Проектирование привода главного движения токарно-винторезного станка
Сущность кинематического расчета привода, построение структурной сетки, графика частот вращения. Уравнения кинематического баланса для всех ступеней скорости. Определение реакций опор и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов предшпиндельного вала.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.05.2015 |
| Размер файла | 202,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Пермский государственный технический университет
Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Проектирование привода главного движения токарно-винторезного станка
Студентка гр. ТМС-04-2
Разумков И.Н.
Преподаватель
Зальцберг В.К.
Пермь 2008
Оглавление
- Выбор прототипа станка
- Кинематический расчет привода
- Построение структурной сетки и графика частот вращения
- Расчет чисел зубьев в групповых передачах
- Кинематическая схема привода главного движения
- Уравнения кинематического баланса для всех ступеней скорости
- Динамический расчет привода
- Расчет зубчатых колес на прочность
- Размеры зубчатых колес
- Определение диаметров валов
- Определение реакций опор и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов предшпиндельного вала
- Расчет шпоночных соединений
- Расчет предшпиндельного вала на прочность
- Расчет подшипников предшпиндельного вала
- Описание системы смазки
- Список использованных источников
Выбор прототипа станка
|
Значение параметров |
Частота вращения шпинделя(мин-1) |
Диапазон регулированияR |
Знаменатель рядац |
Мощность двигателя(кВт) |
Число скоростейZ |
||
|
nнаиб |
nнаим |
||||||
|
Расчетное |
2500 |
16 |
|||||
|
Рекомендуемое литературой |
1600-3000 |
- |
20-100 |
1,26 |
4,5 - 7 |
12-36 |
|
Существующих моделей станков16К20 |
1600 |
1,26 |
11 |
22 |
|||
|
Принятое |
2500 |
80 |
32 |
1,26 |
4 |
16 |
Кинематический расчет привода
Определяем мощность резания
, где
(1, стр. 100)
Принимаем двигатель АИР 100 L4
Определение знаменателя ряда.
где Z - число скоростей;
R - диапазон регулирования
Расчетную величину знаменателя округляем до стандартного значения (2, стр. 9). По стандартному знаменателю ряда принимаем частоты вращения (3, стр.1): 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500.
Определяем диапазон регулирования
Определяем диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя по формуле.
где nmax , nmin - соответственно максимальное и минимальное числа оборотов шпинделя.
Построение структурной сетки и графика частот вращения
Структурная сетка
Z=1х4х2х2=16
График частот вращения
Наибольшее число клеток, которое может пересекать один луч:
-для понижающих передач:
-для повышающих передач:
Расчет чисел зубьев в групповых передачах
1) i0 = d1/d2 = 1600/1410 = 1,15 = 90/78
2) i11 = z3/z4 = ц-3 = a1/b1= 1/2; c1 = a1 + b1 =1+2=3
i12 = z5/z6 = ц-2 = a2/b2= 7/11; c2 = a2 + b2 =7+11=18
i13 = z7/z8 = ц-1 = a3/b3= 4/5; c3 = a3 + b3 =4+5=9
i14 = z9/z10 = ц0 = a4/b4= 1; c4 = a4 + b4 =1+1=2
НОК для c1, c2, c3, c4: А=18
, где
Sz - сумма чисел зубьев для данной передачи.
А - наименьшее общее кратное для с1, с2, с3, c4.
m - простой множитель.
