Проектирование токарного станка с числовым программным управлением

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Обоснование выбора технической характеристики станка

1.1 Исходные данные

1.2 Анализ технологичности детали

1.3 Модернизации станка прототипа

1.4 Определение структурной формулы компоновки

1.5 Расчет режимов резания

1.6 Обоснование технической характеристики станка

2. Разработка кинематической схемы станка

2.1 Выбор электродвигателя

2.2 Расчет диапазонов регулирования

2.3 Построение графика частот вращения

2.4 Определение чисел зубьев колес

2.5 Вычисление частот вращения

2.6 Определение моментов на валах

2.7 Определение окружных скоростей зацепления колес

2.8 Расчет параметров передач

2.8.1 Расчет параметров ременной передачи

2.8.2 Расчет параметров зубчатых передач

2.9 Расчет диаметров валов

3. Проверочные расчеты

3.1 Расчеты зубчатых передач

3.2 Расчет валов

3.2.1 Расчет вала на статическую прочность

3.2.2 Расчет валов на изгиб и кручение

3.3 Расчёт шпинделя

3.3.1 Проверка шпинделя на жесткость

3.3.2 Проверка шпинделя на точность вращения

3.4 Выбор подшипников качения

4. Разработка привода подач

Литература

Введение

Большим достоинством конструкций выпускаемых станков является возможность встраивания их в автоматические линии. Компоновка последних обычно производится на базе двух видов оборудования: специально изготовленного для работы в автоматических линиях и универсального оборудования. Практика показала, что во многих случаях применение универсального оборудования оказывается более целесообразным. Это ускоряет проектирование и изготовление автоматических линий. Одновременно с механизацией и автоматизацией станков выросли требования к точности и чистоте обработки.

Особое развитие в последние десятилетия получило числовое программное управление станками. Микропроцессорные устройства управления превращают станок в станочный модуль, сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации. Станочный модуль способен обеспечивать обработку заготовок широкой номенклатуры в автономном режиме на основе малолюдной или даже безлюдной технологии. Таким образом, современное станочное оборудование является базой для развития гибкого автоматизированного производства, резко повышающего производительность труда в условиях средне- и мелкосерийного производства.

Использование гибких производственных систем, состоящих из набора станков, манипуляторов, средств контроля, объединенных общим управлением от ЭВМ, дает возможность и в многономенклатурном крупносерийном производстве стимулировать научно-технический прогресс, быстрый и с минимальными затратами переход к новым, более совершенным образцам выпускаемой продукции. Переход от использования набора станков и других технологических машин к машинным системам в виде гибких производственных систем технологического оборудования помимо повышения производительности труда коренным образом изменяет весь характер машиностроительного производства. Создаются условия постепенного перехода к трудосберегающему производству при наивысшей степени автоматизации.

Совершенствование современных станков должно обеспечивать повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений при соответствующем повышении мощности привода станков, шпиндельных узлов, тяговых устройств и направляющих прямолинейного движения. Применение композиционных материалов для режущих инструментов позволяет уже сейчас реализовать скорость резания до 1,52 км/мин, а скорость подачи довести до 2030 м/мин. Дальнейшее повышение скоростей потребует поиска новых конструкций, использующих иные физические принципы и обеспечивающих высокую работоспособность ответственных станочных узлов.

Применение станочных модулей возможно только при полной автоматизации всех вспомогательных операций за счет широкого использования манипуляторов и промышленных роботов. Это относится к операциям, связанных со сменой заготовок, режущих инструментов, технологической оснастки, с операциями измерения заготовки, инструмента, с операциями дробления и удаления стружки из рабочей зоны станка.

Оснащение станков гибкого автоматизированного производства различными контрольными и измерительными устройствами является необходимым условием их надежной работы, особенно в автономном и автоматизированном режиме. В современных станках используют широкий набор средств измерения, иногда очень точных, таких, например, как лазерные интерферометры, для сбора текущей информации о состоянии станка, инструмента, вспомогательных устройств и для получения достоверных данных о исправной работе.

Повышение стабильности размеров и качества обрабатываемых деталей, снижение брака за счет сокращения цикла ошибок станочника, оптимизация режимов обработки при составлении программ, улучшение условий труда станочника и снижение требований к его квалификации.

Проектируемый токарный станок с ЧПУ предназначен для обработки деталей, имеющих поверхности вращения, резьбу и винтовые канавки.

