постоянной мощности:

;

Вычисляется требуемое число ступеней zк коробки скоростей (число поддиапазонов регулирования частоты вращения шпинделя):

;

принимаем zк = 4;

Рассчитывается диапазон регулирования коробки скоростей с учетом того, что и zк = 4;

;

Определяется диапазон электрического регулирования привода:

;

тогда, требуемая минимальная частота вращения электродвигателя будет равна:

;

;

Рассчитывается фактический диапазон регулирования шпинделя при постоянной мощности

;

Вычисляется минимальная частота вращения шпинделя при постоянной мощности:

;

Составляем структурную формулу и строим структурную сетку коробки скоростей:

.

Строим кинематическую схему привода:

Строим график частот вращения шпинделя:

Размещено на Allbest.ru