3) i21 = z12/z13 = ц-4 = a5/b5= 2/5; c5 = a5 + b5 =2+5=7
i22 = z10/z11 = ц0 = a6/b6= 1; c6 = a6 + b6 =1+1=2
НОК для c5, c6: А=14
4) i31 = z16/z17 = ц-6 = a7/b7= 1/4; c7 = a7 + b7 =1+4=5
i32 = z14/z15 = ц2 = a8/b8= 11/7; c8 = a8 + b8 =11+7=18
НОК для c7, c8: А=90
Кинематическая схема привода главного движения
Уравнения кинематического баланса для всех ступеней скорости
Определим предельно допустимое отклонение скорости от стандартного значения:
Для удобства сравнения, сведем полученные данные в таблицу
|
Стандартная частота вращения |
Действительная частота вращения |
Относительное отклонение |
Допустимое относительное отклонение |
|
|
nСТ, об/мин |
nШП , об/мин |
nдоп, % |
||
|
80 |
81,3 |
1,59 |
±2,6 |
|
|
100 |
101,5 |
1,47 |
||
|
125 |
127,2 |
1,72 |
||
|
160 |
162,5 |
1,53 |
||
|
200 |
203,3 |
1,62 |
||
|
250 |
254,8 |
1,88 |
||
|
315 |
320,2 |
1,62 |
||
|
400 |
406,5 |
1,59 |
||
|
500 |
508,2 |
1,61 |
||
|
630 |
640,1 |
1,57 |
||
|
800 |
815,1 |
1,85 |
||
|
1000 |
1020,6 |
2,01 |
||
|
1250 |
1275,2 |
1,97 |
||
|
1600 |
1626,9 |
1,65 |
||
|
2000 |
2044,1 |
2,15 |
||
|
2500 |
2556,5 |
2,21 |
Динамический расчет привода
Выбор расчетной кинематической цепи.
В качестве расчетной частоты вращения выбираем частоту вращения шпинделя, соответствующую верхней ступени нижней трети ряда скоростей шпинделя. Так как количество скоростей равно 16 то расчетной частоте соответствует n5=200 об/ мин
Расчетная цепь:
Расчет зубчатых колес на прочность
Расчет зубьев на прочность производится по напряжениям изгиба и по контактным напряжениям.
Для изготовления колес и блоков коробки применим материал - Сталь45 с характеристиками: []И=26 кг/мм2; []Н=100 кг/мм2;
Для стальных прямозубых цилиндрических колес величина модуля рассчитывается по формулам:
, мм;
, мм где
[у]и; [у]к - допускаемые напряжения на изгиб и контактную прочность, кг/мм2 (3, стр. 3, табл.4);
Ni = Ni-1? з - номинальная передаваемая мощность, кВт;
з - КПД передачи от двигателя до рассчитываемой шестерни;
n - расчетная частота вращения шестерни, 1/мин;
yF - коэффициент прочности зуба по местным напряжениям;
z - число зубьев шестерни (малого колеса);
u - передаточное число (u ? 1);
шm, шd - коэффициенты ширины зуба;
К - коэффициент нагрузки, учитывающий изменение нагрузки от действия различных факторов по сравнению с номинальной.
1) Блок Б1 (18/36)
Принимаем стандартный модуль m = 2,5мм.
2) Блок Б2 (28/28)
кинематический эпюра привод
Принимаем стандартный модуль m = 2,5 мм.
3) Блок Б3 (18/72)
Принимаем стандартный модуль m = 3 мм.
Размеры зубчатых колес.
|
Колеса |
ДелительныйДиаметрd |
Диаметр вершинda |
Диаметр впадинdf |
Ширина венцаb |
Межосевое расстояние А |
|
|
18 |
45 |
50 |
38,75 |
25 |
67,5 |
|
|
36 |
90 |
95 |
83,75 |
25 |
||
|
21 |
52,5 |
57,5 |
46,25 |
25 |
||
|
33 |
82,5 |
87,5 |
76,25 |
25 |
||
|
24 |
60 |
65 |
53,75 |
25 |
||
|
30 |
75 |
80 |
68,75 |
25 |
||
|
28 |
70 |
75 |
63,75 |
25 |
70 |
|
|
28 |
70 |
75 |
63,75 |
25 |
||
|
28 |
70 |
75 |
63,75 |
25 |
||
|
18 |
45 |
50 |
38,75 |
25 |
||
|
40 |
100 |
105 |
93,75 |
25 |
||
|
55 |
165 |
171 |
157,5 |
24 |
135 |
|
|
35 |
105 |
111 |
97,5 |
24 |
||
|
18 |
54 |
60 |
46,5 |
24 |
||
|
72 |
216 |
222 |
208,5 |
24 |
Определение диаметров валов
Первоначально диаметры валов рассчитывают без учета изгибающих моментов из условия прочности на кручение:
=> dпI = 25 мм;
=> dпII = 30 мм;
=> dпIII = 30 мм;
=> dпIV = 45 мм.