Приводы главного движения с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя позволяют точно выдержать скорость резания, заданную технологичность процессом обработки детали, и автоматически регулировать ее выполнение различных технологических переходов, по сравнению с приводами со ступенчатым регулированием частот вращения шпинделя. Это повышает производительность и точность обработки и дает возможность автоматизировать процесс управления приводом главного движения, поэтому такие приводы применяются в станках с ЧПУ. В качестве источника движения используются регулируемые электродвигатели постоянного и переменного тока.

В станках с ЧПУ токарной группы между электродвигателем и коробкой скоростей устанавливают ременную передачу с передаточным отношением i= 0,5…2 для гашения вынужденных колебаний от электродвигателя.

1. Обоснование выбора технической характеристики станка

По техническому заданию необходимо спроектировать привод главного движения токарно-винторезного станка, т.е. требуется модернизировать его для обработки детали «вал». Для этого нужно произвести расчет технической характеристики станка.

1.1 Исходные данные

Исходными данными для выполнения курсовой работы являются:

чертеж обрабатываемой детали;

технологический процесс обработки на одну заданную операцию;

паспорт станка прототипа 16к20Ф3

Токарный станок модели 16к20Ф3 относится к универсальным станкам. Применяется в мелкосерийном и серийном производстве с частой сменой объекта изготовления. Станок предназначен для токарной обработки деталей типа тел вращения.

1.2 Анализ технологичности детали

Технологичность конструкции вала рассмотрим, исходя из заданных условий производства, объёма выпуска и типа производства.

Следует заметить, что чем меньше трудоёмкость и технологическая себестоимость изготовления изделия, тем более оно технологично.

1. Деталь максимально рациональной формы с легко доступными для обработки поверхностями;

2. Отсутствуют оригинальные и сложные (фасонные) элементы детали;

3. Деталь имеет удобные базирующие поверхности;

4. На ряд смежных поверхностей назначено разное качество, но эти поверхности разделены канавками, что технологично;

5. Вал должен быть жёстким, т.е. необходимо выполнить условие:

L/D?10

350/55 = 6.364 <10 - вал жёсткий.

6. Отверстия не должны быть глухими

Принимая во внимание все технологические признаки, можно сказать, что деталь технологична на 75%, что больше чем достаточно, но меньше чем необходимо.

Окончательный вывод - вал технологичен.

1.3 Модернизация станка прототипа

В качестве модернизации станка прототипа модернизируем привод главного движения и привод подач станка 16к20Ф3

Установим требования к точности и качеству обрабатываемых поверхностей на проектируемом станке, для выполнения операций данная деталь подвергается следующим видам обработки: подрезание торцев, продольное точение, снятие фасок, прорезание канавки.

По точности данный станок будет проектироваться на выполнение 13…9 квалитетов точности, шероховатость поверхностей Ra = 12,5…3,2 мкм.

1.4 Определение структурной формулы компоновки

На чертеже представлены четыре варианта компоновочных схем. В связи с ограниченным разнообразием вариантов компоновочных схем для станков токарной группы предложено две структурные формулы СОХZ и COZX.

Отличия предложенных вариантов в большей степени зависят от геометрического расположения рабочих органов станка. Наиболее приемлемый вариант структурной формулы, относящийся к базовому станку СОZX.

С - вращение заготовки установленной в патроне станка; О - неподвижная часть станка - станина; Z - продольное перемещение суппорта станка вдоль оси Z X - поперечное перемещение вдоль оси Х горизонтально расположенной револьверной головки с инструментами.

1.5 Расчет режимов резания

Выбор основных режимных параметров обычно начинают с определения глубины резания t. Она связана с припуском металла, оставляемым на выполнение данной технологической операции.

Значение подачи S (мм/об) определяется видом технологической операции. По рекомендациям [1,с.266] для обрабатываемого материала (сплав) значения подачи на оборот шпинделя S выбираем в зависимости от глубины резания t.

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Режим резания металла включает в себя следующие определяющие его основные элементы: глубину резания t, мм; подача S, мм/об; скорость резания V, м/мин; число оборотов шпинделя станка n, мин??; мощность станка N, кВт.

Выбор величин элементов резания для точения:

Расчет длины рабочего хода суппорта Lр.х., мм:

Lр.х = Lрез + y + Lдоп,

где Lрез - длина резания;

y - перебег инструмента;

Lдоп. - дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигураций деталей.

