Модернизация привода главного движения 16К20

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Определение технических характеристик станка

2. Кинематический расчёт привода главного движения

2.1 Определение размерного ряда n

2.2 Выбор оптимальной структурной формулы и построение структурной сетки ПГД

2.3 Построение графика частот вращения и разработка кинематической схемы

2.5 Определение крутящих моментов ПГД

3. Кинематический расчёт привода подач

Заключение

Список используемых источников



Введение

станок проектирование токарный винторезный

Проектирование сложных агрегатов, какими являются современные металлорежущие станки, производится, как правило, на основе имеющихся прототипов или аналогичных конструктивных решений. При создании нового станка используются отработанные и всесторонне испытанные конструкции почти всех его основных узлов.

Задачей курсовой работы является развитие творческой самостоятельности и умения применить теоретические знания и практические навыки в конструкторской работе с целью приобретения опыта комплексного подхода к выполнению расчетов и проектированию основных узлов современных металлорежущих станков.

Заданием на проектирование представляется разработка кинематики привода подач и привода главного движения токарно-винторезного станка. В ходе курсовой работы определяется назначение станка, будут рассчитаны технические характеристики, спроектирован привод главного движения и подач, произведен их кинематический расчет.



1. Определение технических характеристик станка

Согласно техническому заданию:

1. Минимальная частота вращения шпинделя n = 50 мин^-1;

2. Максимальная частота вращения шпинделя n = 2500 мин^-1;

3. Число ступеней zn=22;

4. Эффективная мощность резания N_эф=11 кВт.

По заданию привод главного движения должен переключаться блоками.

Найдём необходимую мощность привода:

где - КПД привода равный 0,6…0,7.

Электродвигатель выбираем по справочнику, приемлемый по мощности и частоте вращения, на основании расчёта и анализа приводов главного движения станков-прототипов.

Выбираем асинхронный электродвигатель 4А132М8/4У3 мощностью 15 кВт при частотах вращения 750 и 1450 мин^-1.

Определяем диапазон регулирования коробки скоростей:

где - максимальная частота вращения, мин^-1;

- минимальная частота вращения, мин^-1.



2. Кинематический расчёт привода главного движения

2.1 Определение размерного ряда n

Определяем значение знаменателя геометрического ряда:

Принимаем

Выписываем стандартные значения частот для:

n₁ =20 мин^-1;

n₂ =25 мин^-1;

n₃ =31,5 мин^-1;

n₄ =40 мин^-1;

n₅ =50 мин^-1;

n₆= 63 мин^-1;

n₇ =80 мин^-1;

n₈ =100 мин^-1;

n₉ =125 мин^-1;

n₁₀ =160 мин^-1;

n₁₁ =200мин^-1;

n₁₂ =250 мин^-1.

n₁₃ =315 мин^-1;

n₁₄ =400 мин^-1;

n₁₅ =500 мин^-1;

n₁₆ =630 мин^-1;

n₁₇ =800 мин^-1;

n₁₈= 1000 мин^-1;

n₁₉ =1250 мин^-1;

n₂₀ =1600 мин^-1;

n₂₁ =2000 мин^-1;

n₂₂ =2500 мин^-1.



2.2 Выбор оптимальной структурной формулы и построение структурной сетки ПГД

Кинематическая схема привода определяется типом станка и предъявляемыми условиями к его компоновке, в соответствии с которыми выбирается рациональная множительная структура с оптимальным расположением передач на валах, перебором, связанным колёсами и т.д.

Составим первую структурную формулу привода.

Сначала рассчитаем расстояние на структурной сетке между начальными точками:

Рассмотрим первый вариант структурной схемы

z=24=2₃х 3₁х 2₆ х 2₁₂

Строим первую структурную сетку привода (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 Структурная сетка

Рассмотрим второй вариант структурной формулы:

z=24=2₃ х2₆ х 2₁₂ х3₁

Строим вторую структурную сетку привода (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 Структурная сетка

Из двух рассмотренных структурных формул мы выберем первый вариант, так как P₁>P₂, а x₁<x₂.

2.3 Построение графика частот вращения и разработка кинематической схемы

Оптимальный график частот вращения выбирается из условия, чтобы значения передаточных отношений не выходили за допустимые пределы, частоты вращения промежуточных валов были по возможности выше и уменьшалась номенклатура колёс.

Рисунок 2.4 График частот вращения

Передаточные отношения определяются, используя график частот вращения в соответствии с числом интервалов m перекрываемых лучом.

По графику частот вращения определяют передаточные отношения из:

где ц - знаменатель геометрического ряда частот вращения,

m - количество интервалов lg ц, пересекаемые лучом, изображающих передачу.

Определяются фактические передаточные отношения каждой передачи через отношения чисел зубьев ведущего колеса к числу зубьев ведомого колеса. Определяем числа зубьев зубчатых колес (для каждой передачи суммарное число зубьев ? z должно быть одинаково). Полученные данные сводим в таблицу 2.1

Таблица 2.1

Передаточные отношения и числа зубьев

№	Передаточные отношения i	?Z	Числа зубьев	Фактическое передаточное отношение
i0	0,54		d1	200	i0	0,54
i1	0,5	54	Z1	36	i1	0,5	54
i2	0,63		Z2	33	i2	0,63
i3	0,79		Z5	30	i3	0,79
i4	0,4	60	Z7	43	i4	0,4	60
i5	1,59		Z9	23	i5	1,59
i6	0,25	80	Z11	64	i6	0,25	80
i7	2,52		Z13	23	i7	2,52

Определяются общие передаточные отношения i всей цепи для каждой ступени привода, через произведение передаточных отношений передаx , обеспечивающих получение частоты вращения данной ступени.

Определяем фактические частоты вращения по формуле:

где: - частота вращения вала электродвигателя, мин;

- общее передаточное отношение всей цепи.

Аналогично рассчитываем для остальных частот, полученные значения сводим в таблицу 2.2.

Определим относительные отклонения фактических частот от стандартных:

где - фактическая частота вращения шпинделя, мин^-1;

- стандартная частота, мин^-1.

Аналогично рассчитываем для остальных частот, полученные значения сводим в таблицу 2.2. Полученные значения сравниваем с допустимой погрешностью отклонение фактических частот от стандартных:

Таблица 2.2

Частоты и их отклонения от стандартных значений

№				№
1	20	20	0	13	250	253,34	1,3
2	25	25,44	1,8	14	250	250,72	0,3
3	31,5	32	1,6	15	315	318,67	1,2
4	40	39,66	0,5	16	400	395,06	1,2
5	50	49,17	1,7	17	500	489,8	2
6	63	61,86	1,8	18	630	616,1	2,2
7	80	81,05	1,3	19	800	807,26	0,9
8	100	102,1	2,1	20	1000	1016,84	2,5
9	125	126,67	1,3	21	1250	1261,62	0,9
10	160	156,7	2,1	22	1600	1560,71	2,5
11	200	199,17	0,4	23	2000	1985,22	0,7
12	200	199,32	0,3	24	2500	2497,13	01

Относительные отклонения фактических частот находятся в пределах допускаемых, поэтому принятые нами числа зубьев зубчатых колёс оставляем без изменений.

Определяем расчетную частоту вращения шпинделя и строим расчетную цепь:

По графику принимаем .

2.4 Определение крутящих моментов ПГД

Рассчитаем крутящие моменты на валах привода.

Крутящий момент на валу электродвигателя рассчитывается по формуле:

Крутящий момент на каждом последующем валу рассчитывается по формуле:

где - крутящий момент на предыдущем валу, Н·м;

- КПД передачи;

- передаточное отношение между валами.

Крутящий момент на последнем валу рассчитывается по формуле:

где - КПД всего привода;

- расчётная частота вращения шпинделя из формулы (2.7).



3. Кинематический расчёт привода подач

Согласно техническому заданию привод подач аналогичен прототипу и данные берем из паспорта станка.

Уравнение кинематического баланса:

Определяем фактические частоты вращения (Таблица 3.1) по формуле:

где: - частота вращения вала электродвигателя, мин;

- общее передаточное отношение всей цепи.

Аналогично рассчитываем для остальных частот, полученные значения сводим в таблицу 3.1.

Таблицу 3.1

Фактические частоты вращения привода подач

№		№		№
1	0,051	9	0,199	17	0,787
2	0,064	10	0,251	18	1,021
3	0,076	11	0,293	19	1,19
4	0,092	12	0,345	20	1,421
5	0,101	13	0,411	21	1,601
6	0,121	14	0,51	22	1,988
7	0,147	15	0,607	23	2,373
8	0,178	16	0,716	24	2,84

Определяем диапазон регулирования коробки скоростей:

где - максимальная частота вращения, мин^-1;

- минимальная частота вращения, мин^-1.

Определяем значение знаменателя геометрического ряда:

Принимаем

Выписываем стандартные значения частот для:

s₁ = 0,05 мин^-1;

s₂ = 0,063 мин^-1;

s₃ = 0,075 мин^-1;

s₄ = 0,09 мин^-1;

s₅ = 0,1 мин^-1;

s₆= 0,125 мин^-1;

s₇ = 0,15 мин^-1;

s₈ = 0,175 мин^-1;

s₉ = 0,2 мин^-1;

s₁₀ = 0,25 мин^-1;

s₁₁ = 0,3 мин^-1;

s₁₂ = 0,35 мин^-1;

s₁₃ = 0,4 мин^-1;

s₁₄ = 0,5 мин^-1;

s₁₅ = 0,6 мин^-1;

s₁₆ = 0,7 мин^-1;

s₁₇ = 0,8 мин^-1;

s₁₈= 1 мин^-1;

s₁₉ = 1,2 мин^-1;

s₂₀ = 1,4 мин^-1;

s₂₁ = 1,6 мин^-1;

s₂₂ = 2 мин^-1;

s₂₃ = 2,4 мин^-1;

s₂₄ = 2,8 мин^-1.

Определим относительные отклонения фактических частот от стандартных:

где - фактическая частота вращения шпинделя, мин^-1;

- стандартная частота, мин^-1.

Аналогично рассчитываем для остальных частот, полученные значения сводим в таблицу 2.2. Полученные значения сравниваем с допустимой погрешностью отклонение фактических частот от стандартных:

Таблица 3.2

Частоты и их отклонения от стандартных значений

№				№
1	0,05	0,051	2	13	0,4	0,411	2,35
2	0,063	0,064	1,6	14	0,5	0,51	2
3	0,075	0,076	1,3	15	0,6	0,607	1,2
4	0,09	0,092	2,2	16	0,7	0,716	2,3
5	0,1	0,101	1	17	0,8	0,787	1,6
6	0,125	0,121	2,2	18	1	1,021	2,1
7	0,15	0,147	2	19	1,2	1,19	0,8
8	0,175	0,178	1,7	20	1,4	1,421	1,5
9	0,2	0,199	0,5	21	1,6	1,601	0,1
10	0,25	0,251	0,4	22	2	1,988	0,6
11	0,3	0,293	2,3	23	2,4	2,373	1,1
12	0,35	0,345	1,4	24	2,8	2,84	1,4

Определяем полную структурную формулу группы.

- число передач в группе, индекс номер группы

- характеристика группы.

Принимаем

Принимаем

Принимаем

Структурная формула:

Строим структурную сетку.

Рисунок 3.1 Структурная сетка привода подач

Строим график частот вращения привода подач.

Для этого определяем количество интервалов lg ц, пересекаемых лучом, изображающих передачу.

Аналогично определяем для всех передач привода подач.

Уравнение кинематического баланса быстрого хода

Таблица 3.3

Количество интервалов lg ц, пересекаемых лучом, изображающих передачу

№	i	y	№	i	y
1	60/60	0	8	37/31	1
2	30/25	1	9	40/28	2
3	25/45	-3	10	25/30	-1
4	60/86	-2	11	32/23	2
5	86/40	4	12	19/32	-4
6	28/28	0	13	30/21	2
7	34/34	0	14	19/39	-6

Рисунок 3.2 График частот вращения привода подач

Размещено на http://www.allbest.ru/

Заключение

В данном курсовом проекте на основе исходного токарно-венторезного станка 16К20 мы модернизировали привод главного движения. Подобрав вместо на основе исходного токарно-венторезного станка 16К20 мы односкоростного двигателя 2-х скоростной. Рассчитали пары зубчатых колёс. Разработали кинематику коробки скоростей. Таким образом, в ходе выполнения курсового проекта закрепили теоретические знания, ознакомились со специальной технической литературой, научились самостоятельно рассчитывать и проектировать узлы станков.



Список используемых источников

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т1. М.: Машиностроение, 1979.

2. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф. М.: Энергоиздат, 1982. 504с.

3. Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных приспособлений. Курсовое проектирование. Мн.: Выш.шк., 1991. 382 с.

4. Справочник технолога-машиностроителя. Т1. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985.

5. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных ВТУЗов / Под ред. В.Э. Пуша. М.: Машиностроение, 1985.

Размещено на Allbest.ru

...