Турбина ТВаД мощностью 10000 кВт

6 187.071 178.973 116.674 4.597 4.805 7.371

7 154.847 149.834 104.933 5.554 5.740 8.196

8 122.671 119.982 91.445 7.011 7.168 9.405

9 91.072 89.955 75.559 9.443 9.560 11.382

10 60.803 60.549 56.439 14.144 14.203 15.238

11 32.984 32.984 32.984 26.073 26.073 26.073



ВЫВОД

Так как минимальный запас прочности лопатки (у корня) превышает допустимый (2,837>1,3), то условие запаса статической прочности выполняется, что доказывает соответствие нормам прочности.

2.3 Расчёт на прочность диска турбины

Диски находятся под воздействием инерционных центробежных сил, возникающих при вращении от массы рабочих лопаток и собственной массы дисков. Эти силы вызывают в дисках растягивающие напряжения. От неравномерного нагрева дисков турбин возникают температурные напряжения, которые могут вызывать как растяжения, так и сжатие элементов диска.

Кроме напряжений растяжения и сжатия, в дисках могут возникать напряжения кручения и изгиба. Напряжения кручения появляются, если диски передают крутящий момент, а изгибные - возникают под действием разности давлений и температур на боковых поверхностях дисков, от осевых газодинамических сил, действующих на рабочие лопатки, от вибрации лопаток и самих дисков, под действием гироскопических моментов, возникающих при эволюциях самолёта.

При расчёте принимаем следующие допущения:

1. Диск считается симметричным относительно серединной плоскости,

перпендикулярной оси вращения;

2. Диск находится в плоско-наряженном состоянии;

3. Температура диска меняется только по его радиусу и равномерна по толщине;

4. Напряжения на любом радиусе не меняются по толщине;

5. Наличие отверстий и бобышек на полотне диска, отдельных выступов и проточек на его частях не принимается во внимание.

Целью расчёта является определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по радиусу диска.

Исходные данные:

Частота вращения диска об/мин;

Материал диска - ЖС-6К;

Плотность материала

Напряжение в корневом сечении пера лопатки от растяжения центробежными силами на расчетном режиме МПа;

Площадь корневого сечения лопатки

Число лопаток на рабочем колесе ;

Площадь радиального сечения разрезной части обода

Радиус центра тяжести площади радиального сечения

Определение контурной нагрузки диска

Напряжение от центробежных сил лопаток и замковой части обода может сыть определено для случая, когда лопатки и диск изготовлены из материала с одинаковой плотностью, по формуле:

где z - число лопаток на ободе диска;

напряжение в корневом сечении лопаток от растяжения центробежными силами;

площадь корневого сечения лопатки;

плотность материала диска и лопатки;

площадь радиального сечения разрезной части обода диска;

радиус центра тяжести площади ;

наружный радиус неразрезного обода диска;

ширина обода диска на радиусе .

Разобьем профиль диска на 21 расчетных сечений. Подставляя в приведенную формулу значение радиуса для каждого сечения, рассчитываем температуру диска и по характеристикам , материала ХН70ВМЮТ определяем значения модуля упругости , коэффициента линейного расширения и предела длительной прочности для заданного радиуса диска.

Коэффициент Пуассона для материала диска принимаем равным 0,3.

Таблица 2.3 - Изменение модуля упругости , коэффициента линейного расширения и предела длительной прочности по радиусу диска

Номер сечения	R,м	b, м
1	55	92	470	1792.4	1.86	1021
2	62	92	470.2	1792.4	1.86	1021
3	71	92	470.9	1791.6	1.86	1021
4	77	80	471.6	1790.8	1.86	1020
5	82	70	472.4	1789.5	1.86	1020
6	85.5	63	473.1	1789.5	1.86	1020
7	89	56	473.9	1788.4	1.86	1019
8	91.5	51	474.5	1787.8	1.87	1019
9	93.8	46.4	475.1	1787.1	1.87	1019
10	96	42	475.6	1786.6	1.87	1018.3
11	98	38	476.2	1786	1.87	1018
12	100	34	476.8	1785.3	1.87	1016.5
13	110	32.55	480.2	1781.7	1.87	1013.5
14	126	30.23	486.9	1774.4	1.879	1008.7
15	145	27.48	497.2	1763	1.89	1001.5
16	167	24.29	512.1	1745.9	1.907	990.6
17	192	20.67	533.1	1720.8	1.93	974.5
18	220	16.61	561.5	1684.4	1.96	961.5
19	238	14	582.5	1655.5	1.982	961.5
20	238	26	582.5	1655.5	1.982	956.7
21	244	26	590	1655.5	1.99	956.7

Расчет статической прочности диска проводим на ЭВМ. Вычисления выполняем в программе disk.exe.

Результаты расчета сведены в таблицу 2.4. По этим результатам построены графики распределения напряжений и коэффициента запаса статической прочности по радиусу диска.