Определение реакций опор и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов предшпиндельного вала
Определение реакций опор.
Крутящий момент:
Силы в зацеплении:
А) Цилиндрическая передача
Б) Цилиндрическая передача
Вертикальная плоскость
Проверка: -RAx + Frц1 + Frц2 - RBx =-921,7+1244+753,9-1076,2=0
Горизонтальная плоскость
Проверка: -RAy+Ftц1-RBy +Ftц2 =-2532,5+3418+2071,5-2958=0
Построение эпюр моментов
Строим эпюры изгибающих моментов относительно оси Х:
Строим эпюры изгибающих моментов относительно оси Y:
Строим эпюры крутящих моментов
.
Определяем суммарные радиальные реакции в опорах.
Определяем суммарный изгибающий момент.
Расчет шпоночных соединений
Призматические шпонки проверяют на смятие.
окружная сила, которая действует на шпонку;
Асм - площадь смятия;
[у]см - допускаемое напряжение смятия:
1. Шпонка 10845 (ГОСТ 23360-78)
d=35мм.
t1=6мм
t2=3мм
Условие прочности выполняется
2. Шпонка 108100 (ГОСТ 23360-78)
d=45мм.
t1=5,5мм
t2=3,8мм
Условие прочности выполняется
Условие прочности выполняется
1. Шпонка 14990 (ГОСТ 23360-78)
d=48мм.
t1=5,5мм
t2=3,8мм
Условие прочности выполняется
Расчет предшпиндельного вала на прочность
Расчет вала на сопротивление усталости.
где [S] - допустимый запас прочности, [S] = 1,2…2,5
Опасным сечением является сечение В.
Амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла:
Вал выполнен из стали Ст45, твердость вала ? 240 НВ
Механические характеристики:
(4, с.185)
Концентратором напряжения является шпонка.
Коэффициент влияния абсолютных размеров Кdф = 0,81
Кdу = 0,81
Эффективный коэффициент концентрации напряжений Ку = 1,55
Кф = 1,7
Коэффициенты влияния качества поверхности КFф = 0,935
КFу = 0,89
Коэффициент влияния поверхностного упрочнения КV = 1,7
Коэффициенты снижения предела выносливости:
Приделы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения:
Коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений:
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:
Условие прочности выполняется
Расчет вала на статическую прочность.
,
где [S]T - допустимый запас прочности, [S]T = 1,3…1,5
Условие прочности выполняется
Расчет подшипников предшпиндельного вала
Проверка подшипников заключается в определении долговечности подшипников Lh при обеспечении требуемой грузоподъемности С, и сравнении её с требуемой долговечностью для обеспечения данного типа оборудования Lh треб. То есть, работоспособные подшипники должны удовлетворять условию:
Где m - показатель степени, - для шариковых радиальных подшипников
- для роликовых подшипников
- коэффициент надежности, (4, стр. 83)
- коэффициент, учитывающий влияние качества подшипника и качество его эксплуатации,
n - частота вращения внутреннего кольца подшипника тихоходного вала,
- базовая динамическая грузоподъемность подшипника
- требуемая долговечность,
эквивалентная динамическая нагрузка.
при
при
Схема установки подшипников
Рассчитаем опору А:
Подшипник 206 ГОСТ 8338-75
Осевая нагрузка подшипника:
Радиальная нагрузка подшипника:
Статическая грузоподъемность:
Коэффициент безопасности:
Температурный коэффициент:
Коэффициент вращения:
Назначенный подшипник годен.
Рассчитаем опору В:
Подшипник 206 ГОСТ 8338-75
Осевая нагрузка подшипника:
Радиальная нагрузка подшипника:
Статическая грузоподъемность:
Коэффициент безопасности:
Температурный коэффициент:
Коэффициент вращения:
Назначенный подшипник годен.
