Металлорежущие станки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Машиностроение является основой научно-технического прогресса в различных отраслях народного хозяйства. Непрерывное совершенствование и развитие машиностроения связано с прогрессом станкостроения, т. к., металлообрабатывающие станки вместе с другими видами технологического оборудования обеспечивают изготовление любых новых видов машин.

Совершенствование современных станков должно обеспечивать повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений при соответствующем повышении мощности привода главного движения. Исключительное значение приобретает повышение надёжности станков за счёт насыщения их средствами контроля и измерения, а так же выделения в станки систем диагностирования.

Современные металлообрабатывающие станки обеспечивают высокую точность и качество поверхности обработанных деталей. Ответственные поверхности наиболее важных деталей машин и приборов обрабатывают на станках с погрешностью в долях микрометров, а шероховатость поверхности не превышает сотых долей микрометра.

Раздел 1. Определение основных технических характеристик станка

Основными техническими характеристиками для токарных станков:

1. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом D;

2. Число ступеней частот вращения шпинделя z;

3. Предельные и , а также промежуточные частоты вращения шпинделя;

4. Мощность привода главного движения.

1.1 Расчёт и обоснование режимов резания

1. Начинаем расчёт с определения предельных расчётных диаметров обрабатываемых заготовок для токарных станков: мм. Для токарных станков рекомендуется следующее соотношение между наибольшим и наименьшим расчётными:

(1)

2. Предельная глубина резания при точении:

мм.;

мм.

3. Предельные значения подач принимаем: для углеродистой стали:

(2)

4. Максимальная скорость резания для токарных станков определяется при точении с наименьшей глубиной резания и наименьшей подачей:



Где:

;

;

;

.

Где:

= 290 м/мин.

= 12 м/мин.

1.2 Определение частот вращения

1. Предельная частота вращения шпинделя определяется по формулам:



2. Диапазон регулирования коробки скоростей определён, как отношение предельных частот вращения шпинделя:

3. Знаменатель геометрического ряда частот вращения шпинделя определён по формуле:

Принимаем стандартные значения

4. Промежуточная частота вращения определяется следующим образом:

1.3 Определение силы резания и эффективных мощностей

1. Для токарных станков максимальная осевая сила P_z и момент резания M соответствуют точению с наибольшей подачей:

Для углеродистой стали:

Для чернового точения:

.

Для чистового точения:

.

2. Мощность резания для токарных станков определяется по формуле:

Мощность резания для чернового точения:

(кВт).

Мощность резания для чистового точения:

(кВт).

Раздел 2. Кинематический расчёт

Структурные сетки используют для отсеивания непригодных вариантов по предельно-допустимым значениям передаточных отношений для зубчатых передач.

В приводе главного движения принимаем: .

Коробки скоростей проектируются на основании структурной формулы, которая определяет его конструктивный и кинематический вариант.

Структурная формула в общем виде имеет вид:

Где:

z - общее число ступеней множительного механизма.

- число передач в группе.

- характеристика групп.

При графическом изображении множительного механизма характеристика “x” означает число интервалов между соседними лучами, изображающими передачи данной группы.

Полный диапазон регулирования групповой передачи зависит от характеристики “x” и числа передач , т. е.:

Показатель степени означает количество интервалов между соседними лучами изображающей передачи данной группы.

2.1 Оптимальный вариант

Устанавливаем, главное изменение диапазонов регулирования при переходе от группы к группе, является структурная формула:

Выбранный вариант множительного механизма обеспечивает наибольшую простоту.

Наименьшее количество передач и групп, оптимальные радиальные и осевые размеры.

2.1.1 Структурная сетка

Построение ведётся в полулогарифмических координатах:

- N валов множительного механизма;

- lgn.

2.1.2 Оптимальный вариант структурной сетки

Выбираем из условия, что для последней переборной группы: .

1-ый вариант:

условие выполняется.

2-ой вариант:

условие выполняется.

Оптимальным выбираем 1-ый вариант.

2.2 Построение графика частоты вращения

График частот вращения строим из условия оптимальных передаточных отношений и его допустимых значений, т. е., чтобы показатель “m”(число интервалов на которое поднимается или опускается луч, изображающий соответствующую передачу на графике частот вращения) не превышая допустимых значений при для повышения скоростей и для понижающих скоростей.