Таблица 2.4 - Расчет на прочность дисков турбин

ОПТИМИЗАЦИЯ ДИСКОВ КОМПРЕССОРОВ И ТУРБИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ САПР

*************************************************************

ВЫПОЛНИЛ(А) : gorbenko

K= 21 Z= 1 DP= 0 DT= 1 NR= 14619.000000 S

RL= 135.300000

AZ= 0.000000E+00 BZ= 0.000000E+00 NZ= 1 QZ= 0.000000E+00 MU=

3.000000E-01

ZAPR= 1.300000

R(K)= 5.500000E-02 6.200000E-02 7.100000E-02 7.700000E-02

8.200000E-02 8.550000E-02 8.900000E-02 9.150000E-02

9.380000E-02 9.600000E-02 9.800000E-02 1.000000E-01

1.100000E-01 1.260000E-01 1.450000E-01 1.670000E-01

1.920000E-01 2.200000E-01 2.380000E-01 2.380000E-01

2.440000E-01

B(K)= 9.200000E-02 9.200000E-02 9.200000E-02 8.000000E-02

7.000000E-02 6.300000E-02 5.600000E-02 5.100000E-02

4.640000E-02 4.200000E-02 3.800000E-02 3.400000E-02

3.260000E-02 3.020000E-02 2.750000E-02 2.430000E-02

2.070000E-02 1.660000E-02 1.400000E-02 2.600000E-02

2.600000E-02

MIB(K)= 7.000000E-02 7.000000E-02 7.000000E-02 6.000000E-02

5.000000E-02 4.500000E-02 4.000000E-02 3.500000E-02

3.000000E-02 2.600000E-02 2.000000E-02 1.700000E-02

1.600000E-02 1.500000E-02 1.400000E-02 1.300000E-02

1.100000E-02 9.500000E-03 8.000000E-03 2.600000E-02

2.600000E-02

MAB(K)= 1.100000E-01 1.100000E-01 1.100000E-01 1.000000E-01

9.000000E-02 8.300000E-02 7.600000E-02 7.100000E-02

6.600000E-02 6.200000E-02 5.600000E-02 5.000000E-02

4.600000E-02 4.200000E-02 3.800000E-02 3.400000E-02

3.000000E-02 2.600000E-02 2.400000E-02 2.600000E-02

2.600000E-02

NRS(Z)= 20

PL= 8200.000000

T(K)= 470.000000 470.200000 470.900000 471.600000

472.400000 473.100000 473.900000 474.500000

475.100000 475.600000 476.200000 476.800000

480.200000 486.900000 497.200000 512.100000

533.100000 561.500000 582.500000 582.500000

590.000000

E(K)= 179240.000000 179240.000000 179160.000000 179080.000000

178950.000000 178950.000000 178840.000000 178780.000000

178710.000000 178660.000000 178600.000000 178530.000000

178170.000000 177440.000000 176300.000000 174590.000000

172080.000000 168440.000000 165550.000000 165550.000000

165550.000000

AL(K)= 1.860000E-05 1.860000E-05 1.860000E-05 1.860000E-05

1.860000E-05 1.860000E-05 1.860000E-05 1.870000E-05

1.870000E-05 1.870000E-05 1.870000E-05 1.870000E-05

1.870000E-05 1.879000E-05 1.890000E-05 1.907000E-05

1.930000E-05 1.960000E-05 1.982000E-05 1.982000E-05

1.990000E-05

SDL(K)= 1021.000000 1021.000000 1021.000000 1020.000000

1020.000000 1020.000000 1019.000000 1019.000000

1019.000000 1018.300000 1018.000000 1016.500000

1013.500000 1008.700000 1001.500000 990.600000

974.500000 961.500000 961.500000 956.700000

956.700000

I R(I),M B(I),M MAS(I),КГ SR,МПА ST,МПА SEK,МПА ZAP

1 .5500E-01 .9200E-01 .0000 .0000 1145. 1145. .8919

2 .6200E-01 .9200E-01 1.941 137.8 996.0 934.7 1.092

3 .7100E-01 .9200E-01 2.837 250.9 865.2 771.0 1.324

4 .7700E-01 .8000E-01 1.967 327.0 817.9 713.0 1.431

5 .8200E-01 .7000E-01 1.536 392.1 792.8 686.6 1.486

6 .8550E-01 .6300E-01 1.004 442.8 783.4 680.4 1.499

7 .8900E-01 .5600E-01 .9361 500.1 779.4 683.9 1.490

8 .9150E-01 .5100E-01 .6219 548.2 773.0 688.7 1.480

9 .9380E-01 .4640E-01 .5347 599.2 778.7 706.3 1.443

10 .9600E-01 .4200E-01 .4755 656.2 788.5 731.4 1.392

11 .9800E-01 .3800E-01 .3998 717.8 801.1 762.9 1.334

12 .1000 .3400E-01 .3673 791.2 818.7 805.3 1.262

13 .1100 .3260E-01 1.801 806.4 807.2 806.8 1.256

14 .1260 .3020E-01 3.054 829.6 781.6 806.6 1.250

15 .1450 .2750E-01 3.827 847.0 748.9 802.5 1.248

16 .1670 .2430E-01 4.580 864.7 704.1 796.7 1.243

17 .1920 .2070E-01 5.202 882.6 643.6 790.7 1.233

18 .2200 .1660E-01 5.542 911.7 567.7 797.4 1.206

19 .2380 .1400E-01 3.249 947.1 519.7 821.5 1.170

20 .2380 .2600E-01 .0000 135.3 276.2 239.2 4.000

21 .2440 .2600E-01 1.937 135.3 276.2 239.2 4.000

ПОЛНАЯ МАССА ДИСКА : 41.81420 КГ

*************************************************************

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИМАЛЬНОГО ДИСКА:

I R(I),M B(I),M MAS(I),КГ SR,МПА ST,МПА SEK,МПА ZAP

1 .5500E-01 .7001E-01 .0000 .0000 785.4 785.4 1.300

2 .6200E-01 .8571E-01 1.643 92.09 682.4 641.3 1.592

3 .7100E-01 .1051 2.942 145.5 584.4 526.9 1.938

4 .7700E-01 .9223E-01 2.257 191.8 547.5 481.2 2.120

5 .8200E-01 .7571E-01 1.720 241.6 529.4 459.0 2.222

6 .8550E-01 .6127E-01 1.034 294.3 526.9 457.4 2.230

7 .8900E-01 .4981E-01 .8739 353.1 529.2 466.8 2.183

8 .9150E-01 .3889E-01 .5155 431.1 535.6 491.7 2.072

9 .9380E-01 .3170E-01 .3875 509.4 553.5 532.8 1.913

10 .9600E-01 .2601E-01 .3103 597.8 576.9 587.6 1.733

11 .9800E-01 .2148E-01 .2373 697.7 605.3 656.4 1.551

12 .1000 .1813E-01 .2020 800.9 636.5 732.7 1.387

13 .1100 .1601E-01 .9233 858.0 662.9 779.0 1.301

14 .1260 .1500E-01 1.508 847.0 664.8 772.2 1.306

15 .1450 .1400E-01 1.924 826.5 647.8 753.2 1.330

16 .1670 .1300E-01 2.388 792.5 604.3 717.1 1.381

17 .1920 .1246E-01 2.943 711.5 520.7 637.8 1.528

18 .2200 .1376E-01 3.895 498.4 364.4 446.7 2.152

19 .2380 .1683E-01 3.249 296.8 224.4 268.0 3.587

20 .2380 .2599E-01 .0000 135.3 175.9 159.5 5.997

21 .2440 .2599E-01 1.937 135.3 175.9 159.5 5.997

ПОЛНАЯ МАССА ДИСКА : 30.88927 КГ



Вывод

В данном разделе был проведён расчет статической прочности диска турбины. Полученные результаты удовлетворяют нормы прочности и соответствуют современным стандартам. Следует учесть, что теоретический расчёт не есть конечным результатом в проектировании двигателя. Нет абсолютно правильных методов расчета таких сложных узлов, как турбина, так как все они не учитывают множество сторонних факторов.

2.4 Расчёт на прочность замка крепления лопатки типа «елочного»

Лопатка турбины данного двигателя крепиться к диску замком типа «елочного». Способ достаточно проверенный и широко распространён.

Основной нагрузкой, действующей на замок, является центробежная сила всей лопатки, включая замковую часть.

При расчёте «елочного» замка обычно пренебрегают действием изгибающих и крутящих моментов от газодинамических и центробежных сил и определяют напряжения только от центробежных сил.