Описание системы смазки
Для подшипников в шпиндельном узле используем циркуляционный способ смазки. Смазка подается через специальные каналы в корпусе. На зубчатые колеса смазка так же подается принудительно. Отвод осуществляется через специальные отверстия в корпусе у нижней опоры шпинделя. Подшипники и зубчатые колеса в коробке скоростей смазываются разбрызгиванием и масляным туманом. Вязкость смазки 12-23 сст при 50С. Данной вязкостью обладает масло И-20А.
Список использованных источников
1. Г.А. Тарзиманов. Проектирование металлорежущих станков. -М.:Машиностроение.1972.
2. А.И. Лурье, В.К. Зальцберг. Металлорежущие станки. Учебное пособие. Пермь. :ППИ,1977.
3. А.И. Лурье В.К. Зальцберг. Приложение к учебному пособию “Металлорежущие станки” Пермь. :ППИ,1978.
4. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: Высшая школа, 1998.
5. В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя.Т.1 - М.: Машиностроение, 1992.
6. В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя.Т.2 - М.: Машиностроение, 1992.
7. В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя.Т.3 - М.: Машиностроение, 1992.
8. А.М. Кучер, М.М. Киватицкий, АА Покровский. Металлорежущие станки. (Альбом общих видов, кинематических схем и узлов) М.: Машиностроение,1965.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Конструкторское проектирование и кинематический расчет привода главного движения и привода подач металлорежущего станка 1И611П. Выбор оптимальной структурной формулы. Построение структурной сетки и графика частот вращения. Разработка коробки скоростей.
курсовая работа [995,1 K], добавлен 22.10.2013Назначение и технические характеристики горизонтально-фрезерного станка. Построение графика частот вращения. Выбор двигателя и силовой расчет привода. Определение чисел зубьев зубчатых колес и крутящих моментов на валах. Описание системы смазки узла.
курсовая работа [145,1 K], добавлен 14.07.2012Назначение и типы фрезерных станков. Движения в вертикально-фрезерном станке. Предельные частоты вращения шпинделя. Эффективная мощность станка. Состояние поверхности заготовки. Построение структурной сетки и графика частот вращения. Расчет чисел зубьев.
курсовая работа [141,0 K], добавлен 25.03.2012Назначение горизонтально-расточного станка 2А620Ф2-1-2, анализ конструкции привода главного движения. Определение частот вращения шпинделя. Построение структурной схемы привода со ступенчатым изменением частоты вращения. Расчет коробки скоростей.
курсовая работа [917,2 K], добавлен 17.01.2013Выбор материала зубчатой передачи и определение допускаемых напряжений. Определение нагрузок на валах. Расчетная схема быстроходного вала редуктора. Определение реакций в опорах. Расчет изгибающих моментов. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.
курсовая работа [261,2 K], добавлен 13.07.2012Определение силовых и кинематических параметров привода токарно-винторезного станка модели 1К62. Определение модуля зубчатых колес и геометрический расчет привода. Расчетная схема шпиндельного вала. Переключение скоростей от электромагнитных муфт.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 18.05.2012Обоснование методов модернизации привода главного движения станка модели 1740РФ3. Техническая характеристика станка, особенности расчета режимов резания. Расчет привода главного движения с бесступенчатым регулированием. Построение структурного графика.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 28.09.2010Исполнительные движения, структура станка. Определение передаточных отношений передач графоаналитическим методом, построение структурной сетки и графика чисел оборотов. Расчет зубчатых передач. Выбор материала валов. Подбор шпонок и шлицевых соединений.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.04.2016Определение общего числа возможных вариантов для привода главного движения металлорежущего станка. Разработка кинематической схемы для основного графика частот вращения шпиндельного узла. Определение числа зубьев всех зубчатых колес и диаметров шкивов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 30.09.2013Разработка коробки скоростей сверлильного станка со шпинделем и механизмом переключения скоростей. Построение структурной сетки и графика частот вращения шпинделя. Расчёт крутящего момента на валах и модуля зубчатых колёс. Построение эпюр моментов.
курсовая работа [902,3 K], добавлен 15.10.2013