2.3 Определение передаточных отношений и чисел зубьев колёс

2.3.1 Определяем передаточные отношения

Используя график частот вращения в соответствии с числом интервалов перекрываемых лучом, определяем число зубьев колёс передач табличным методом. По таблицам определяем число зубьев ведомого колеса при передаточном отношении в соответствии с подобранной суммой зубьев .

Исходя из условий контактности передач величину и наименьшее число зубьев в приводах главного движения ограничивают в пределах . Выбранные значения заносим в табл.

Таблица:

Передаточное отношение
Формула
Численное значение	1	0,79	1,26	0,79	0,5	1	0,4	1	0,25	1	0,25
Зубчатые передачи
Число зубьев
Фактическое перед. отнош.	1	0,8	1,25	0,8	0,5	1	0,4	1	0,25	1	0,25

Раздел 3. Расчёт крутящих моментов

3.1 Вращения

При определении крутящих моментов на валах коробки скоростей универсальных станков расчётная частота вращения шпинделя принимается не , а рассчитывается для токарных станков по формуле:

Где:

R_n - диапазон регулирования частот вращения.

Стандартное значение .

Крутящий момент на валу электродвигателя привода при номинальной мощности определяется по формуле:

Где:

N_э - мощность электродвигателя, кВт;

n_э - частота вращения электродвигателя, об/мин.

.

Для определения крутящих моментов на валах привода главного движения используется формула:

Где:

N_э - мощность электродвигателя, кВт;

n_эj - КПД участка цепи от двигателя до данного вала;

n_j - частота вращения вала, об/мин.

Крутящий момент на шпинделе, соответствующей расчётной частоте, принимается в качестве наибольшего и равен:

Крутящий момент на валу электродвигателя равен: .

Крутящий момент на правом валу равен:

.

Крутящий момент на 3 валу равен:

.

Крутящий момент на 4 валу равен:

.

Крутящий момент на 5 валу равен:

.

Раздел 4. Расчёт зубчатых передач

4.1 Выбор материала и термообработки зубчатых колёс

Выбираем для изготовления колёс и шестерен материал сталь 40Х со следующими механическими характеристиками:

а) назначаем термообработку - улучшение;

б) .

Расчёт ведём для зубчатой пары:

4.2 Определение допустимых напряжений

Определяем базовые пределы контактной выносливости по формуле:

Допускаемые контактные напряжения определяем по формуле:

Где:

- базовый предел контактной выносливости;

S_h = 11 - коэффициент безопасности

K_HL - коэффициент долговечности.

Определяем контактные допускаемые контактные напряжения изгиба:

Тогда:

4.3 Проектировочный расчёт

4.3.1 Определяем ориентировочные значения диаметра нормальной окружности для шестерни

(мм).

4.3.2 Определяем модуль из расчёта на контактную выносливость

4.3.3 Определяем модуль из расчёта на изгибную выносливость

(мм).

4.4 Проверочный расчёт

4.4.1 Определить расчётное контактное напряжение по формуле

Где:

;

б=20;

.

Где:

;

;

;

;

;

.

4.4.2 Определяем расчётное напряжение изгиба зубьев

Раздел 5. Расчёт валов привода станка

5.1 Проектировочный расчёт валов

В результате проектировочного расчёта определяем ориентировочные значения диаметров валов.

Этот расчёт ведётся только на кручение по известному крутящему моменту, передаваемому валом.

Диаметр выходного конца вала или промежуточного вала под шестерней определяется по формуле:

Где:

10-20 - допускаемое напряжение на кручение для шестерни;

20-25 - допускаемое напряжение на кручение для выходного конца вала.

Принимаем 30 мм.

5.2 Проверочный расчёт на статическую прочность

Расчёт валов коробки скоростей имеет специфические особенности, обусловленные конструктивным и кинематическим их исполнением. Для составления расчётной схемы необходимо иметь поперечное расположение валов, на которые устанавливаются положения зацепления зубчатых колёс, направления сил в зацеплении.

Расчёт производят для 6-го вала по расчётной цепи:

Радиальные силы:



Плоскость YZ:

Изгибающие моменты.

Плоскость XZ.

M₃y = -Rx₁Чl = -0,173Ч90 = -184Hм

M₄y = Rx₂Чl₃ = 0.57Ч145 = 955Нм

Плоскость YZ:

M₃x = Ry₁Чl₁ = 0.663Ч90 = 690Нм; M₄x = -Ry₂Чl₃ = -0,067Ч145 = -115Нм

Эквивалентный момент для сечения с большим изгибающим моментом:

=

Диаметр вала в рассчитанном сечении:

5.3 Расчёт на усталостную прочность

Материал вала - сталь 45.

Термообработка - улучшение.

Предел прочности: д_В = 750МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба кручения касательных напряжений: .

Кд = 1;

Кф = 1;

е_д = 0.76;

е_ф = 0,65;

в = 0,95;

д_х = д_u;

д_м = 0;

ш_д =0,2;

ш_ф = 0,1.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

д_-1 = = 322 (5)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:



Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Запас сопротивления усталости:

5.4 Расчёт вала на жёсткость

Прогибы и узлы поворота в вертикальной плоскости.

Момент инерции:

Учитывая, что прогиб в местах посадки подшипников равен нулю (f = 0), можно записать:



Угол поворота в месте посадки подшипников:

Угол поворота в месте посадки зубчатых колес:

Прогиб в точках 3 и 4;

ЕIf₃ = ии

и

и

Раздел 6. Охрана труда

Безопасность труда на станке 1М63 достигается соответствуя требованиям ГОСТ 12.2.009-80, СТ СЭВ 578-77, СТ СЭВ 539-77, СТ СЭВ 500-77.

Требования безопасности труда при эксплуатации станка учитывается соответствующими разделами:

1. Для обслуживающего персонала:

Персонал, допущенный в установленном на предприятии порядке к работе на станке а так же к его наладке и ремонту обязан:

1.1 Получить инструктаж по Т.Б., в соответствии с заводскими инструктажами, разработанными на основании руководства по эксплуатации и типовых инструкций по охране труда.

1.2 Ознакомиться с общими правилами эксплуатации и ремонта станка и указаниями по Т.Б., которые содержатся в руководстве по эксплуатации электрооборудования.

1.3 Чистку и регулировку механизмов станка проводить при полной остановке и отключении станка от энергопотребителей.

2. При транспортировке и установке станка:

2.1 При монтаже, демонтаже и ремонте и ремонте для надёжного закрепления и безопасности перемещения станка следует использовать специальные рем. болты и другие устройства, предусмотренные конструкцией станка. Грузоподъёмные устройства следует выбирать с учётом указанных в разделе.

2.2 При расконсервировании станка следует руководствоваться Т.Б. по ГОСТ 2014-78.

3. При подготовке станка к работе:

3.1 Проверить исправность кнопочных и тормозных устройств.

3.2 Проверить исправность системы смазки и системы охлаждения.

4. При работе станка:

4.1 Режимы резания должны соответствовать руководству по эксплуатации.

4.2 При отсутствии подачи масла на контрольный глазок немедленно остановить станок.

4.3 Не рекомендуется переключать скорости и подачи на ходу, т. к., это может привести к выходу из строя зубчатых колёс.

Заключение

В данном проекте разработан привод главного движения станка модели 1М63, так же имеется смазка станка, инструктаж по охране труда, технике безопасности и т. д. станкостроение токарный металлообрабатывающий

Литература

1. В.И. Глубокий: «Металлорежущие станки и промышленные работы» Мн. 1984 г.

2. Справочник технолога - машиностроителя, под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, Машиностроение 1985 г.

3. Ф.Д. Релин: «Металлические материалы» Мн. Высшая школа 1987 г.

4. А.И. Кочергин: «Конструирование и расчёт металлорежущих станков и станочных комплексов» Мн. Высшая школа 1991 г.

5. С.А. Чернавский: «Курсовое проектирование деталей машин» 1979 г.

6. В. Пуш: «Металлорежущие станки», 1986 г.

Размещено на Allbest.ru

...