Исходные данные :

Число оборотов турбины об/мин

Напряжения растяжения в корневом сечении лопатки Мпа

Удельный вес материала

Площадь корневого сечения лопатки

Угол наклона контактной площадки

Угол клина замка



Таблица 2.5 - Результаты определения размеров замка «елочного» типа

	l, м	b, м	h=?, м	Rцт.хв, мм	с, м	е, м	?	?
1	0,0105	0,026	0,007	275,5	0,0016	0,0008	150	150
2	0,009	0,026	0,007	268,5	0,0016	0,0008	150	150
3	0,0075	0,026	0,007	261,5	0,0016	0,0008	150	150
4	0,006	0.026	0,007	254,5	0,0016	0,0008	150	150
5	0,0045	0.026	0,007	247,5	0,0016	0,0008	150	150

Порядок выполнения расчёта:

1. Определяется центробежная сила пера лопатки:

2.Определяем центробежную силу хвостовика лопатки:

3. Определяем полную центробежную силу лопатки:

4. Определяется сила действующая на зуб с длиной контактной площадки :

Н;

5. Определяются напряжения смятия на контактных площадках каждого зуба:

МПа;

Напряжения смятия у ранее выполненных газовых турбин находились в пределах:

Определяются напряжения изгиба зубьев:

МПа;

Напряжения изгиба у ранее выполненных турбин находились в пределах:

7. Определяются напряжения среза зубьев:

МПа;

8. Определяются напряжения растяжения в перемычках хвостовика лопатки:

МПа;

Аналогично:

Напряжения растяжения в перемычках хвостовиков лопаток ранее выполненных турбин лежали в пределах:

9. Определяется запаса прочности в «елочного»замке по изгибающим напряжениям:



Таблица 2.6 - Результаты расчета замка елочного типа

№ сечений	Хвостовик лопатки
	,	, Н	, Н	, МПа	, МПа	, МПа
I	2262	12037	6953	167	133	38,2	130
II	1989	10315	6953	167	133	38,2	138,4
3	1716	8666	6953	167	133	38,2	147,3
4	1443	7092	6953	167	133	38,2	160
5	1170	5592	6953	167	133	38,2	169,2

Вывод

Напряжения среза, изгиба, смятия и растяжения находятся в поле допуска, что подтверждает правильность проектирования замка.

Наибольшими оказались напряжения смятия в последней паре зубьев лопаточного замка (167,0МПа) и напряжения растяжения в наиболее удаленном от периферии сечении гребня обода диска(169,2МПа).

2.5 РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ ПЕРВОЙ ФОРМЫ ИЗГИБНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ И ПОСТРОЕНИЕ ЧАСТОТНОЙ ДИАГРАММЫ

При работе газотурбинного двигателя на рабочие лопатки турубины действуют периодически изменяющиеся газовые силы, что связанно с неравномерностью газовоздушного потока по окружности в проточной части двигателя. Эти силы вызывают вынужденные колебания лопаток. При совпадении частот собственных колебаний лопатки с частотами вынужденных колебаний наступают резонансные колебания, при которых амплитуда колебаний резко возрастает, что может привести к разрушению лопатки. Опасных резонансных колебаний можно избежать путем изменения частоты собственных колебаний лопаток или частоты и величины возбуждающей силы.

Колебания лопаток могут быть изгибными, крутильными, сложными и высокочастотными пластиночными.

Особенно легко возбуждаются колебания по основной (первой) изгибной форме. Нередко возникают колебания по второй или третьей изгибной, первой или второй крутильной формам.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Для расчета необходимо знать значения площадей поперечных сечений лопатки, моментов инерций по длине лопатки. Эти данные берём из расчета на статическую прочность лопатки компрессора:

1) материала лопатки: ЖС-6К;

2) объём бандажной полки: 0;

3) расстояние от центра тяжести бандажной полки до оси вращения:0;

4) расстояние от центра тяжести бандажной полки до корневого сечения лопатки :0;

5) длина лопатки: 0,042 м;

6) радиус корневого сечения: 0,279 м;

7) плотность материала лопатки:

8) модуль упругости материала, МПа: 4*200000 181000 2*164000 160000 157000 149000 130100

9) площади лопатки:

в корневом сечении:

в среднем сечении:

в периферийном сечении:

10) минимальные моменты инерции лопатки:

в корневом сечении:

в среднем сечении:

в периферийном сечении:

11) максимальная частота вращения 243.65 об/с;

Вычисления делаем по программе кафедры 203 dinlop.exe.

Результаты расчета представлены в таблице 2.7.

Таблица 2.7- Результаты расчета динамической частоты -1формы изгибных колебаний лопатки турбины

ИЗГИБНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА (ТУРБИНЫ)

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ РЕЛЕЯ

----------------------------------------------------------------------

ВЫПОЛНИЛ(А) : gorbenko

УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ: турбина МАТЕРИАЛ: gs6k

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

E= 200000.000000 200000.000000 200000.000000 200000.000000

181000.000000 164000.000000 164000.000000 160000.000000

157000.000000 149000.000000 130100.000000

PO= 8250.000000 VP= 3.000000E-07 RP= 3.230000E-01

XP= 4.400000E-02 RK= 2.790000E-01 L= 4.600000E-02

FK= 1.040000E-04 FC= 8.140000E-05 FP= 5.720000E-05 JK= 7.710000E-10

JC= 3.810000E-10 JP= 1.910000E-10 NSM= 243.650000EPS= 1.000000E-03

Q0= 1.600000 Q1= 2.500000

----------------------------------------------------------------------

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:

Q NS [об/с] F1 [1/с]

1 1.84528700 .0 3348.9830

2 1.84528700 24.4 3349.9230

3 1.84528700 48.7 3352.7420

4 1.84516400 73.1 3357.4350

5 1.84499900 97.5 3201.7130

6 1.84467000 121.8 3058.4810

7 1.84444900 146.2 3069.7840

8 1.84412100 170.6 3046.4930

9 1.84379100 194.9 3034.3570

10 1.84324200 219.3 2977.5350

11 1.84236400 243.6 2815.2100

----------------------------------------------------------------------

Построение частотной диаграммы

Для построения частотной диаграммы необходимо нанести на график диапазон рабочих частот вращения двигателя, т.е. отметить зон от оборотов малого газа до максимальных оборотов За частоту вращения ротора на режиме малого газа можно принимать: для ТВаД .

Для определения резонансных режимов работы двигателя с учетом принятого масштаба нанести на график пучок прямых линий, выходящих из начала координат, которые представляют собой частоты колебания гармоник возбуждающих сил, описываемых уравнением:

где порядок гармоник возбуждающих сил; на графике он равен тангенсу угла наклона прямой. Для турбинных лопаток наиболее сильными возбудителями вынужденных колебаний являются камеры сгорания ( где число жаровых труб или количество форсунок ), лопатки соплового аппарата ( где число лопаток соплового аппарата ).

Точки пересечения лучей с кривой изменения дадут резонансные частоты вращения двигателя. Наличие резонансных режимов в рабочей зоне нежелательно.

Следует отметить, что для турбинных лопаток не обходимо учитывать влияние снижения модуля упругости с повышением температуры, что приводит к уменьшению частоты колебаний. Так как величина коэффициента В не зависит от упругих свойств лопатки, то собственную частоту вращающейся турбинной лопатки с учетом температуры определяют по формуле:

где частота колебаний невращающейся лопатки, Гц;

модули упругости материала лопатки при нормальной и рабочей температуре;

частота вращения ротора, об/с.

Вывод

Теоретический расчёт не даёт полной картины и точных результатов, но по полученным данным можно предположить, попадёт ли значение собственной частоты колебания лопатки в зону рабочих частот вращения ротора. По результатам расчетов и построенной частотной диаграмме видим, что в зоне рабочих режимов резонансные частоты отсутствуют.



2.6 УЗЕЛ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ТВАД

Напряжения в корпусе камеры сгорания

;

Где : R=0,298 м; м;

;

=186,4 МПа;

;следует запас .