2. Назначение подачи суппорта на оборот шпинделя So, мм/об (определение рекомендуемой подачи по нормативам);

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Tp, мин:

,

где л - коэффициент времени резания.

4. Расчет скорости резания V, м/мин и числа оборотов шпинделя n мин??:

а) определение рекомендуемой скорости резания по нормативам;

б) расчет рекомендуемого числа оборотов шпинделя станка:

;

5. Расчет мощности кВт:

Для определения необходимой мощности электродвигателя нужно рассчитать силу резания и эффективную мощность.

Сила резания Рz (кГ), возникающая в процессе обработки с глубиной резания t, равна [1, с.35]:

,

где Pz табл. - табличное значение силы резания, кГ [1, с.35];

t-глубина резания

Эффективная мощность, затраченная на обработку заготовки, Nэф (кВт) определяется по формуле [1, с.16]:

,

где Pz - сила резания, рассчитанная по формуле;

V - скорость резания.

Рисунок 1.1 Обрабатываемая деталь

Операция 005 токарная

Поверхность 2 t=1,

=205м/мин[12,с 21]

=1,1; =1.0; =1,0.

; [12, с.15]

[12, с.27]

Остальные расчеты аналогичны, поэтому сведем в одну общую таблицу результаты по всем расчетам:

Таблица 1.1- Режимы резания

Операция	Поверхность	V, М/мин	n, об/мин	Sо, мм/об	Np, кВт
010	19	95.5	800	0.7	4.138
	15	95.5	724	0.7	4.138
	11	95.5	584	0.7	4.138
	7	95.5	540	0.7	4.138
	2	95.5	800	0.7	4.138
	17	83	800	0.1	1.328
	13	83	670	0.1	1.328
	9	83	540	0.1	1.328
020	3	95.5	760	0.7	4.138
	5	83	700	0.1	1.328
030	3	100	830	0.2	0.7
035	19	100	880	0.2	0.7
	15	100	780	0.2	0.7
	11	100	630	0.2	0.7
	7	100	600	0.2	0.467
	19	62	550	1.5	0.173

1.6 Обоснование технической характеристики станка

Рассчитав режимы резания мы получили максимальную и минимальную частоту вращения n = 540 - 880 об/мин Для назначения диапазона регулирования выходного звена привода главного движения необходимо минимальную частоту вращения, рассчитанную по режимам резания, снизить еще на одну ступень по шкале частот вращения для ц=1,26, а максимальную частоту вращения повысить на одну ступень по этой шкале.

Расширенное значение частот вращения выходного звена привода главного движения и составляет интервал вращения данного привода в будущем станке.

Принимаем: nmin=100 мин??; nmax=2500мин??

Необходимая мощность электродвигателя главного привода станка Nэд (кВт) определяется по уравнению:

,

где - наибольшая за период работы станка эффективная мощность из рассчитанных по формуле;

= 0,8 - коэффициент полезного действия станка.

N=10/0.8=12.5 кВт.

2. Разработка кинематической схемы станка

2.1 Выбор электродвигателя

Для привода главного движения выбираем широкорегулируемый двигатель 4ПФ с независимой вентиляцией со степенью защиты IP23.

По мощности из каталога выбираем тип двигателя с учетом полученных мощностей резания: 4ПФ132L; N=12.5 кВт; U=440 В; n=800/4000 мин??; =77,0 %

2.2 Расчет диапазонов регулирования

Определяем диапазон частот вращения шпинделя:

Dшп =nmax/nmin=2500/100=25

Определяем диапазон частот вращения двигателя:

Dдв= nmax/nmin=4000/800=5

Определяем число ступеней коробки скоростей:

z=lgDшп/lgDдв=lg25/lg5=2

принимаем z=2

2.3 Построение графика частот вращения

Так как на графике частот вращения присутствует зона с постоянным моментом, то необходимо проверить мощность при :

кВт

Где

- КПД ременной передачи =0,95

-КПД зубчатой передачи =0,97

- КПД подшипников качения =0,99

- передаточное отношение привода

кВт

Кинематическая схема привода в упрощенном виде:

2.4 Определение чисел зубьев

1) Принимаем диаметр ведущего шкива - мм, тогда диаметр ведомого шкива- мм, по рекомендациям [4, с.286]

2) Принимаем , тогда и

3) Принимаем, тогда и

4) Принимаем, тогда и

При расчете чисел зубьев была использована таблица П3 [1 с.196]

2.5 Вычисление частот вращения

n=nдв* Яр*,

где

nдв -максимальная частота вращения двигателя;

zk, zk+1 - число зубьев соответствующих колес;

Д =%,

где

Д- погрешность частот;

np- расчетная величина частоты вращения шпинделя;

n -частота вращения шпинделя для ц=1,26;

n1=4000··0,985=2402.754 мин??,

Д=%=3.89% <[5%];

n2=4000··0,985=482.745 мин??,

Д=%=3.451% <[5%]

Видим, что условие Д<[5%] выполняется.

