Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Ведение
• 1. Описание и назначение станка и его основных узлов
• 1.1 Общая техническая характеристика
• 1.2 Устройство и работа основных узлов станка
• 2. Кинематический расчет коробки скоростей станка
• 2.1 Определение основных кинематических параметров коробки скоростей
• 2.2 Выбор структурной формулы и построение структурных сеток
• 2.3 Построение графика чисел оборотов и определение числа зубьев шестерни
• 3. Расчет зубчатых передачкоробки скоростей станка
• 3.1 Определение мощности и передаваемых крутящих моментов на шпиндель станка
• 3.2 Выбор материала зубчатых колес
• 3.3 Определение допускаемых напряжений
• 3.4 Определение межосевого расстояния
• 3.5 Определение ширины венцов зубчатых колес
• 3.6 Определение диаметров зубчатых колес
• 3.7 Проверка зубьев зубчатых колес на выносливость
• 4. Расчет шпинделя
• 4.1 Расчет диаметров шпинделя
• 4.2 Выбор материала шпинделя
• 4.3 Основной расчет шпинделя
• 4.4 Расчет вала на усталостную прочность
• 5. Расчет подшипниковых узлов
• Общие выводы
• Литература

Введение

Чтобы обеспечить машиностроение высококачественными станками для осуществления различных технологических процессов с высокими экономическими показателями, отечественное станкостроение решает следующие основные задачи:

· Обеспечение наиболее полного использования возможностей современного режущего инструмента (рис. 1)

Рис. 1. Пример модернизации станка.

Возможности режущего инструмента, изготовленного из высокостойких режущих материалов и имеющего усовершенствованную конструкцию и геометрию, могут быть полностью использованы только на быстроходных, мощных достаточно виброустойчивых и соответственно жестких станках.

Несмотря на то что в период внедрения скоростных режимов резания была проведена работа по повышению быстроходности, мощности и жесткости станков, модернизация станков с целью обеспечения наиболее полного использования возможностей современного инструмента продолжает оставаться актуальной. Это обуславливается тем, что далеко не все станки наличного парка, нуждающиеся в повышении мощности быстроходности, были подвергнуты соответствующей модернизации. Кроме того, появление новых материалов для изготовления инструментов и проводимое инженерами, учеными и новаторами производства усовершенствование их конструкции создают условия для дальнейшего повышения скоростей резания и увеличения подач.

· Концентрация операций и переходов (рис.2)

В данном случае модернизация имеет цель обеспечить возможность совмещения операций и переходов, выполняющихся ранее последовательно (раздельно) на одном и том же или на разных станках.

Рис. 2 Пример модернизации станка.

· Сокращение затрат вспомогательного времени (рис.3)

Рис. 3. Пример модернизации станка.

При полном использовании возможностей современного режущего инструмента, когда работа ведется при высоких режимах резания и при концентрации операций переходов, основное время во многих случаях сокращается столь значительно, что составляет лишь небольшую часть штучного времени. В этих условиях дальнейшая интенсификация режимов резания не дает заметного повышения производительности. Поэтому модернизация станков должна обеспечить сокращение времени, затрачиваемого на соответствующие вспомогательные операции.

· Автоматизация цикла обработки.

При значительном сокращении доли основного времени в общем времени обработки повышения производительности труда можно добиться за счет автоматизации цикла работы станка. Вследствие этого вопросы автоматизации станков приобретают особую актуальность.

При автоматизации достигается сокращение вспомогательного времени, которое на автоматизированных станках является временем холостых ходов, создаются условия для внедрения многостаночного обслуживания, а в ряде случаев и для повышения режимов работы.

Возможность повышения режимов работы на автоматизированных станках обусловливается тем, что применение высоких режимов резания на неавтоматизированных станках ограничивается условиями ручного управления, которое возможно только при ограниченной скорости протекания процесса обработки, а соответственно и более низких режимах резания.

· Расширение технологических возможностей станка

При расширении технологических возможностей модернизируемый станок приспосабливают для выполнения более широкого руга работ в пределах его основного технологического назначения или для выполнения ранее не свойственных ему работ.

· Изменение основного технологического назначения станка (рис.4).



Рис. 4 Пример модернизации станка.

При изменении основного технологического назначения модернизируемый станок перестраивают для выполнения несвойственных ему операций и после этого он не может быть использован по основному технологическому назначению.

· Специализация станка.

В условиях массового производства, когда на станке постоянно выполняется одна и также операция или несколько однотипных операций, модернизируемый станок целесообразно специализировать для осуществления этих операций.

· Повышение точности станка.

Целью модернизации станка является получение точности, превышающей первоначальную точность станков аналогичного типа. Необходимость в модернизации этого рода возникает в тех случаях, когда требования к точности обработки не могут быть удовлетворены при использовании имеющегося оборудования.

· Улучшение условий эксплуатации станка.

Это направление объединяет все мероприятия, которые имеют целью снизить расходы на вспомогательную рабочую силу и материалы, на текущий и капитальный ремонт модернизированных станков.

· Повышение безопасности работы на станке. В условиях производства любая модернизация станка должна обеспечивать безопасность работающего на станке и людей, находящихся вблизи от рабочего места.

1. Описание и назначение станка и его основных узлов

1.1 Общая техническая характеристика

Назначение станка

Универсальный токарно-винторезный станок модели 1К620 (рис. 5) предназначен для выполнения разнообразных токарных работ, в том числе для нарезания резьб: метрической, модульной, дюймовой, питчевой, многозаходной, а также для нарезания точной резьбы. Кроме перечисленных видов резьб, на станке можно также нарезать архимедову спираль с шагом и

Ввиду широкой универсальности и высокой точности станок наиболее целесообразно использовать в экспериментальных целях и в научно-исследовательских лабораториях.

Рис. 5 Общий вид станка.

Техническая характеристика станка

І Наибольший диаметр обрабатываемой детали в мм:
Ш Над станиной	400
Ш Над нижней частью суппорта	200
І Наибольший диаметр обрабатываемого прутка в мм	45
І Расстояние между центрами в мм	700, 1000, 1400
І Наибольшая длина обтачивания в мм	655, 945, 1325
І Пределы поворота верхней части суппорта в град
І Изменение чисел оборотов шпинделя	бесступенчатое
І Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту	12 - 3000
І Количество величин подач суппорта	48
І Пределы величин продольных подач в мм/об	0,070 - 4,16
І Пределы величин поперечных подач в мм/об	0,035 - 2,08
І Шаги нарезаемых резьб:
Ш Метрической в мм	1 - 192
Ш Дюймовой (число ниток на 1')	24 - 2
Ш Модульной, модуль в мм	0,5 - 48
І Питчевой в питчах	96 - 1
І Диаметр отверстия в шпинделе в мм	47
І Скорость быстрого перемещения суппорта в м/мин:
І продольного	3,4
І поперечного	1,7
І Мощность главного электродвигателя в кВт	10

Основные узлы стана

А - вариатор с клиновым ремнем;

Б - гитара сменных колес;

В - передняя бабка;

Г - тахометр чисел оборотов;

Д - защитный кожух;

Е - суппорт;

Ж - задняя бабка;

З - шкаф с электрооборудованием;

И - привод быстрых перемещений суппорта;

К - станина;

Л - поддон;

М - задняя тумба;

Н - фартук;

О - передняя тумба с главным электродвигателем;

П - коробка подач.

Органы управления станка

1 - рукоятка включения цепи механического реверсирования привода движения резания;

2 - грибок управления звеном увеличения шага;

3 - грибок управления реверсом для нарезания правых и левых резьб;

4 - рукоятка управления переборами;

5 - кнопочная станция пуска и остановки шпинделя;

6 - рукоятка ручного поперечного перемещения суппорта;

7 - рукоятка поворота, фиксации и закрепления четырехпозиционного резцедержателя;

8 - рукоятка ручного перемещения верхней части суппорта;

9 - кнопка включения электродвигателя быстрых перемещений суппорта;

10 - рукоятка закрепления пиноли задней бабки;

11 - кнопка пуска и остановки главного электродвигателя;

12 - рычаг закрепления задней бабки на станине;

13 - маховичок ручного перемещения пиноли задней бабки;

14 - рукоятка включения, выключения и реверсирования продольных и поперечных механических перемещений суппорта;

15 - кнопочная станция плавного изменения чисел оборотов шпинделя;

16 - рукоятка включения маточной гайки;

17 - рукоятка реверсирования шпинделя с одновременным быстрым отводом резца при нарезании резьбы;

18 - кнопка блокирования фрикционной муфты при нарезании торцевой резьбы и обточке конусов;

19 - маховичок ручного продольного перемещения суппорта;

20 - кнопка выключения реечной шестерни пр нарезании резьбы;

21 - рукоятка включения поперечной подачи суппорта или подачи верхней части суппорта;

22 - штурвал для установки величины подачи или шага резьбы;

23 - рукоятка установки типа резьбы или подачи.

Движения в станке

Движение резания - вращение шпинделя с обрабатываемой деталью.

Движения подач - прямолинейные поступательные перемещения суппорта в продольном и поперечном направления, а верхней части суппорта - под углом к оси вращения детали, перемещения задней бабки совместно с суппортом вдоль оси шпинделя.

Вспомогательные движения - быстрые механические и ручные установочные перемещения суппорта вдоль, поперек оси обрабатываемой детали и под углом к ней; электромеханическое управление вариатором бесступенчатого изменения скорости вращения шпинделя; ручное перемещение пиноли задней бабки вдоль оси шпинделя и ручной поворот четырехпозиционного резцедержателя.

Принцип работы станка

Обработка деталей происходит при установлении их в центрах или закреплении в патроне. В резцедержателе могут быть закреплены четыре резца. Поворотом резцедержателя каждый из четырех резцов может быть установлен в рабочее положение. Инструменты для обработки отверстий вставляются в пиноль задней бабки. Особенностью работы станка является возможность обтачивания конических поверхностей с механической подачей суппорта, а также обработки фасонных поверхностей и ступенчатых валиков по полуавтоматическому циклу по шаблону или эталону детали с применением электрокопировального устройства.

1.2 Устройство и работа основных узлов станка

Вариатор

Предназначен для варьирования числа оборотов, подаваемого на вал коробки скоростей (рис. 6).

На вал 18 электродвигателя насажена на шпонке и зафиксирована стопором 19 гильза 17. К буртику гильзы приклепан конус 20. Подвижный конус 1 приклепан к втулке 5, которая связана с гильзой 17 направляющей шпонкой 2. Подвижный конус 1 под действием сильной пружины 4 стремится сблизиться с неподвижным конусом 20. Сила нажима пружины 4 регулируется резьбовой пробкой 3.

Для балансирования системы в тавровом пазу конуса 1 установлен противовес 1.

На задней стенке передней бабки в кронштейне 7 смонтирована ведомая пара конусов 8 и 12. Конус 8 с противовесом 11 закреплен через буксу 9 на валике 10. Конус 12 по направляющей шпонке 13 может перемещаться вдоль буксы 9. Перемещение конуса 12 производиться рычагом 15, закрепленным на оси 16 в кронштейне 7.

Ведущие конусы 1 и 20 и ведомые конусы 8 и 12 связаны бесконечным широким клиновым ремнем 21. В показанном на рисунке положении ведущие конусы максимально сближены, а ведомые раздвинуты.

Если клиновой ремень имеет контакт с ведущими конусами по максимальному диаметру, а с ведомыми конусами по наименьшему, то приводная шестерня 14 получает наивысшее число оборотов в минуту.



Рис. 6. Вариатор.

При повороте рычага 15 против часовой стрелки конус 12 сближается с конусом 8 и, преодолевая сопротивление пружины 4, смещает клиновой ремень вверх, плавно уменьшая скорость вращения приводной шестерни 14.

Копировальное устройство

Для обеспечения сложного профиля обработки деталей необходимо совмещать продольную и поперечную подачи (взаимосвязанное движение). Поэтому для получения сложного профиля детали в автоматизированном цикле на данном станке используют гидрокопировальное устройство (рис. 7), устанавливаемое на суппорт станка.

Контактная головка состоит из гильзы 13, в которой на шаровом шарнире 3 установлен стержень 4. На нижнем конце стержня 4 при помощи гайки 2 закрепляется сменный копировальный палец 1. Верхний сферический конец стержня 4 находится в гнезде камня 5 рычага 8.

При нажиме на палец 1 в любом радиальном или осевом направлении стержень 4, преодолевая сопротивление пружина 6, поворачивает рычаг 8 и размыкает тем самым контакты К₁ и замыкает контакты К₂, произведя переключение подачи суппорта в обратном направлении. Как только давление на копировальный палец исчезнет, рычаг 8 под действием пружины 6 примет нормальное положение, замкнув контакты К₁ и разомкнув контакты К₂. Подача суппорта вновь изменит направление.

При включенной продольной подаче палец электрощупа, находящийся в контакте с шаблоном, перемещается вдоль последнего. Профиль шаблона, нажимая копировальный палец 1, поворачивает стержень 4 и включает поперечную подачу. Начнет перемещаться поперечный суппорт вместе с электрощупом. Но как только движение прекратиться, стержень 4 повернется и поперечная подача выключается. Однако благодаря продолжающейся непрерывной продольной подаче профиль шаблона вновь придет в контакт с копировальным пальцем 1 и вновь будет включена поперечная подача.

Таким образом, благодаря непрерывному включению и выключению поперечной подачи копировальный палец 1 поддерживается в непрерывном контакте с шаблоном за счет поперечного перемещения суппорта. При этом резец, закрепленный на суппорте, обтачивает обрабатываемую деталь, профиль которой соответствует профилю шаблона.

Если по каким-либо причинам давление на копировальный палец превысит допустимое, то рычаг 8 через контакты К₂ повернет рычаг 11 и разомкнет контакты К₃, включив станок. Регулирование головки производится винтами 7, 9, 10 и 12.

При продольном фасонном точении включается постоянная по величине и направлению продольная подача S_пр суппорта; включение подачи поперечного суппорта в том или ином направлении в зависимости от профиля шаблона обеспечивается электрощупом посредством контактной головки и электромагнитных муфт поперечной подачи М_э5 и М_э6. При торцовом фасонном точении, наоборот, включается постоянная поперечная подача S_пр, а продольная подача включается электрощупом посредством электромагнитных муфт М_э3 и М_э4.

Отклонение профиля поверхности детали от профиля шаблона не превышает 0,03 мм.

Рис. 7. Копировальное устройство.

Механизм быстрого отвода суппорта

После каждого прохода поперечный суппорт вручную быстро отводится назад с помощью механизма быстрого отвода (рис.8), в то же время шпиндель, а вместе с ним и суппорт, автоматически изменяет направление движения. В начале нового прохода суппорт вновь быстро подводится к обрабатываемой детали, и шпиндель получает первоначальное вращение. Такая система управления позволяет значительно сократить вспомогательное время и успешно производить нарезание резьбы резцом на высоких скоростях.

Для быстрого отвода и подвода поперечного суппорта служит рукоятка 7, жестко закрепленная в кольце 2.кольцо имеет криволинейный паз, в который цилиндрический штифт 1, связанный с гильзой 5. В этой же гильзе на втулках и упорных шариковых подшипниках смонтирован поперечный ходовой винт 4. Гильза 5 удерживается от проворачивания шпонкой 3, но может перемещаться в кронштейне 6 вдоль своей оси.

Рис. 8 Механизм быстрого отвода суппорта.

При повороте рукоятки 7 благодаря наличию криволинейного паза в кольце 2 гильза 5, связанный с ней ходовой винт 4 и поперечный суппорт получают перемещение вдоль своей оси.

2. Кинематический расчет коробки скоростей станка

Условия: число скоростей шпинделя z=18; минимальное число оборотов шпинделя = 46 об/мин; число оборотов двигателя n = 1450 об/мин; знаменатель числа оборотов ц =1,26.

2.1 Определение основных кинематических параметров коробки скоростей

Максимальное число оборотов шпинделя:

Диапазон регулирования:

Для удобства дальнейших расчетов рассчитаем:

ц = 1,26; ц² = 1,58; ц³ = 2; ц⁴ = 2,5; ц⁵ = З,17; ц⁶ = 4; ц⁷= 5,04; ц⁸=6,35; ц⁹=8.

2.2 Выбор структурной формулы и построение структурных сеток

Выбор структурной формулы из возможных вариантов

а)	б)	в)
г)	д)

Наиболее рациональной структурной формулой является формула под индексом а), так как по этому варианту можно обеспечить наилучшие динамические характеристики коробки скоростей, оптимальное количество двухваловых передач и удобство в управлении, переключении скоростей шпинделя станка. Построение структурных сеток для выбранной структурной формулы. Для выбранной структурной формулы количество групп дывухваловых передач будет равно n=3.

Число структурных вариантов определяется по формуле:

Рис. 9 Структурная сетка №1.

Номер группы двухваловой передачи	I	II	III
Число лучей в группе
Расхождение лучей



Рис. 10 Структурная сетка №2.

Номер группы двухваловой передачи	I	II	III
Число лучей в группе
Расхождение лучей

·

Рис. 11 Структурная сетка №3.

Номер группы двухваловой передачи	I	II	III
Число лучей в группе
Расхождение лучей

·



Рис. 12 Структурная сетка №4.

Номер группы двухваловой передачи	I	II	III
Число лучей в группе
Расхождение лучей

·

Рис. 13 Структурная сетка №5.

Номер группы двухваловой передачи	I	II	III
Число лучей в группе
Расхождение лучей

·



Рис. 14 Структурная сетка №6.

Номер группы двухваловой передачи	I	II	III
Число лучей в группе
Расхождение лучей

Из полученных вариантов структурных сеток видно, что вариант с веерообразной структурой под номером 1 является наиболее подходящим, так как при использовании этого варианта в области высоких чисел оборотов обеспечиваются лучшие условия работы зубчатых передач и их компактное расположение.

Из выбранной структурной сетки составляем передаточные отношения:

2.3 Построение графика чисел оборотов и определение числа зубьев шестерни

Определение передаточных чисел

Для построения графика чисел оборотов необходимо в каждом из соотношений выбрать передаточное число, тогда определятся все остальные значения. Выбор i должен производиться так, чтобы его значение не выходило за допускаемый предел: .

· Для первой двухваловой передачи принимаем:

Передаточные отношения находятся в допускаемых пределах.

· Для второй двухваловой передачи принимаем:

Передаточные отношения находятся в допускаемых пределах.

· Для третьей двухваловой передачи принимаем:

Передаточные отношения находятся в допускаемых пределах.

· Передаточное отношение ременной передачи:

Определение чисел оборотов

Число оборотов двигателя:

Число оборотов на втором валу:

Числа оборотов на третьем валу:

Числа оборотов на четвертом валу:

Числа оборотов на пятом валу (на шпинделе):

График чисел оборотов

По полученным данным строим график чисел оборотов(рис.15)

Рис. 15 График чисел оборотов шпинделя станка.

Определение зубьев шестерни

Составляем таблицу, в которую занесём передаточное отношение и соотношение чисел зубьев, с помощью которых эти соотношения достигаются.



Коробка скоростей

По полученным данным строим коробку скоростей:

Рис. 16 Коробка скоростей.

3. Расчет зубчатых передач коробки скоростей станка

3.1 Определение мощности и передаваемых крутящих моментов на шпиндель станка

Определение мощности на шпинделе станка

Где - пары подшипников качения;

- прямозубых цилиндрических колёс двухваловых передач;

Определение крутящих моментов, передаваемых от электродвигателя на шпиндель станка

Крутящий момент электродвигателя:

Крутящий момент, передаваемый от электродвигателя на вал I:

Крутящие моменты, передаваемые с вала I на вал II:

Крутящие моменты, передаваемые с вала II на вал III:

Крутящие моменты, передаваемые с вала III на вал IV:

Так как главная редукция происходит на последней ступени (шпиндель станка наиболее нагружен), то дальнейший расчет проводим для двухваловой передачи, имеющей передаточные числа и . Для упрощения, расчет будем проводить для передаточного числа .

3.2 Выбор материала зубчатых колес

В зависимости от вида изделия, условий его эксплуатации и требований к габаритным размерам выбираем необходимый материал.

Согласно справочнику [1] принимаем материал для колес сталь 40Х улучшенную.

Твердость сердцевины: HB = 269-302,

Твердость поверхности: HB = 269-302,

Предел текучести: у_т=7500 МПа.

3.3 Определение допускаемых напряжений

Контактное напряжение:

Напряжение на изгиб:

3.4 Определение межосевого расстояния

Межосевое расстояние рассчитываем по следующей формуле:

где: К_а= 4950 - (для прямозубых колёс );

i - передаточное отношение передачи;

К_H - коэффициент концентрации нагрузки;

Т_НЕ2 - эквивалентный момент (Нм);

_а - коэффициент; []_Н - допускаемое напряжение (Па).

Согласно справочнику [1] коэффициенты принимаем равными:

При симметричном расположении колес _а = 0,15;

При постоянной нагрузке

;

где: К_НД - коэффициент долговечности принимаем равный, К_НД =1;

максимальный крутящий момент на валу IV;

Определяем по формуле:

;

Подставляем все значения в формулу и определяем межосевое расстояние:



Округляем межосевое расстояние до стандартного значения и принимаем:

Находим модуль передачи:

Определяем модуль зацепления m:

K_m - для прямозубых колес принимают равным 6,6;

b₂ - ширина колеса

K_FD-коэффициент, принимаем равным 1

Определяем предварительно делительный диаметр шестерни по формуле :

мм;

Значит модуль передачи:

 мм;

Из стандартного ряда справочник подбираем значение модуля m = 5.

3.5 Определение ширины венцов зубчатых колес

Ширина колес зубчатой передачи находим по формуле:

3.6 Определение диаметров зубчатых колес

Находим:

Ш Делительный диаметр колеса:

;

Ш Диаметр вершины зубьев d_a

Ш Диаметр впадин зубьев d_f:

3.7 Проверка зубьев зубчатых колес на выносливость

Проверка на выносливость по контактным напряжениям

Рис.17 Силы в зацеплении.

Силы, действующие в зубчатой передаче показаны на рис. 17

Находим окружную силу :

Н;

Радиальная сила :

;

H;

Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба:

где для прямозубых колес ;

Степень точности передачи принимают по табл. 2.5 [1] зависимости от окружной скорости колеса:

(м/с);

степень точности выбираем равной 9.

где коэффициент концентрации нагрузки, (табл. 2.6 [1]); коэффициент динамической нагрузки, (табл. 2.7 [1]); ; коэффициент формы зуба, (табл. 2.8 [1]); эквивалентная окружная сила.

где коэффициент долговечности,

Н;

Подставляем значения в формулу и находим:

Проверка зубьев колес по контактным напряжениям:



где: для прямозубых колес ;

;

;

(табл. 2.3 [1]);

(табл. 2.9 [1]);

Прочность зубьев на контактную усталость обеспечена.

4. Расчет шпинделя

4.1 Расчет диаметров шпинделя

Диаметр шпинделя определяем по формуле:

,

Полученное значение округляем до стандартного значения d=50 мм;

Полученное значение округляем до стандартного значения d_n=60 мм;

,

Полученное значение округляем до стандартного значения d=70 мм;

;

Где: d - диаметр вала под муфту;

d_п - диаметр вала под подшипником;

d_k - диаметр вала под колесом;

d_бп - диаметр буртика подшипника;

r - координата фаски подшипника;

t - высота буртика;

- момент на шпинделе.

4.2 Выбор материала шпинделя

Вал имеет шлицы, по которым перемещается блок зубчатых колес z₁₅-z₁₆. Вал вращается в подшипниках качения. Для обеспечения достаточной износостойкости трущихся поверхностей принимаем сталь 20Х.

Термообработка - цементация и закалка трущихся поверхностей до HRC58-62.

Механические свойства этой стали:

· у_в=6500 кг/см²;

· у_т=4000 кг/см²;

· Предел выносливости при симметричном цикле изгиба у_-1=3000 кг/см²;

· Предел выносливости при кручении ф_-1=1600 кг/см²;

· Коэффициент ш_у=0,05;

· Коэффициент ш_ф=0.

4.3 Основной расчет шпинделя

Крутящий момент передаваемый валом(max) .

Окружная сила: Н;

Радиальная сила ; Н;

Вертикальная плоскость



Рис.18.

;

;

Найдём реакции опор:

Н ;

;

;

Н;

Момент на валу:

Н·м;

Горизонтальная плоскость

Рис.19.

;

;

Найдём реакции опор:

Н ;

;

;

Н;

Момент на валу:

Н·м;

Максимальный изгибающий момент:

;

Находим реакции опор:

;

Рассчитываем максимальные напряжения при изгибе и кручении у_m и ф_m:

Для вала применим термически обрабатываемую среднеуглеродистую сталь 45.

;

;

где: - момент сопротивления при изгибе;

- момент сопротивления при кручении.

м³;

м³;

Подставляя полученные значения в формулы получим:

 Н/м² ;

Н/м².

Проведем проверку вала на прочность по третьей теории прочности:

Подставляем полученные значения в формулу:

;

Па.

Получаем, что , что удовлетворяет условию прочности

4.4 Расчет вала на усталостную прочность

Коэффициент запаса прочности по изгибу:

где: , так как цикл нагрузки симметричный;

где: - предел выносливости вала по нормальным напряжениям в рассматриваемом сечении;

- предел выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба, Па;

- коэффициент концентрации напряжений для данного сечения вала:

где: - эффективный коэффициент концентрации напряжений,

(табл. 10.9 [1]);

-коэффициент влияние шероховатости, (табл. 10.4 [1]);

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения, (табл. 10.5 [1]).

Подставляя значения из таблиц в формулы получим:

;

;

.

Коэффициент запаса прочности по кручению:

 ;

где: ; (табл. 10.2 [1]),

,

;

где: - предел выносливости вала по касательным напряжениям в рассматриваемом сечении;

- предел выносливости гладких образцов при симметричном цикле кручения,

Па (табл. 10.2 [1]);

- коэффициент концентрации напряжений для данного сечения вала:

;

где: - эффективный коэффициент концентрации напряжений; (табл. 10.9 [1]);

-коэффициент влияние шероховатости, (табл. 10.4 [1]);

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения, (табл. 10.5 [1]).

Подставляя значения из таблиц в формулы получим:

;

Суммарный коэффициент запаса прочности

,

где -допускаемое значение коэффициента запаса прочности , которое обычно принимают

.

5. Расчет подшипниковых узлов

Так как применяются прямозубые зубчатые передачи, выбираем радиальные однорядные шариковые подшипники типа 312 по ГОСТ 8338-57.

Радиальная нагрузка на подшипники:

Найдем радиальные нагрузки на каждый из подшипников:

;

Дальнейший расчет ведем по максимальной силе F_r1.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:

;

Где: V - коэффициент учитывающий, что вращается внутреннее кольцо, V=1;

К_б - коэффициент безопасности, К_б=1,5 (табл.7.3(2));

К_Т - температурный коэффициент, К_Т=1.

Требуемая динамическая грузоподъемность подшипника:

;

Где: L_10h - требуемая долговечность, определяемая режимом и продолжительностью работы,

часов;

n - число оборотов вала, n=46об/мин;

p=3 для шариковых подшипников.

Для данного типа подшипников С_p=64,1 кН; 19,7 кН<64,1 кН;

Таким образом, С_Тр<С_р, подшипниковый узел работоспособен.

Общие выводы

станок узел скорость шпиндель

При выполнении данного курсового проекта поставленная цель была выдержана, а именно: расчёт кинематики коробки скоростей токарно-винторезного станка модели 1К620.

В данном проекте были рассмотрены различные аспекты расчёта коробки скоростей станка модели 1К620 за счёт увеличения количества чисел оборотов шпинделя с z =5 до z = 18. Это позволяет более оптимально назначать режимы резания для обработки заготовок. А также рассчитаны следующие параметры: мощность на шпинделе 8,8 кВт, диапазон числа оборотов на шпинделе 46 ? 2306 об/мин, интервал крутящих моментов 29 ? 926 Нм. После чего была произведена проверка зубчатых колёс рассчитываемой коробки скоростей на выносливость и полный расчёт шпинделя станка с проверкой его на усталостную прочность. При этом суммарный коэффициент запаса прочности S = 8. Следовательно, условие запаса прочности выполняется S ? [S] = 1,3…2.

В результате расчёта были выбраны шарикоподшипники радиальные однорядные 312 для диаметра внутреннего кольца d = 60 средней серии из стандартного ряда по ГОСТ 8338-57 с учётом действующей радиальной нагрузки и эквивалентной радиальной нагрузки.

Модернизация коробки скоростей станка сегодня очень актуальна, т.к. при одной и той же его конструкции станок может выполнять более сложные технологические операции, которые к тому же и экономически обоснованы, потому что время на основное производство значительно сокращается.

Таким образом, данный курсовой проект является завершённой работой, потому как произведённый расчёт может быть внедрён в непосредственно в производство.

Литература

1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин., учебное пособие для вузов. Издание 4-е, М.: Высшая школа 1985г.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя.., том 2 Издание 5-е, М.: Машиностроение, 1979г.

3. Андреев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. том 3 М.: Машиностроение,1993г.

4. Расчет и конструирование металлорежущих станков. Москва М.: Машиностроение 1967г.

5. Кучер А.М., Киватицкий М.М., Покровский А.А. Металлорежущие станки (альбом общих видов, кинематических схем и узлов). Изд-во: "Машиностроение", 1972г.

6. Черпаков Б.И., Вереина Л.И. Технологическое оборудование машиностроительного производства. 2-е изд.,М: Издательский центр "Академия", 2006г.

Размещено на Allbest.ru