ВЫВОД

На внутренний корпус камеры сгорания не действует разность давлений, поэтому на устойчивость он не рассчитывается.



3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 РАЗРАБОТКА ПРЕДВАТЕЛЬНОГО ПЛАНА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ АД

3.1.1 Анализ материала детали

Данная деталь представляет собой тело вращения со ступенями. Длина детали больше диаметра зубчатого венца. Деталь состоит из зубчатого венца (внутреннего - под шлицы, а наружного - под зубчатое колесо). Кроме того, на детали имеются 6 пазов и 6 отверстий. Предусмотрены канавки для выхода резца при обработке.

Описание конструкции детали. Блок шестерен состоит из двух зубчатых венцов (внутренний и наружный). На детали имеются пазы, отверстия, канавки.

Назначение детали. Блок шестерен предназначен для передачи крутящего момента.

Условия работы детали. На блок шестерен действует крутящий момент, передаваемый шлицевыми соединениями. Условия работы тяжелые, следовательно, деталь должна быть надежной в работе.

Выбор стали для изготовления той или другой детали машин и метод ее упрочнения определяется уровнем требуемой конструкционной прочности, технологичностью механической, термической и химико-термической обработки, объемом производства, дефицитностью, стоимостью материала и себестоимостью упрочняющей обработки.

Материал блока шестерен Сталь 45Г ГОСТ4543-71[4]

Таблица 3.1

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Марганец (Mn)	0.70-1
Медь (Cu)	0.30
Никель (Ni)	0.3
Сера (S), не более	0.035
Углерод (C)	0.42-0.50
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	0.30
Химический элемент	%

Механические свойства после термообработки (закалка в масле) следующие: твердость 31 - 47HRC , предел прочности 720 МПа. В целях повышения износостойкости боковые поверхности зубьев шестерни подвергаются нитроцементации, обеспечивающей высокую твердость поверхности зубьев - HRC 80 и высокую усталостную прочность. Нитроцементация проводится при температуре 500…600 0С.

Режим термообработки: закалка 900…9500С, отпуск 630…650°. Закалочная среда - масло, отпуск производится на воздухе.

3.1.2 Количественная оценка технологичности

На рис. 2.1 приведен эскиз детали с нумерацией поверхностей, подлежащих обработке.

Количественная оценка технологичности:

По точности.

Найдём средний квалитет детали:

,

где N - количество поверхностей

Т - значение степени точности



Коэффициент точности:

Используя условие: если Кт. ч.?0,8, то деталь технологична по точности.

Найдем среднюю шероховатость:

Kш - коэффициент технологичности по шероховатости.

С учётом условия, что КШ ?0,32 то деталь считается технологичной по шероховатости, в данном случае деталь также технологична.

3.2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

3.2.1 Определение массы и степени сложности заготовки

По оценки технологичности существуют стандарты оценки с соответствующими показателями технологичности. КИМ-коэффициент использования материала.

Для определения массы детали необходимо найти ее объем:

;

ММ ;

мм3;

мм3;

мм3;

мм3;

Суммируя все объемы, получим :

мм3.

В результате вычисления характеристик детали, получим ее объем:

(м3);

Массу детали определяем по объему и удельному весу по формуле:

кг.

В нашем случае наиболее выгодным способом получения заготовки является штамповка исходя из условий работы детали. В результате обработки заготовки штамповкой получается радиальное расположение волокон. При этом создаются благоприятные условия для нарезания зубьев, шлицов и т.д.

Штамповка - обработка заготовок из сортового или листового проката давлением с использованием штампа. Основной метод получения заготовки для серийного и массового производства. КИМ=0,75…0,9.

Определение массы поковки

Расчетная масса поковки определяется исходя из ее номинальных размеров. Ориентировочную величину расчетной массы поковки () можно вычислять по формуле:

где:

- расчетная масса поковки;

- масса детали;

- расчетный коэффициент, устанавливаемый в соответствии ГОСТ7505 -89. Для поковок типа шестерни , принимаем .

Тогда

кг.

Определяем массу цилиндра

Объем цилиндра:

- плотность для стали цилиндра;

.

Определяем коэффициент сложности поковки:



Следовательно на основании полученных расчетов выбираем С3 (С3=0,16…0,32) .

Шероховатость неуказанных поверхностей Rz=20мкм.

Метод получения заготовки - поковка. Данный метод подходит больше, чем другие по нескольким причинам:

Коэффициент использования материала получается минимальным.

Расположение волокон.

Находим допуски на изготовление поковки

Таблица 3.2 ? Допуски основных размеров поковки

поверх-ности	Номинальный размер	Допуск детали	Квалитет	Допуск заготовки	Квалитет
1-12	119	87	js9		IT16
2	O 110	350	h12		IT16
4	O 84	35	H7		IT16
1-8	40	39	H8		IT16
10-12	29	210	h12		IT16
16	O69	30	H7		IT16
22	O 231	72	h8		IT16
9	O75	300	H12		IT16
24	O184	460	H12		IT16
7-1	33	250	h12		IT16
19-12	14	180	H12		IT16
19-25	15	180	h12		IT16
20-25	18	180	H12		IT16
11-12	3	100	H12		IT16
17-11	20	62	h9		IT16
3	O 99	350	h12		IT16

3.3 РАСЧЕТ ЧИСЛА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ ОБРАБОТКИ ОСНОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ

Число переходов, необходимое для обработки каждой из поверхностей детали и их состав по применяемым методам обработки определяются соотношением характеристик точности размеров, формы и шероховатости одноимённых поверхностей исходной заготовки и готовой детали.

При определении необходимого и достаточного количества ступеней обработки отдельных поверхностей для обеспечения заданных характеристик точности формообразующих размеров, формы и качества поверхности с достаточной для практических целей точностью, воспользуемся зависимостями:

число ступеней обработки, необходимое для обеспечения заданной точности:

где Тзаг - допуск размера заготовки, мкм [табл.3.2];

Тдет - допуск размера детали, мкм.

число ступеней обработки, необходимое для обеспечения заданной шероховатости:

где Raзаг - шероховатость поверхности заготовки, мкм;

Raдет - шероховатость поверхности готовой детали, мкм.

Для торцевых и конических поверхностей расчет потребного числа переходов производится только по шероховатости ввиду отсутствия допусков на эти поверхности.

Число потребного количества ступеней обработки принимаем исходя из следующих факторов:

Увеличение ступеней обработки приводит к уменьшению доли общего припуска, снимаемого на каждой операции в отдельности, что в свою очередь приводит к разгрузке оборудования, увеличению стойкости режущего инструмента, улучшению процесса резания.

В свою очередь меньшее количество ступеней обработки требует меньшего количества оборудования, меньшее количество людей, значительно упрощается техпроцесс и уменьшается время на обработку.

Исходя из этих соображений будем намерено завышать количество операций для наиболее ответственных поверхностей. Для наименее ответственных поверхностей, будем намеренно занижать количество операций. Разбивку точности проводим исходя из метода обработки.

Для поверхности №3 [рис.3.1] имеем:

Принимаем ближайшее целое число для большего, т.е. n = 6.