2.6 Определение моментов на валах

МI =9550 ·· зподш,

где

Nдв- мощность двигателя;

n-номинальная частота вращения вала двигателя;

зподш- КПД подшипников (зподш=0,99)

МI==147.727 Н·м

МII= МI ·Uр.п · зподш · зр.п.,

где

Uр.п.- передаточное отношение ременной передачи;

зр.п.- КПД зубчатой передачи (зр.п.=0,95)

МII=147.727·1.25·0.99·0.95=173.672 Н·м

МIII= МII·Uз.п· зподш · зз.п.,

где

Uз.п- передаточное отношение зубчатой передачи;

зз.п - КПД зубчатой передачи (зз.п=0,97)

МIII=173.672·1,968·0.99·0.97=328.218 Н·м

МIV=328.218·3.318·0.99·0.97=1045.793 Н·м

Найдем межосевое расстояние:

.

,

где

k- коэффициент, учитывающий твердость зубьев,

М- вращающий момент на валу, Н·м

Uз.п.- передаточное число

A2=6·(1.968+1)·=97.855 мм

A3=6·(3.318+1)·=175.967 мм

m=;

m2==2.57 мм

Принимаем m2=3 мм, тогда

А2===138 мм

m3=;

m3==3.705 мм

Принимаем m3=4 мм, тогда

А3===190 мм

2.7 Определение окружных скоростей зацепления колес

Проверку на допустимую окружную скорость ременной и зубчатых передач произведем по кинематической цепи, дающей наибольшую частоту вращения шпинделя.

Окружная скорость определяется по формуле

V=,

где

m- модуль;

z- число зубьев;

n- частота вращения

Для ременной передачи:

V==20.933<[30] м/с

Для зубчатой пары 31/61, вращающейся с частотой

n=4000·=3152мин??,

V==10.227<[20] м/с

для прямозубых з. к.со степенью точности 5, [2, с. 68]

Для зубчатой пары 57/38, вращающейся с

n=4000·=1601.936мин??,

V==19.113<[20] м/с

для прямозубых з. к.со степенью точности 5, [2, с. 68]

Окружная скорость на всех кинематических парах привода главного движения ниже допустимых значений.

2.8 Расчет параметров передач

2.8.1 Расчет параметров ременной передачи

В качестве ременной передачи выбираем поликлиновую, как наиболее распространенную. При этом используем поликлиновой ремень сечения Л.

Определение диаметров шкива

dI=100 мм

dII=125 мм

Линейные скорости ремня на шкивах [6, с.8] можно определить по формуле 3.10:

,

м/с;

м/с.

Межцентровое расстояние а определяется конструктивными особенностями. Рекомендуемое а для клиноременных передач по ГОСТ 1284.3-96 [6, с.9]:

157.5<a<450

Принимаем а = 400 мм.

Расчетная длина ремня вычисляется по формуле:

,где

мм

Длину ремня округляем до ближайшей стандартной длины. Получаем LP = 1120 мм.

После определения окончательной длины ремня уточняется номинальное межосевое расстояние по формуле [6, с.9]:

Таким образом, межосевое расстояние остается, а = 355 мм.

Для зубчатых ремней по расчетной длине ремня определим расчетное число зубьев ремня:

Таким образом, расчетное число зубьев ремня,

Устанавливаем окончательную длину зубчатого ремня:

Округляем L = 1000 мм.

2.8.2 Расчет зубчатой передачи

Для 2 ступени:

Для обеспечения жесткости валов принимаем модуль m = 3 мм.

Предварительное значение межосевого расстояния можно найти по формуле:

,

где

m - модуль зубчатой передачи, мм;

z - суммарное число зубьев колес передачи.

Значение межосевого расстояния, округляется до ближайшего стандартного по нормали станкостроения Н21-5 [4, с.279].

Рабочая ширина венца

b=(6-8)m, где

принимаем b=20 мм

Диаметры делительной окружности шестерни и колеса

d=m·z, где

m- модуль,мм

z- число зубьев;

d1=3·31=93 мм, d2=3·61=183 мм,

Диаметры окружностей вершин зубьев

da=d+2·m

da1=93+2·3=99 мм, da2=189 мм,

Диаметры окружностей впадин зубьев

df=d-2,5·m

df1=93-2,5·3=57 мм, df2=175.5 мм.

Для 3 ступени:

Для обеспечения жесткости валов принимаем модуль m = 4 мм.

Рабочая ширина венца

b=(6-8)m, где

мм,

принимаем b=30 мм

Диаметры делительной окружности шестерни и колеса

d3=4·57=228 мм, d4=4·38=152 мм, d5=4·22=88 мм, d6=4·73=292 мм,

Диаметры окружностей вершин зубьев

da3=228+2·4=236 мм, da4=160 мм, da5=96 мм, da6=300 мм,

Диаметры окружностей впадин зубьев

df3=228-2,5·4=218мм, df4=142 мм. df5=78 мм, df6=282 мм.

2.9 Расчет диаметров валов

Диаметры валов по условному расчету на кручение:

, (4.11)

где М - крутящий момент на валу, Нм;

[] - допустимое напряжение на кручение, МПа:

[] = (0,025…0,03)в.

Принимаем в качестве материала для валов и шпинделя одну марку стали в целях унификации: сталь 40Х.

d'I=30,983 мм, принимаем d'I=42 мм,

d'II=32,698 мм, принимаем d'II=50 мм,

d'III=40,418 мм, принимаем d'III=60 мм

d'IV=59,453 мм, принимаем d'IV=80 мм

3. Проверочные расчеты

3.1 Расчеты зубчатых передач

В качестве материала зубчатых колес принимаем сталь 40ХН. Ее механические свойства зависят от варианта термической обработки. Выбрав термическую обработку - улучшение, приведем некоторые характеристики данной марки стали, необходимые для расчетов, в виде таблицы 3.1.

Таблица 3.1 Характеристика стали 40ХН

Мар-ка стали	Термобработка	Предельные размеры за-готовки, мм	Твердость зубьев	Предел текучести Т, МПа
		Dпр	Sпр	в серд-цевине	на по-верхности
40ХН	улуч-шение	315	200	235-262НВ	235-262НВ	630

Определим усилие, действующее на единицу ширины зуба

,

токарный винторезный станок

где

М- момент на валу, Н·м

b- ширина зубчатого венца,мм

d- делительный диаметр шестерни,мм

k- коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки между зубьями по ширине зуба (k=1,5)

Н;

Определим максимальное напряжение в основании зуба

,

где

YF- коэффициент, учитывающий форму зуба,

W- усилие, действующее на единицу ширины зуба,Н

m- модуль зубчатого колеса,мм

Н

Выносливость зуба при изгибе

уF [уFp],

[уFp]= уFlim/SF,

где

[уFp]-допускаемое контактное напряжение при изгибе,Н

уFlim- предел выносливости материала,Н

SF- коэффициент запаса прочности

Материал зубчатых колес сталь 40ХН.

уFlim=600 Н;

SF=1.7 при повышенной вероятности разрушения

[уFp]=600/1.7=353 Н > уF=345 Н

Условие выносливости выполняется.

Определение контактной выносливости

,

где

Я- передаточное отношение зубчатой передачи,

W- усилие, действующее на единицу ширины зуба,Н

aщ- межосевое расстояние,мм

Н

Условие контактной выносливости рабочей поверхности зуба:

уH [уHp], где

[уHp]- допустимое контактное напряжение,Н

[уHp]= уHlim/SH, где

уHlim-предел выносливости материала,Н

SH- запас прочности

уHlim=600 Н; SH=1,1;

[уHp]=600/1.1=545 Н > уH=369,8 Н

Условие контактной выносливости выполняется

3.2 Расчет валов

3.2.1 Расчет вала на статическую прочность

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период кратковременных перегрузок (пуск, разгон, торможение и т.д.)

Расчет ведем по валу с крутящим моментом M=382.2 Н•м:

,

где

М- крутящий момент на валу, Н·м

m- модуль,мм

z- число зубьев,

P- усилие в зацеплении,Н

,

где

P- усилие в зацеплении,Н

б=20?- угол зацепления

Значения величин сил и моментов представлены в таблице.'/

Таблица 3.2 Усилия и моменты на валу

Зубчатое колесо	Усилие в зацеплении Ft,H	Fr, Н•м
Z2	3802,9	1384,1
Z3	3352,6	1220,2
Z5	8686,3	3161,5

3.2.2 Расчет валов на изгиб и кручение

Расчет проведем только для вала III, как наиболее нагруженного.

Для расчета вала необходимо знать силы, действующие на зубчатые колеса z2,z3, z5.

При выполнении расчета необходимо показать расчетную схему вала, построить эпюры изгибающих и крутящего моментов. При этом вал рассматривается как балка на трех опорах (двух подшипниках). Силы, действующие на вал со стороны насаженных на него элементов передач, будем считать сосредоточенными и приложенными посередине ступиц. Участки длин li определим с чертежа конструкции в масштабе.

Строим эпюру нагружения третьего вала.

Проверка:

3.3 Расчёт шпинделя

3.3.1 Проверка шпинделя на жесткость

Рисунок 2- Схема к расчету шпинделя на жесткость

Упругое перемещение переднего конца шпинделя рассчитывается по формуле:

Где: l=582мм- расстояние между опорами;

а=121мм- вылет шпинделя;

b=132мм- расстояние от зубчатого колеса до передней опоры.

среднее значение осевого момента инерции сечения консоли,

среднее значение осевого момента инерции сечения шпинделя между опорами,

jA=0.145- радиальная жесткость передней опоры;

jB=0.12- радиальная жесткость задней опоры;

Е=- модуль упругости, МПа;

Pz=1.8кН- сила резания.

Подставив численные данные получим:

Расчетную жесткость получаем из уравнения:

Где: =- прогиб шпинделя;

=1800 H- сила, действующая на шпиндель

Рассчитаем обратную величину жесткости- податливость j:

Таким образом условие жесткости выполняется.

3.3.2 Проверка шпинделя на точность вращения

В результате этого расчета выбирают класс точности подшипников шпинделя в зависимости от его допускаемого радиального биения . Предполагают наиболее неблагоприятный случай, когда биение подшипников в передней опоре и в задней направлены в противоположные стороны как показано на рисунке 3.

Рисунок 3- Схема к расчету шпиндельного узла на точность

При этом радиальное биение конца шпинделя

Приняв:

Получим:

мм

мм.

По рассчитанным данным выбираем подшипники требуемого класса точности.

3.4 Выбор подшипников качения

Производим расчет подшипников на статическую грузоподъемность.

При расчете на статическую грузоподъемность проверяем, не будет ли радиальная нагрузка на подшипник превосходить статическую грузоподъемность: Fr ? Cr.

1 вал:

Проверяем подшипник тип 308 - радиальный статическую грузоподъемность. Статическая грузоподъемность Сor = 6 кН.

Определяем эквивалентную статическую радиальную нагрузку:

For = X0Fr + Y0Fa

Определяем эквивалентную статическую радиальную нагрузку:

Por = 0,5*1100 =0,55 кH

Так как эквивалентная нагрузка получается меньше, чем радиальная, то для расчета принимаем Por = Fr, то есть Por = кН.

0,55 кH ? 6 кН, следовательно, принимаем этот подшипник 308.

II вал

Проверяем подшипник тип 308 - радиальные подшипники на статическую грузоподъемность. Статическая грузоподъемность Сor = 6 кН.

Определяем эквивалентную статическую радиальную нагрузку:

For = X0Fr + Y0Fa

Por = 0,5*3802 =1.9 кH

Так как эквивалентная нагрузка получается меньше, чем радиальная, то для расчета принимаем Por = Fr.

Статическая прочность обеспечена, если выполнено условие:

Por ? Сor,

Где Сor - статическая радиальная грузоподъемность подшипника.

В данном случае 1.9 кH? 6 кН, следовательно, принимаем этот подшипник 308

III вал

Проверяем подшипник тип 308 - радиальные подшипники на статическую грузоподъемность. Статическая грузоподъемность Сor = 6 кН.

Определяем эквивалентную статическую радиальную нагрузку:

For = X0Fr + Y0Fa

Por = 0,5*8686 =4.3 кH

Так как эквивалентная нагрузка получается меньше, чем радиальная, то для расчета принимаем Por = Fr.

Статическая прочность обеспечена, если выполнено условие:

Por ? Сor,

Где Сor - статическая радиальная грузоподъемность подшипника.

В данном случае 4.3кH? 6 кН, следовательно, принимаем этот подшипник 308

Подбираем подшипник 36116к в переднюю опору и 46213 шпинделя конструктивно, так как очевидно выполнение условий грузоподъемности, расчет опускаем.

4. Разработка привода подач

Разработка кинематической схемы привода подач.

1) Необходимые данные для разработки схемы привода подач:

Интервал рабочих подач: Sм=1...2000 мм/мин.

Скорость быстрого перемещения: vх=5 м/мин.

Шаг ходового винта: tх=10 мм.

2) По исходным данным подбираем электродвигатель:

Выбираем высокомоментный электродвигатель серии ПВ тип ПБВ112. Данный электродвигатель имеет мощность 1.1 КВт с частотой вращения ротора nНОМ=500 об/мин и nmax=2000 об/мин, Мном=21Нм и Ммах=210Нм.

3) Определяем передаточное отношение зубчатых колес коробки подач:

Зубчатые колеса коробки подач определяются из уравнения кинематического баланса, составленного для наибольшей рабочей подачи, ротор электродвигателя при этом вращается с номинальной частотой:

или

где, -передаточное отношение зубчатых колес коробки подач.

Откуда:

=24/60

4) По расчётам редуктор выбираем из конструктивных соображений редуктор с числами зубьев 24 и 60.

5) Строим кинематическую схему привода подач.



Рисунок 3. Кинематическая схема привода подач

6) Определяем максимальную, номинальную и минимальную частоты вращения:

- число заходов

- шаг ходового винта

- передаточное отношение

7) Определяем диаметр ходового винта:

,

где [ф] для стали 40Х= 900·0,025=22,5МПа

М=210·2.5·0,85=446,2Нм

Принимаем диаметр ходового винта 50мм.

Литература

1. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп., М.: «Машиностроение», 1972г

2. Справочник технолога - машиностроителя. Под ред. Р.И. Косиловой и К.С. Мещерякова в 2-х томах: Т.2, М: «Машиностроение», 1986г.

3. Методическое пособие “Обработка конструкционных материалов, режущие инструменты и станки”. К., КУАИ, 1987.

4. “Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического норматирования работ на металлорежущих станках”, Часть 1. М., Машиностроение, 1974.

5. Петруха П.Г.“Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки”. М., Машиностроение, 1974.

6. Аршинов В.А., Алексеев Г.А.“Резание металлов и режущий инструмент”. М., Машиностроение, 1976.

7. Бушуев В.В. Основы конструирования станков. - М.: Станкин, 1992 - 520с.

8. В помощь конструктору-станкостроителю /В.И. Калинин, В.Н. Никифоров, Н.Я. Аникеев и др. М.: Машиностроение, 1983. - 288 с., ил.

9. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов.- М.: Высш. шк., 1984 - 336 с., ил.

10. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Ч.1 /Под ред. В.Д. Мягкова. - 5-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978 - 544 с., ил.

11. Егоров М.Е., Дементьев В.И. и др. Технология машиностроения. - М.: Высш. шк., 1976.

12. Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для вузов.Мн.: Выш. шк., 1991.382 с.: ил.

13. Мовнин М.С., Д.Г. Гольцикер, Техническая механика, часть 3. Детали машин.Учебник. (Изд. 5-е, переработ. и доп.) Л., «Судостроение», 1972.

14. Металлорежущие станки. Учеб. пособие для втузов Н.С. Колев, Л.В. Красниченко, Н.С. Никулин и др.-2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 500 с., ил.

15. Металлорежущие станки и автоматы: Учебник для машиностроительных втузов / Под ред. А.С. Проникова. - М.: Машиностроение, 1981. - 479 с., ил.

16. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных вузов/ Под ред. В.Э. Пуша.М.: Машиностроение, 1985. 256 с., ил.

17. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.1 / Под ред. П.Н. Учаева.- Изд. 3-е, испр. - М.: Машиностроение, 1988. - 560 с., ил.

18. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.2 / Под ред. П.Н. Учаева.- Изд. 3-е, испр. - М.: Машиностроение, 1988. - 544 с., ил.

19. Перель Л.Я., Филатов А.А. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. 608 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru