Разработка электромеханического привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Задания на курсовое проектирование

2. Разработка электромеханического привода подач прямолинейного движения с ЧПУ

2.1 Устройство электромеханического привода подач прямолинейного движения с ЧПУ

2.2 Двигатели приводов подач станков с ЧПУ

2.3 Кинематический расчет привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ

2.4 Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя

2.5 Окончательный выбор шагового электродвигателя

2.6 Основные и присоединительные размеры винтов

2.7 Расчет винта на устойчивость по критической осевой силе

2.8 Проверка винта на прочность

2.9 Расчет ресурса передачи винт-гайка качения по динамической грузоподъёмности

2.10 Разработка опоры винта передачи винт-гайка качения

3. Разработка электромеханического привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ

3.1 Кинематическая схема привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ

3.2 Кинематический расчет привода круговой подачи и деления

3.3 Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя

3.4 Выбор шагового электродвигателя

3.5 Проектный расчет червячной передачи

3.6 Проверочный расчет червячной передачи

3.7 Проверка червяка на прочность и жесткость

Приложения

Литература

Введение

В настоящее время на металлорежущих станках широко применяют электромеханические приводы подач с ЧПУ.

Применение таких приводов подач обеспечивает значительное упрощение кинематических цепей, снижение стоимости приводов подач и увеличение точности подач.

1. Задания на курсовое проектирование

Данные для разработки электромеханического привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ.

Тяговое усилие привода подач Q=100...1000Н.

Длина винта 300...1000 мм.

Минимальная рабочая скорость 0,1...1,0 мм/мин.

Максимальная рабочая скорость 2,0...7,0 мм/мин.

Данные для разработки электромеханического привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ.

Момент на шпинделе бабки изделия 10...50 н.м.

Минимальная окружная скорость 0,1...1,0 мм/мин.

Максимальная окружная скорость 2,0...7,0 мм/мин.

Диаметр обрабатываемой детали 50...250 мм.

Объем графической работы:

1.Сборочный чертеж привода 1 лист А1,

2.Общий вид механизма подач 1 лист А1.

3.Рабочие чертежи не менее 3-х деталей.

2. Разработка электромеханического привода подач прямолинейного движения с ЧПУ

2.1 Устройство электромеханического привода подач прямолинейного движения с ЧПУ

Различают приводы подач с разомкнутой и замкнутой системой ЧПУ. Разомкнутые системы ЧПУ (рис. 2.1) строятся на основе силовых шаговых двигателей (ШД). Эти системы являются наиболее простыми, но в них из-за отсутствия контроля действительного положения рабочего органа станка (суппорта, шлифовальной бабки и др.) на точность перемещения будут влиять погрешности шагового двигателя, а также зазоры и упругие деформации кинематической цепи от двигателя до рабочего органа (зубчатой передачи, червячной передачи, пары винт-гайка и др.) Системами ЧПУ разомкнутого типа оснащена значительная часть малых станков. Основой привода является электрический шаговый двигатель 2. Он питается импульсами электрического тока, поступающими от устройства ЧПУ 1. Каждый импульс, поданный в обмотку статора, вызывает поворот ротора на небольшой определённый угол, называемый шагом. Через муфту 3, имеющую высокую крутильную жёсткость, момент крутящий передаётся на винт 4 передачи винт-гайка качения.

При вращении винта 4 каретка 6 перемещается вместе с закреплённой на ней гайкой 5 по направляющим качения 10. Для выбора зазора в передаче винт-гайка качения используются две гайки, которые смещают в осевом направлении одну относительно другой.

Силовой шаговый двигатель соединяется через муфту непосредственно с ходовым винтом станка или через муфту с редуктором зубчатым или червячным для снижения величины перемещения рабочего органа на один шаг двигателя.

В замкнутых системах ЧПУ производится косвенное измерение положения рабочего органа с помощью дискретного кругового датчика обратной связи (ДОС), установленного на ходовом винте. Данная система достаточно проста и удобна с точки зрения установки ДОС. При применении круговых ДОС, устанавливаемых на ходовом винте, высокие требования предъявляются к точностным характеристикам передачи винт-гайка (точность изготовления, жёсткость, отсутствие зазоров), которая в этом случае не охватывается обратной связью.