Результаты расчета необходимого числа ступеней обработки для остальных повехностей детали и методы обработки приведены в табл. 4.1.

Таблица 3.3 ? Расчет числа потребных технологических переходов формообразования поверхностей заготовки

№ пов.	Размер, мм	Точность мкм	Шерохова- тость, Rz	Число ступеней обработки	Точность по ступеням	Шероховатость По ступеням	Методы обработки
	дет	заг	дет	Заг	дет	заг	1	2	3	1	2	3	4	1	2	3	4
1-12	119		Js9	IT16	20	160	3.05	2.26	3	12	10	9		80	40	20		1.Черновое растачивание 2.Получистовое растачивание Чистовое растачивание
			87	2200
2	O 110		h12	IT16	20	160	1.74	2.26	2	12	12			80	20			1.Черновое растачивание 2. Чистовое растачивание
			350	2200
4	O84		H7	IT16	20	160	3.9	2.26	4	12	10	8	7	80	40	20	20	1.Черновое точение 2.Получистовое точение 3.Чистовое точение 4.Шлифование
			35	2200
1-8	40		H8	IT16	20	160	3.45	2.26	3	12	10	8		80	40	20		1.Черновое точение 2. Получистовое точение 3.Чистовое точение
			39	1500
10-12	29		h12	IT16	20	160	1.72	2.26	2	12	12			80	40			1.Черновое точение 2. Получистовое точение
			210	1300
16	O69		H7	IT16	20	160	3.92	2.26	4	12	10	8	7	80	40	20	20	1.Черновое точение 2. Получистовое точение 3.Чистовое точение 4.Шлифование
			30	1900
22	O 231		h8	IT16	1.28	160	3.49	4.13	3	12	10	8		80	40	20		1.Черновое точение 2. Получистовое точение 3.Чистовое точение
			72	2900
9	O75		H12	IT16	20	160	1.38	1.26	2	12	12			80	20			Черновое точение Получистовое точение
			300	1900
24	O184		H12	IT16	20	160	1.74	2,26	2	12	12			80	20			1.Растачивание черновое 2. Растачивание чистовое
			460	2900
3	O99		h12	IT16	20	160	1.74	2.26	2	12	12			80	20			1.Растачивание черновое 2. Растачивание чистовое
			350	2200
7-1	33		h12	IT16	20	160	1.69	2.26	2	12	12			80	20			1.Растачивание черновое 2. Растачивание чистовое
			250	1500
19-12	14		h12	IT16	20	160	1.71	2.26	2	12	12			80	20			1.Растачивание черновое 2. Растачивание чистовое
			180	1100
19-25	15		h12	IT16	20	160	1.71	2.26	2	12	12			80	20			1.Растачивание черновое 2. Растачивание чистовое
			180	1100
20-25	18		h12	IT16	20	160	1.71	2.26	2	12	12			80	20			1.Растачивание черновое 2. Растачивание чистовое
			180	1100
11-12	3		h12	IT16	20	160	1.73	2.26	2	12	12			80	20			1.Растачивание черновое 2. Растачивание чистовое
			120	750
17-11	20		h9	IT16	20	160	3.04	2.26	2	12	12			80	20			1.Черновое растачивание 2.Получистовое растачивание
			52	1300
26	O185		h12 460	IT16 2900	20	160	0.89	0.58	1	12				80				1. Растачивание чистовое
15	O84		H12 350	IT16 2200	20	160	1.74	2.26	2	12	12			80	20			Черновое точение 1. Получистовое точение
21	O30.5		H12 350	IT16 2200	20	160	1.74	2.26	2	12	12			80	20			Сверление 1. Рассверливание
23	O92		H12 300	IT16 1900	20	160	3,82	2.12	1	12				80				Черновое точение
13	O196		h12 460	IT16 2900	20	160	1.74	1.26	1	12				80				Черновое точение

3.4 РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И ОПЕРАЦИОННЫХ РАЗМЕРОВ НА ДИАМЕТРАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ

Выполним расчет припусков расчетно-аналитичексим методом.Величину минимального припуска на диаметральные поверхности определяют по формуле:

,

где Rzi-1 и hi-1 - соответственно шероховатость и глубина дефектного слоя на предыдущей ступени обработки, мкм;

?i-1 - величина суммарных пространственных отклонений на предыдущей ступени обработки, мкм;

?i - погрешность установки детали в данной ступени обработки, мкм.

Величина суммарных пространственных отклонений определяется по формуле:

,

где ?кор - величина коробления поковки, мкм;

?см - величина смещения поковки, мкм.

Величина пространственных отклонений в процессе обработки полностью не исчезает, а значительно уменьшается по величине. Величина остаточных отклонений определяется по величине коэффициента уточнения формы:

,

где Ку - коэффициент уточнения формы.

Номинальный припуск определяется по формуле:

,

где Ti-1 - допуск размера на предыдущей обработке, мкм.

Максимальный припуск определяется для отверстия и вала отдельно:

? валов

,

? отверстий

.

Минимальный припуск для:

? валов

,

? отверстий

.

Расчетный диаметр определяется для отверстия и вала отдельно:

? валов

,



? отверстий

.

Выполним расчет припусков на диаметральные поверхности на примере внешней цилиндрической поверхности 15 O115h8 .

Составляющие припуска, входящие в формулу, определяются с учетом принятых методов обработки поверхностей. Результаты вычислений заносятся в таблицу 3.4 в следующем порядке:

Маршрут обработки элементарных поверхностей и достигаемая при этом шероховатость поверхности заполняются в таблицу на основании данных метода обработки .

Величины и , характеризующие состояние поверхности заготовки после обработки различными методами, определяем по таблицам точности и качества обработки .

Таблица 3.4 ? Расчет припусков на диаметральные размеры расчетно-аналитическим методом