Рис. 2.1 Кинематическая схема электромеханического привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ

1- устройство ЧПУ; 2- шаговый двигатель; 3- муфта; 4- винт; 5- гайка качения; 6- каретка; 7- колонна; 8- шлифовальная бабка; 9- шлифовальный круг; 10- направляющие качения; 11- опора винта



Рис. 2.2 Кинематическая схема электромеханического привода подач прямолинейного движения с замкнутой системой ЧПУ

1- устройство ЧПУ; 2- двигатель постоянного тока; 3- муфта; 4- винт; 5- гайка качения; 6- каретка; 7- колонна; 8- шлифовальная бабка; 9- шлифовальный круг; 10- направляющие качения; 11- дискретный датчик обратной связи; 12- опора винта

Применение в приводах подач станков с ЧПУ точно изготовленных шариковых винтовых пар и создание в них предварительного натяга для устранения зазоров и увеличения жёсткости позволяет широко применять замкнутые системы ЧПУ с ДОС на винте в станках для получения высокой точности перемещения рабочих органов. При перемещении каретки, отличном от расчётного, угловое перемещение винта также отличается от расчётного и дискретный ДОС подаёт сигнал на устройство ЧПУ, затем двигатель обеспечивает дополнительное угловое перемещение винта и, следовательно, линейное перемещение каретки.

2.2 Двигатели приводов подач станков с ЧПУ

Для разомкнутых систем ЧПУ применяют электрические шаговые двигатели. Устройство шагового двигателя приведено на рис. 2.3.



Рис. 2.3 Электрический шаговый двигатель

Статор 1 и ротор 2 шагового двигателя состоит из 3 секций полюсов - I, II, III. На статоре они выполнены в виде электромагнитов, на роторе - в виде постоянных магнитов: I'; II'; III'.

Полюса второй секции сдвинуты по отношению к полюсам первой секции на треть полюсного шага. Такой же сдвиг имеет третья секция относительно второй. При подаче импульса на первую секцию статора I ротор повернётся так, что полюса его первой секции I' станут соосными с полюсами I статора.

Поступление импульса в секцию II приведёт к повороту ротора ещё на один шаг и полюса этой секции II и II' станут соосными. Когда импульс поступает в третью секцию III , ротор повернётся ещё на один шаг.

Частота подаваемых на ШД импульсов определяет угловую скорость вращения ротора, а их число - угол поворота.

Важной характеристикой ШД является его разрешающая способность (приёмистость), т.е. мгновенный перепад частот, отрабатываемый двигателем без пропуска, хотя бы одного импульса. Например, для ШД5Д1 эта величина равна 2000 Гц. Единичные углы поворота роторов различных шаговых двигателей значительно отличаются (0,036°…10°). Ошибка шага может достигать 30%, но при работе шагового двигателя она не накапливается.

Для станков с замкнутой системой ЧПУ применяются специальные двигатели постоянного тока.

2.3 Кинематический расчёт привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ

Сначала задать перемещение рабочего органа (суппорта, каретки и т.п.), соответствующее единичному импульсу устройства ЧПУ. Обычно для шлифовальных станков принимают шаг Рш=0,001 мм; для токарных и фрезерных станков Рт=Рф=0,01 мм.

Предварительно определить диаметр винта:

где L - длина резьбы винта.

Стандартные значения диаметра и шага винта принять по таблице 2.1

Таблица 2.1. Параметры передачи винт-гайка качения

Нормальный диаметр d0, мм	Шаг резьбы p, мм	Осевая жёсткость, Н/мкм, не менее	Момент холостого хода, Нм	Статистическая грузоподъёмность С0, Н	Динамическая грузоподъёмность С, Н
20	5	300	0,08…0,16	15500	6200
25	5	420	0,1…0,26	20000	8900
32	5	590	0,2…0,5	26700	11000
32	6	550	0,21…0,45	29900	12000
40	5	750	0,33…0,82	35300	12300
40	6	700	0,3…0,76	37800	13400
40	10	620	0,25…0,63	61100	30400
50	5	960	0,52…1,3	44900	13500
50	6	910	0,5…1,2	52920	15800
50	10	850	0,46…1,14	80200	34100
50	12	750	0,65…0,98	81900	34500
63	10	1090	0,78…1,95	107000	38300
80	10	1430	1,28…3,21	141000	42800
80	20	1240	1,04…2,61	212000	84300
100	10	1850	2,08…5,2	179000	47000
100	20	1780	2,1…5,24	276000	93100

Определить угол поворота винта для перемещения рабочего органа на величину Рш:

электродвигатель подача червячный передача

где Рш=0,001 мм, Рв - шаг винта.

2.4 Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя

Требуемый крутящий момент на валу электродвигателя равен:

где Q - осевое усилие на винте в Н. (тяговое усилие),

з - КПД передачи винт-гайка качения, з = 0,8.

2.5 Окончательный выбор шагового электродвигателя

Зная требуемый угловой шаг винта и требуемый момент на валу электродвигателя, выбрать окончательно шаговый электродвигатель (Приложение 1 и 2).

2.6 Основные и присоединительные размеры винтов

Рис.2.4 Основные размеры винтов приведены в таблицах 2.2, 2.3

Принятые обозначения: d0 - номинальный диаметр винта; p - номинальный шаг; d1 и l1 - диаметр и длина шейки винта для квадрата под ключ; d2 и l2 - диаметр и длина шейки винта под компенсирующую муфту; d3 и l3 - диаметр и длина шейки винта под регулировочную гайку; d4 , d7 и l4 , l7 - диаметры и длины опорных шеек винта; d5 и l5 - диаметр и длина шейки винта; d6 и l6 - диаметр и длина шейки винта под промежуточный элемент.

Таблица 2.2. Основные размеры винта

d0Чp	d1	l1	d2	l2	d3	l3	d4	l4	d5	l5	D6	l6	d7	l7
25Ч5	13		14		М16Ч1,5		17	65	21,7				17
32Ч5		11							28,7
	14		16		М20Ч1,5						14	15	20	20
32Ч(6)									28,2
							20			30
40Ч5								78	36,7
			20	40
					М24Ч1,5
40Ч(6)	18					35			36,2		20	25	25
40Ч10		15	22				25		33,7
50Ч5									46,7					22
50Ч(6)			25						46,2
	24				М30Ч1,5		30	88			24	30	35
50Ч10									43,7
			28	50						40
50Ч(12)									42,7
		20
63Ч10	30		36		М39Ч1,5		40	105	56,7		30		40
				60
80Ч10			45		М48Ч1,5		50		73,7			40		26
											35		50
80Ч20		25	50	70	М52Ч1,5	55	55		69,7
	40							110		50		50
100Ч10		20	45	60					93,7
					М56Ч2		60				40	45	60	30
100Ч20		25	50	70					89,7

Примечания:

1. Значения, заключённые в скобки, применяются при использовании шаговых двигателей.

2. Ручной поворот передачи выполняется посредством шейки с квадратом (d1,L1) или болта, установленного в резьбе центрового отверстия.

Таблица 2.3. Основные размеры винта

d0,мм	p, мм	d0, мм	p, мм
6	2,5	40	5;6;8;10;12
8	2,5	50	5;6;8;10;12;16
10	2,5	63	5;6;8;10;12;16;20
12	2,5;3;4;5	80	6;8;10;12;16;20
16	2,5;3;4;5;6	100	8;10;12;16;20
20	3;4;5;6;8	125	10;12;16;20
25	4;5;6;8;10	160	10;12;16;20
32	4;5;6;8;10;12	200	10;12;16;20

2.7 Расчёт винта на устойчивость по критической осевой силе

Значение критической осевой силы при работе винта на сжатие определяется по следующей зависимости

где E - модуль упругости материала винта,

I - момент инерции сечения винта,

м - коэффициент, зависящий от характера заделки концов винта: м=1

l - наибольшее расстояние между гайкой и опорой винта в мм (принять равным длине резьбы винта)

2.8 Проверка винта на прочность

Определить напряжения сжатия в стержне винта. За опасное сечение принимают сечение по внутреннему диаметру резьбы.

Определить касательное напряжение в стержне винта от действия крутящего момента:

Определить эквивалентное напряжение и сравнить с допускаемым:

где [у] - допускаемое напряжение; [у] =60 Н/мм2.

2.9 Расчёт ресурса передачи винт-гайка качения по динамической грузоподъёмности

Динамической грузоподъёмностью передачи винт-гайка качения называется такая максимальная осевая нагрузка передачи, которую она выдерживает в течение одного миллиона оборотов (1000000) без усталостных повреждений рабочих поверхностей резьбы винта, гайки и шариков.

Ресурс передачи в оборотах:

где С - динамическая грузоподъёмность в Н;

3 - показатель степени кривой выносливости;

Q' - осевая нагрузка передачи с учётом предварительного натяга.



Q - осевая тяговая сила в Н.

Частота вращения винта при работе:

где Vpmax - максимальная рабочая скорость передвижения каретки в мм/мин.

Р - шаг винта в мм.

Ресурс передачи винт-гайка качения в часах:

Полученное значение сравниваем с требуемым ресурсом:

2.10 Разработка опоры винта передачи винт-гайка качения

Зная диаметр винта по таблице 2.2 определить размеры опорных и других участков винта. По диаметру участка опорного выбрать тип и размер комбинированного подшипника опоры винта по таблице 2.4



Рис. 2.5 Конструкция комбинированного подшипника для опоры винта передачи

Таблица 2.4. Размеры опоры и деталей опоры передачи винт-гайка качения	Расчётная осевая жёсткость, Н/мкм	16	Серия диаметров 7	2100	2500	2800	2800	3000	4000	5000
	Предельная частота вращения при смазывании жидким материалом n, об/мин	15		7000	6000	5500	4800	4400	4000	3600
	Грузоподъёмность, Н	Осевая	Стат. C0d	14		31000	33000	40000	54000	61000	67000	96000
			Дин. Ca	13		27500	28000	31500	43000	45500	47600	62000
		Радиальная	Стат. C0r	12		12100	19300	22100	24800	27500	39000	42000
			Дин. C	11		12900	19600	21200	22600	23900	33000	34000
	Размеры, мм	s	10		0,003	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003
		r1	9		1	1	1	1	1	1	1
		r	8		1	1	1	1,5	1,5	1,5	1,5
		C	7		16	20	20	20	20	25	25
		B	6		46	50	50	54	54	60	60
		d2	5		25	30	35	40	45	50	55
		D	4		52	57	62	70	75	80	90
		d1	3		42	47	52	60	65	70	78
		d	2		20	25	30	35	40	45	50
	Обозначение подшипников	1		504704	504705	504706	504707	504708	504709	504710

Продолжение таблицы 2.4	Расчётная осевая жёсткость, Н/мкм	16	Серия диаметров 9	3000	3000	3100	3200	3400	4000	4100	4200	4200	4400	4400
	Предельная частота вращения при смазывании жидким материалом n, об/мин	15		6000	4900	4400	4100	3800	3300	3100	2900	2700	2600	2500
	Грузоподъёмность, Н	Осевая	Стат. C0d	14		60000	65000	85000	100000	107000	157000	162000	173000	183000	194000	205000
			Дин. Ca	13		54000	55000	74000	81000	84400	124000	126000	128000	132000	136000	140000
		Радиальная	Стат. C0r	12		19300	22100	24800	27500	39000	41700	45600	49000	46600	53000	61000
			Дин. C	11		19600	21200	22600	23900	33000	34300	35800	37800	37800	46100	47600
	Размеры, мм	s	10		0,004	0,004	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005
		r1	9		1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
		r	8		1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	2	2	2	2	2
		C	7		20	20	20	20	25	25	25	25	25	25	25
		B	6		60	60	66	66	75	82	82	82	82	82	82
		d2	5		30	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80
		D	4		62	72	80	85	90	105	110	115	120	125	130
		d1	3		52	62	68	73	78	90	95	100	105	110	115
		d	2		20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70
	Обозначение подшипников	1		504904	504905	504906	504907	504908	504909	504910	504911	504912	504913	504914

Определить часовой ресурс опоры винта и сравнить с требуемым:

где С0n - динамическая грузоподъёмность опоры;

Q' - нагрузка опоры с учётом предварительного натяга.

3. Разработка электромеханического привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ

3.1 Кинематическая схема привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ

С устройства ЧПУ 1 импульсы подаются на шаговый двигатель 2. (рис 3.1). Каждый импульс, поданный в обмотку статора, вызывает поворот ротора на небольшой определённый угол, называемый шагом. Через муфту 3 крутящий момент передаётся на червяк 4, затем на червячное колесо 5. Червячное колесо установлено на шпинделе бабки изделия 6. Со шпинделя движение передаётся на оправку, на которой установлена обрабатываемая деталь 7. Деталь поворачивают на небольшой определённый угол. Так осуществляется круговая подача.

При заточке червячной фрезы для обработки следующей зубчатой рейки необходимо выполнить деление, поворот на большой угол между инструментальными рейками. Деление осуществляется подачей значительного числа импульсов на шаговый двигатель.

3.2 Кинематический расчёт привода круговой подачи и деления

Сначала задают окружное перемещение затачиваемого инструмента (червячная фреза, дисковая модульная фреза, резцовая зуборезная головка и т.п.), соответствующее единичному импульсу ЧПУ. Обычно для шлифовальных и заточных ставок принимают шаг 1 мкм.=0.001 мм. Определяют угол поворота шпинделя бабки изделия, соответствующий окружному перемещению 1 мкм.

ш. = ,

где - максимальный диаметр обрабатываемого изделия.

Определяют предварительно передаточное отношение червячной передачи

,

где дв - угловой шаг электродвигателя (приложение)

Уточняем окончательно угловой шаг двигателя и передаточное отношение с учётом рекомендуемых значений Я для однозаходной червячной передачи. Рекомендуемое значение Я = 28 - 60.

3.3 Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя

Рис 3.1 Кинематическая схема электромеханического привода круговой подачи и механизма деления с разомкнутой системой ЧПУ.

1-устройство ЧПУ; 2-шаговый двигатель; 3-муфта упругая специальная для станков с ЧПУ; 4-червяк; 5-червячное колесо; 6-шпиндель бабки изделия; 7-обрабатываемая деталь; 8-колонна, перемещается по направляющим качения; 9-каретка, перемещается в горизонтальной плоскости; 10-роликовые направляющие качения станка; 11-станина; 12-шлифовальный круг; 13-оправка; 14-задняя бабка; 15-бабка изделия; 16-шлифовальная бабка.

Крутящий момент на валу электродвигателя равен

Т =

где 3 - коэффициент, учитывающий потери на трение при приработке зубьев колеса по виткам червяка после выбора зазоров в червячном зацеплении;

- момент крутящий на червячном колесе;

з - к.п.д. привода; з = зм?зч.п. ;

зм - к.п.д. муфты, зм = 0,98;

зч.п. - к.п.д. червячной передачи зч.п. = 0,95•;

- угол подъёма витков червяка,

где z1 - число заходов червяка, z1 = 1;

q - коэффициент диаметра червяка.

Предварительно принять:

q = 10;

Тогда ;

- угол трения в червячном зацеплении,

где f - коэффициент трения.

При малых окружных скоростях V = (0,2…3) ,наблюдаемых при шлифовании (обработка дисковых модульных фрез, резцов зуборезной головки) f = 0,2.

Тогда tg = 0,2; = 11,31?

Окончательно к.п.д. червячной передачи

зч.п. =

к.п.д. привода

з = 0,98 • 0,31 = 0,3

3.4 Выбор шагового электродвигателя

Зная угловой шаг двигателя и требуемый момент на валу двигателя выбрать шаговый электродвигатель, выписать его характеристики (Приложения 1и 2 ).

3.5 Проектный расчет червячной передачи

Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба.

Для червячной передачи механизма круговой подачи и деления предъявляются высокие требования к точности и износостойкости.

Поэтому для изготовления червячного колеса принимают оловянистые бронзы (табл. 3.1).

Таблица 3.1. Рекомендуемые материалы червячного колеса и червяка

Червячное колесо	Червяк
материал	уB	уT	твердость НВ	модуль упругости Е, Н/ммІ	марки стали	твердость
	Н/ммІ
БрОФЮ-1	230...260	120...150	80...100	0,75•10	45; 50; 20Х; 40Х;40ХН;
БрОНФ	290	170	120	1•10	20ХНЗА; 12ХНЗА; 18ХГТ	HRC45...62
БрОЦС 6-6-3	150...180	80...100	70	0,75•10	38Х2МЮА; 38Х2Ю
БрОЦС 5-5-5	150...180	80...100	70	0,75•10
БрАЖ 9-4	400...500	200	100...110	0,9•10	40ХН; ЗОХГН; 20ХГР
БрАЖН 10-4-4	600	200	170	0,9•10	20ХНЗА; 38ХГН	HRC45...50
БрАМЦ 10-2	500	200	110	0,9•10	ЗОХГС;35ХГСА
ЛАЖМЦ 66-6-3-2	600...700	240	160	0,9•10
ЛАМЦС 58-2-2	300	140	100	0,9•10
СЧ 15-32	320		165...230		Сталь 20, сталь 40
СЧ 18-36	360		170...230	0,75…1,00•10	Сталь 45, сталь 50	НВ<350
СЧ 28-48	480		170...240		Ст6

Материал червяка - сталь 40ХН, НRС 50.

Допускаемые контактные напряжения для зубьев червячного колеса

= (0,75…0.9),

Допускаемые напряжения изгиба для зубьев колеса

[уf] = 0,25ут + 0,08,

где ув - предел прочности,

ут - предел текучести.

Определить предварительное межосевое расстояние

a'w = • ,

где - число зубьев колеса,

-коэффициент расчётной нагрузки

= 1,1…1,4

Так как скорость скольжения мала, можно принять = 1,1.

- крутящий момент на червячном колесе.

Определить предварительно значение модуля,

m' =

Согласовать значение модуля со стандартными (табл. 3.2, 3.3).

Таблица 3.2. Сочетание модулей m, коэффициента диаметра червяка q и числа витков червяка z1.

m	q	z	m	q	z
1	2	3	4	5	6
1,00	16,0 20,0	1 1; 2; 4	5,00	8,0 10,0	1; 2; 4 1; 2; 4
1,25	12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4		12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4
1,60	10,0 12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4	6,30	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4
2,00	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4	8,00	8,00 10,00 12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4
2,50	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4	10,0	8,00 10,00 12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4
3,15	8,00 10,00 12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4	12,50	8,00 10,00 12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4
4,00	8,0 10,0 12,5 16,0 20,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4	16,00 20,00	8,0 10,0 12,5 16,0 8,0 10,0	1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4 1; 2; 4

Таблица 3.3. Сочетание модулей m, коэффициента диаметра червяка q и числа витков червяка z1

m	q	z	m	q	z
1,5	14 16	1; 2; 4 1	4,0	9 12	1; 2; 4
2,0	12	1; 2; 4	6,0	9 10	1; 2; 4 1; 2; 4
2,5	12	1; 2; 4	7,0	12	1; 2; 4
3,0	10 12	1; 2; 4 1; 2; 4	12,0	10	1; 2
3,5	10 12 14	1; 2; 4 1 1	14,0	8	2

Уточнить рекомендуемое значение коэффициента диаметра червяка.

Определить фактическое межосевое расстояние

aw =

3.6 Проверочный расчёт червячной передачи

Определить действительные контактные напряжения

уH = ,

где aw - в мм., Т2 - н•м,

Найти отклонение действительного контактного напряжения от допускаемого.

т.е. допускается 5% перегрузка и 10% недогрузка подачи.

Определить действительное напряжение изгиба для зубьев червячного колеса

,

где Yf - коэффициент формы зубьев червячного колеса. Определяется в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса (табл. 3.4).

.

Таблица 3.4. Коэффициент формы зуба червячных колёс

zu	YF	zu	YF	zu	YF	zu	YF
20	1,98	30	1,76	40	1,55	80	1,34
24	1,88	32	1,71	45	1,48	100	1,30
26	1,85	35	1,64	50	1,45	150	1,27
28	1,80	37	1,61	60	1,40	300	1,24

Ft2 - окружная сила на колесе,

T2 - в н•м, d2 - в мм.

Kf = Kн = 1,1

Найти отклонение действительного напряжения изгиба от допускаемого

.

Определить основные размеры червяка и червячного колеса. Делительные диаметры d1 червяка и d2 колеса,

d1 = mq, d2 = m•z2.

Диаметры вершин витков da1 червяка и вершин зубьев колеса da2,

da1 = m (q+2), da2 = m (z2+2).

Диаметры впадин df1 червяка и df2 колеса,

df1 = m (q - 2,4) df2 = m (z2 - 2,4).

Наибольший диаметр червячного колеса

.

Ширина венца колеса b2 = 0,75da1.

Определить силы, действующие в зацеплении

Окружные силы Ft1 на червяке и Ft2 колесе

Ft1 = , Ft2 =

Осевые силы Fa1 на червяке и Fa2 на колесе

Fa1 = Ft2, Fa2 = Ft1.

Радиальные силы Fr1 на червяке и Fr2 на колесе

Fr1 = Fr2 = Ft2tgб ,

где б - угол профиля витков червяка б = 20?.

3.7 Проверка червяка на прочность и жесткость

Проверить тело червяка на прочность

,

где Me - эквивалентный момент

,

Mf - суммарный изгибающий момент н • м

,

- расстояние между опорами.

Проверить вал червяка на жёсткость,

,

;

[f] - допускаемый прогиб червяка;

[f] = (0,005…0,01)m.

Определить ресурс подшипников фиксирующей опорой вала червяка по динамической грузоподъёмности после разработки сборочного чертежа, по методике, изложенной на стр. 13...16.

Приложение 1

Характеристики шаговых электродвигателей.

Максимальная пусковая частота - 5.3кГц (с 1FL3 04.), 4.3кГц (с 1FL3 06.); Число шагов/оборот - 500/1000/5000/10000 Угловой шаг - 0,72°/0,36°/0,072°/0,036°;

Характеристики шаговых электродвигателей.

Крутящий момент двигателя	Удерживающий крутящий момент	SIMOSTEP Шаговый двигатель	Масса	Инерция ротора двигателя
	Работа без тормоза	Работа с тормозом		Без тормоза	С тормозом	Без тормоза	С тормозом
Н*м	Н*м	Н*м	Маркиро- вочный номер	Кг.	Кг.	Кг*	Кг*
2	2,26	6	1FL3 041-0AC31	2,05	3,4	1,1	1,3
4	4,52	6	1FL3 042-0AC31	3,1	4,45	2,2	2,4
6	6,78	6	1FL3 043-0AC31	4,2	5,55	3,3	3,5
10	11,3	16	1FL3 061-0AC31	8	10,2	10,5	10,85
12	16,95	16	1FL3 062-0AC31	11	13,2	16	16,35

Приложение 2

Габаритные и присоединительные размеры шаговых электродвигателей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Решетов, Д.Н. Детали машин/ Д.Н. Решетов. - Москва : Машиностроение , 1989. - 360 с.

2. Детали машин в примерах и задачах : учебное пособие / С.Н. Ничипорчик ; под общ. ред. С. Н. Ничипорчика. - Минск : Вышэйшая школа, 1981 - 432 с.

3. Кочергин, А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов / А.И. Кочергин. - Минск : Вышэйшая школа, 1991. - 382 с.

Размещено на Allbest.ru