№	Элементарная пов-ть детали. Технологический маршрут ее обработки	Элементы припуска, мкм.	Расчетный припуск, мкм	Допуск размера Т, мм	Расчетный припуск 2Zном.р мм.	Расчетный размер D, мм.	Принятые размеры, мм.	Принятые припуски, мм.	Операционные размеры, мм.
		Rz	h			2Zmin.p	T	2Zном.р	Dp.	Dmax.	Dmin.	2Zmax	2Zmin
Поверхность 2 [ 110 h12 ]
5	Штамповка	160	200	538.5	-	-	+1 -0.5	-	113.908	115	113.5	-	-
15	Точение черновое	80	150	32.3	200	1868	-0.87	2.368	111.54	111.6	110.73	3.27	1.9	111.6-0.87
35	Точение получистовое	20	30	27	100	670	-0.35	1.54	110	110	109.65	1.95	0.73	110-0.35
Поверхность 16 [ 69 H7 ]
5	Штамповка	160	200	509	-	-	+1 -0.5	-	65,041	66	64.5	-	-
20	Растачивание черновое	80	150	30	200	1814	+0,46	2,314	67,355	67,76	67,3	2,76	2,26	67,3+0.46
40	Растачивание получистовое	20	30	16	100	669	+0,12	1,129	68,484	68,52	68,4	1,28	1,28	68,4+0.12
65	Растачивание чистовое	20	30	10,7	50	205	+0,046	0,325	68,809	68,846	68,8	0,446	0,22	68,8+0,046
75	Шлифование	5	15	4,3	20	145	+0,03	0,191	69	69,03	69	0, 23	0,154	69+0,03
№	Элементарная пов-ть детали. Технологический маршрут ее обработки	Расчетный припуск, мкм	Допуск размера Т, мм	Расчетный припуск 2Zном.р мм.	Расчетный размер D, мм.	Принятые размеры, мм.	Принятые припуски, мм.	Операционные размеры, мм.
		2Zmin.p	T	2Zном.р.	Dp.	Dmax.	Dmin.	2Zmax	2Zmin
Поверхность 3 [ 99h12]
5	Штамповка	-	+1 -0.5	-	114	115	13.5	-	-
15	Растачиваниечерновое	2000	-0,54	13.7	102.17	102.2	101.66	3.67	2.1	102.2-0.54
35	Растачиваниечистовое	300	-0, 35	1.17	99	99	98.65	1.55	0.33	99-0.35
Поверхность 22 [231 h8 ]
5	Штамповка	-	+1,1 -0.7	-	236,125	238.1	236,3	-	-
10	Точение черновое	2300	-0.72	3	233,125	233,2	232,38	3,62	2,4	233,1-0.72
40	Точение получистовое	500	-0.29	1.22	231,905	231,9	231,61	1,49	0,5	231,9-0.29
65	Точение чистовое	300	-0.115	0.59	231,315	231	230,985	0,715	0,31	231,-0.115
№	Элементарная пов-ть детали. Технологический маршрут ее обработки	Расчетный припуск, мкм	Допуск размера Т, мм	Расчетный припуск 2Zном.р мм.	Расчетный размер D, мм.	Принятые размеры, мм.	Принятые припуски, мм.	Операционные размеры, мм.
		2Zmin.p	T	2Zном.р.	Dp.	Dmax.	Dmin.	2Zmax	2Zmin
Поверхность 9 [75H12]
5	Штамповка	-	+0.7 -1.4	-	70.3	70.7	68.6	-	-
20	Точение черновое	2200	+0,74	3,3	72,96	73,64	72,9	4,64	3,3	72,9+0,74
45	Растачиваниечистовое	1300	+0,3	2,04	75	75,3	75	2,4	1,36	75+0,3
Поверхность 24 [184 H12 ]
5	Штамповка	-	+0.9 -1.8	-	176,55	176,9	174.2	-	-
20	Рассверливание	2500	+1,15	4,3	180,85	181,95	180,8	5,95	3,9	180,8+1,15
40	Растачиваниечистовое	2000	+0,46	3,15	184	184,46	184	3,66	2,05	184+0,46
Поверхность 4 [84 H7 ]
5	Штамповка	-	+0.7 -1.4	-	69.866	70.7	68.6	-	-
25	Точение черновое	2500	+0.54	10.9	80.766	81.24	80.7	5.24	4	80.7+0.54
45	Точение получистовое	1800	+0.14	2.34	83.106	83.24	83.1	2.54	1.86	83.1+0,14
70	Точение чистовое	400	+0.054	0.54	83.646	83.654	83.6	0.554	0.42	83.6+0.054
90	Шлифование	300	+0.035	0.354	84	84.035	84	0.454	0.346	84+0.035
№	Элементарная пов-ть детали. Технологический маршрут ее обработки	Расчетный припуск, мкм	Допуск размера Т, мм	Расчетный припуск 2Zном.р мм.	Расчетный размер D, мм.	Принятые размеры, мм.	Принятые припуски, мм.	Операционные размеры, мм.
		2Zmin.p	T	2Zном.р.	Dp.	Dmax.	Dmin.	2Zmax	2Zmin
Поверхность 15 [84H12]
20	Точение черновое	2200	+0,03	0.191	69	69.03	69	0.23	0154
45	Растачиваниечистовое	1300	+0,3	2,04	84	84,3	84	2,4	1,36	84+0,3
Поверхность 21 [30.5 H12 ]
55	Сверление	2200	+0.6	-	18,1	18,6	18	-	-
55	Рассверлить	1300	+0,3	12.3	30.5	30,8	30.5	2,4	1,36	30.5+0,3
Поверхность 26 [185 h12 ]
40	Точить	2300	-0.72	46	190,125	190	189,28	3,62	2,4	190-0.72
Поверхность13 [196 h12 ]
40	Точить	2300	-0.72	40	196,125	196	195.28	3,62	2,4	196 -0.72

3.5 РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И ОПЕРАЦИОННЫХ РАЗМЕРОВ НА ОБРАБОТКУ ТОРЦЕВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

3.5.1 Определение минимальных припусков расчетно-аналитическим методом

Расчет проводится аналогично разделу 3.4. Величину минимального припуска на обработку торцевой поверхности определяют по формуле:

,

где Rzi-1 и hi-1 - соответственно шероховатость и глубина дефектного слоя на предыдущей ступени обработки;

?i-1 - величина пространственных отклонений на предыдущей ступени обработки;

?i - погрешность установки детали в данной ступени обработки.

Результаты расчета минимальных припусков на обработку торцевых поверхностей расчетно-аналитическим методом сведены в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 ? Расчет минимальных припусков на торцевые поверхности

Номер торца	Маршрут обработки	Эл-ты припуска, мкм	Расчетный припуск Zmin.р, мм
		Rz	h
1,8,12,19	Штамповка	100	150	200	-	-
	Подрезка торца черновая	80	100	12	50	0.5
	Подрезка торца получистовая	40	600	10	20	0.256
	Подрезка торца чистовая	20	30	8	10	0.202
7,10,11,18,20,25.	Штамповка	100	150	200	-	-
	Подрезка торца черновая	80	100	12	50	0.5
	Подрезка торца чистовая	20	30	8	10	0.46

Таблица 3.6 ? Расчет размерных цепей

Замыкающий р-р	Уравнение р-ной цепи	Расчетный размер	Допуск	Опер. размер	Предельное значение припуска
А5=14-0.18	А5=S1	14	0.18	14-0.18	---
A3=33-0.21	A3=S2	33	0.21	33-0.21	---
A2=29-0.21	A2=S3	29	0.21	29-0.21	---
A4=40+0.039	A4=S4	40	0.039	40+0.039	---
A1=119±0.043	A1=S5	119	0.086	119±0.043	---
Z3min=0.202	Z3min=S6min-S5max	S6min=S5max+Z3min=119.043+0.202=119.245	0.14(10кв.)	119.4-0.14	Z3=S6-A1=119.4-0.14-119±0.043=0.4-0.183+0.043
Z14min=0.202	Z14min=S9min-S6max	S9min=S6max+Z14min=119.4+0.202=119.602	0.22(11кв.)	119.9-0.22	Z14=S9-S6=119.9-0.22-119.4-0.14=0.5-0.22+0.14
Z11min=0.202	Z11min=S1min+Z14min-S7max	S7max=S1min+Z14min-Z11min=13.82+0.28-0.202=13.898	0.27(13кв.)	13.8-0.27	Z11=S1+Z14-S7=14-0.18+0.5-0.22+0.14-13.8-0.27= 0.7-0.4+0.41
Z8min=0.202	Z8min=S5max+Z14max-S4min-S8min	S8min=S5max+Z14max-S4min-Z8min=119.043+0.64-40-0.202=79.481	0.12(10кв.)	78.9-0.12	Z8=S5+Z14-S4-S8=119±0.043+0.5-0.22+0.14-40+0.039-78.9-0.12= 0.6-0.302+0.303
Z15min=0.256	Z15min=S10min-S9max	S10min=S9max+Z15min=119.9+0.256=120.156	0.4(12кв.)	120.6-0.4	Z15=S10-S9=120.6-0.4-119.9-0.22=0.7-0.4+0.22
Z7min=0.256	Z7min=S11min-S8max-Z15max	S11min=Z7min+S8max+Z15max=0.256+78.9+0.92 =80.076	0.54(13кв.)	80.7-0.54	Z7=S11-S8-Z15=80.7-0.54-78.9-0.12-0.7-0.4+0.22= 1.1-0.76+0.52
Z2min=0.256	Z2min=S15min-S10max	S15min=S10max+Z2min=120.6+0.256=120.856	0.63(13кв.)	121.5-0.63	Z2=S15-S10=121.5-0.63-120.6-0.4=0.9-0.63+0.4
Z12min=0.256	Z12min=S9max+Z2max-S12min-S7min	S12min=S9max+Z2max-S7min-Z12min=119.9+1.3-13.53-0.256=107.414	0.87(14кв.)	105.8-0.87	Z12=S9+Z2-S12-S7=119.9-0.22+0.9-0.63+0.4-13.8-0.27-105.8-0.87=1.2-0.85+1.54
Z10min=0.46	Z10min=S13min-S3max-Z14max-Z15max	S13min=S3max+Z14max+Z15max+Z10min=29+0.64+0.92+0.46=31.02	0.62(14кв.)	31.7-0.62	Z10=S13-S3-Z14-Z15=31.7-0.62-29-0.2-0.5-0.22+0.14-0.7-0.4+0.22=1.5-0.98+0.83
Z4min=0.46	Z4min=S14min-S2max-Z2max-Z3max	S14min=S2max+Z2max+Z3max+Z4min=33+1.3+0.443+0.46=35.203	0.62(14кв.)	35.9-0.62	Z4=S14-S2-Z2-Z3=35.9-0.62-33-0.21-0.9-0.63+0.4-0.4-0.183+0.043=1.6-1.063+1.023
Z1min=0.5	Z1min=S16min-S15max	S16min=S15max+Z1min=121.5+0,5=122.0	1.0(14кв.)	123-1.0	Z1=S16-S15=123-1.0-121.50.63=1.5-1.0+0.63
Z16min=0.5	Z16min=H1min-S16max	H1min=S16max+Z16min=123+0.5=123.5	1.5(16кв.)	124-0.5+1.0	Z16=H1-S16=124-0.5+1.0-123-1.0=1.0-0.5+2.0
Z6min=0.5	Z6min=S16min-H4max-S11max	H4max=S16min-S11max-Z6min=122-80.17-0.5=41.33	1.4(16кв.)	39-0.4+1.0	Z6=S16-H4-S11=123-1.0-39-0.4+1.0-80.7-0.54=3.3-2.0+0.94
Z5min=0.5	Z5min=H3min-S14max-Z1max	H3min=S14max+Z1max+Z5min=35.9+2.13+0.5=38.53	1.4(16кв.)	39-0.4+1.0	Z5=H3-S14-Z1=39-0.4+1.0-35.9-0.62-1.5-1.0+0.63= 1.6-1.03+2.62
Z13min=0.5	Z13min=S15min+Z16min-S12max-H5max	H5max=S15min+Z16min-S12max-Z13min=120.87+0.5-105.8-0.5=15.07	1.4(16кв.)	14-0.4+1.0	Z13=S15+Z16-S12-H5=12.5-0.63+1.0-0.5+2.0-105.8-0.87-14-0.4+1.0= 2.7-2.13+3.27
Z9min=0.5	Z9min=H2min-S13max-Z16max	H2min=S13max+Z16max+Z9min=31.7+3.0+0.5=35.2	1.4(16кв.)	36-0.4+1.0	Z9=H2-S13-Z16=36-0.4+1.0-31.7-0.62-1.0-0.5+2.0=3.3-2.4+2.12

3.6 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Операция 070 Токарная

Целью расчета есть определение подачи, скорости резания, подбор оборотов станка и определение мощности резания.

Операция состоит из следующих технологических переходов:

Точить поверхность 22.

Расточить поверхность 16.

Для данной операции выбираем станок 16К20 токарно-винторезный. При выборе станка принимаем во внимание мощность необходимую для резания и максимальный диаметр обрабатываемой детали.

Технические характеристики станка:

?Мощность электродвигателя главного привода: 11кВт;

?Частоты вращения шпинделя (12,5-2000 об/мин):

12,5; 16; 20; 26; 33; 42; 53; 68; 86; 110; 140; 178; 227; 290; 368; 470; 600; 760; 968; 1200; 1570; 2000.

?Подачи, мм/мин:

0,07 0,074 0,084 0,097 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,17 0,195 0,21 0,23 0,26 0,28 0,3 0,34 0,39 0,43 0,47 0,52 и т.д. до 4,16

Выполним расчет режимов резания для каждого перехода операции.

Переход 1. Точить поверхность 22.

Выбираем резец проходной упорный отогнутый ГОСТ 18879-73. Материал рабочей части ? пластины из твердого сплава Т30К4.

Таблица 3.7 ? Размеры и геометрические параметры режущей части резца

h, мм	b, мм	L, мм	n, мм	l, мм	R, мм
25	16	140	7	16	1,0

Скорость резания определяем по формуле:



где Т=30 мин ? стойкость инструмента, мин;

t=0,3525 мм ? снимаемый при обработке припуск, мм;

? подача, округленная до стандартной для станка, мм/об;

Kv= KMvKnvKиv=0,5•0,8•1,4=0,56 ? коэффициент скорости резания;

? коэффициент обрабатываемости;

KГ =0,5, nv=1 ? коэффициенты [табл.2, с.262 [8]];

Knv=0,8 ? коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания [табл.5, с.263 [8]];

Kиv=1,4 ? коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания [табл.6, с.263 [2]];

Сv=420; х=0,15; y=0,2; m=0,2 ? коэффициенты [табл.17, с.269 [8]].

Рассчитаем частоты вращения шпинделя станка и фактическую скорость резания по формулам:

где nр, nпр ? расчетная и принятая скорости вращения шпинделя, мин-1;

Dнаиб=231 мм ? максимальный диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

Vф ? фактическая скорость резания, м/мин.

,

Принимаем nпр=227 мин-1, тогда

Основное время на выполнение перехода определяется по зависимости

где L=Lзаг+Lпод=23+0,5=23,5 мм ? длина траектории движения инструмента при обработке, мм;

Lзаг=23.5 мм ? длина обрабатываемой поверхности, мм;

Lпод=0,5 мм ? величина подвода инструмента, мм.

Рассчитаем силу резания и мощность резания

где Ср=300; х=1,0; y=0,75; n=-0,15 ? коэффициенты [табл.22, с.273 [8]].

Kр= KMрK?рK?рK?рKrр=1,3•1=1,3 ? поправочный коэффициент;

KМр =1,3; K?рК?рК?рКrр?1 ? произведение коэффициентов, учитывающие фактические условия резания [табл.23, с.275 [8]];

N ? мощность резания, кВт.

Оценим возможность выполнения перехода на выбранном станке путем сравнения мощности резания с мощностью привода главного движения:

где ?ст = 0,8 ? КПД передачи станка.

Переход 2. Расточить поверхность 16.

Выбираем резец расточной с углом в плане 60? ГОСТ 18882-73. Материал рабочей части ? пластины из твердого сплава Т15К6. Эскиз инструмента приведен на рис.3.8, геометрические параметры в таблице 3.8.

Таблица 3.8 ? Размеры и геометрические параметры режущей части резца

h, мм	b, мм	L, мм	Р, мм	n, мм	l, мм
25	20	240	120	10	18

Скорость резания определяем по формуле :

где t=0,223 мм ? снимаемый при обработке припуск, мм;



? подача, округленная до стандартной для станка, мм/об;

Kv= KMvKnvKиv=0,5•0,8•1,0=0,4 ? коэффициент скорости резания;

Kиv=1,0 ? коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания [табл.6, с.263 [8]];

Для растачивания Vпр=0,9Vр=0,9•141.7=127.5 м/мин.

Рассчитаем частоты вращения шпинделя станка и фактическую скорость резания :

,

Принимаем nпр=600 мин-1, тогда

Основное время на выполнение перехода :

Рассчитаем силу резания и мощность резания :

Оценим возможность выполнения перехода на выбранном станке путем сравнения мощности резания с мощностью привода главного движения:

где ?ст = 0,8 ? КПД передачи станка.

Таким образом, все переходы операции 070 можно выполнить на выбранном токарно-винторезном станке 16К20.

Операция 080 Фрезерная

Целью расчета есть определение подачи, скорости резания, подбор оборотов станка и определение мощности резания.

Операция состоит из одного технологического перехода

Фрезеровать поверхность 5.

Для данной операции выбираем горизонтально-фрезерный консольный станок 6Р82Г. При выборе станка принималось во внимание мощность, необходимая при резании, и габариты рабочей зоны станка, а также величины ходов рабочего стола.

Технические характеристики станка :

?Ряд частот вращения шпинделя об/мин.:

50; 71; 100; 140; 200; 280; 400; 560; 800; 1120; 1600; 2240.

?Ряд продольных подач стола мм/мин:

22.4; 31.5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000.

?Ряд поперечных подач стола мм/мин:

16; 22.4; 31.5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710.

?Ряд вертикальных подач мм/мин:

8; 11.2; 22.4; 31.5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355.

?Мощность электродвигателя главного привода: 7,5 кВт;

Расчет режимов резания выполним в следующем порядке:

Тип фрезы ? дисковая пазовая по ГОСТ 3964-69

D=80 мм, B=8.8 мм, d=22, z=16.

Коэффициент обрабатываемости и другие коэффициенты, влияющие на скорость резания

KMv = 0,5; Knv = 1,0; Kиv = 1,0.



Скорость резания рассчитаем по формуле

где Т=120 мин стойкость инструмента [табл.40 с.290 [8]], мин;

t=11 мм ? снимаемый при обработке припуск, мм;

Sz=0,1 мм/зуб подача на зуб фрезы, [табл.34 с.283 [8]], мм/об;

Kv= KMvKnvKиv=0,5•1,0•1,0=0,5 ? коэффициент скорости резания;

Сv=68.5; q=0,25; х=0,3; y=0,2; m=0,2; u=0.1; p=0.1 ? вспомогательные коэффициенты [табл.39, с.286 [8]].

Расчетная частота вращения шпинделя по формуле :

Принимаем nпр=100 мин-1, тогда

Расчетное значение минутной подачи

Принимаем

Тогда фактическая величина подачи на зуб

Главная составляющая силы резания

где Ср=68.2; х=0,86; y=0,72; u=1,0; q=0,86; ?=0 ? коэффициенты [табл.41, с.291 [3]].

? поправочный коэффициент.

Эффективная мощность резания :

Оценим возможность выполнения перехода на выбранном станке путем сравнения мощности резания с мощностью привода главного движения:

где ?ст = 0,85 ? КПД передачи станка.

Время операционное



где L=110 мм ? длина траектории движения инструмента при обработке , мм.

Таким образом, операция может быть выполнена на принятом оборудовании в виду того, что эффективная мощность резания меньше мощности привода.



ВЫВОД

Перед разработкой технологического процесса изготовления детали - вала-шестерни была детально проанализирована деталь на вопрос ее технологичности.

Разработка технологического процесса начиналась с составления плана его этапов, в котором предварительно была намечена последовательность обработки различных поверхностей.

Последовательность операций обработки детали приняли согласно предварительно разработанному плану этапов технологического процесса.

При разработке переходов операций были учтены правила теории базирования в целях получения кондиционных размеров без ужесточения технологических допусков, точности приспособлений, что в конечном итоге удешевляет производство и повышает его экономические показатели.

Также были рассчитаны припуски на обработку и операционные размеры поверхностей вращения и плоских торцевых поверхностей вала нормативным и расчетно-аналитическим методом. После сравнения результатов были найдены оптимальные варианты значений припусков.

По результатам расчета припусков на диаметральные поверхности и торцевые поверхности была спроектирована заготовка.



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Брехов А.Ф. Выбор параметров и термодинамический расчет двухконтурных турборекативных двигателей: учеб. пособие / А.Ф. Брехов, Г.В. Павленко, Е.А. Поляков. - X.: ХАИ, 1984. - 97 с.

2. Буслик Л.Н. Согласование параметров и определение основных размеров турбин и компрессоров ГТД: учеб. пособие /Л.Н. Буслик, В.И. Коваленко. - X.: ХАИ, 1996.-51 с.

3. Коваль В.А. Профилирование лопаток авиационных турбин/ В.А.Коваль.-- Х.: „ХАИ”, 1986.-- 48 с.

4. Шошин Ю.С. Расчет на прочность рабочей лопатки компрессора или турбины: учеб. пособие /Ю.С. Шошин. СВ. Епифанов, СЮ. Шарков. - X.: ХАИ, 1993.-32 с.

5. Шошин Ю.С. Расчет динамической частоты первой формы колебаний лопатки компрессора или турбины и построение частотной диаграммы: учеб. Пособие / Ю.С. Шошин, С.В. Епифанов, С.Ю. Шарков. - X.: ХАИ, 1992.- 23 с.

6. Шошин Ю.С. Расчет на прочность дисков компрессоров и турбин: учеб. пособие /Ю.С Шошин, С.В. Епифанов, Ф.М. Муравченко - X.: ХАИ, 1996.- 28 с.

7. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей: учебник / Г.С. Скубачевский. - М.: Машиностроение, 1981. - 550 с.

8. Косилова А.Г. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении: Справочник технолога /А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков. - М: Машиностроение, 1976. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru