Проектирование коробки скоростей станка 16К20

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Проектирование коробки скоростей станка 16К20



Введение

Станок предназначен для выполнения разнообразных токарных работ:

- нарезания правой и левой метрической, дюймовой, одно и многозаходных резьб с нормальным и увеличенным шагом;

- нарезания торцовой резьбы и т. д.

Станок 16К20 - базовая модель, изготовляемая с расстоянием между центрами 710, 1000, 1400 и 2000 мм.

На ее основе выпускают несколько модификаций: станок 16К20Г с выемкой в станине, 16К25 облегченного типа для обработки заготовок диаметром 500 мм., над направляющими станины, 16К20П повышенного класса точности, 16К20ФЗ с программным управлением и различные специализированные станки, налаженные на обработку конкретных деталей по чертежам заказчиков.

Станок 16К20 имеет широкие технологические возможности, на нем можно обрабатывать детали как из незакаленной, так и закаленной стали, а также из труднообрабатываемых материалов.

При использовании литого основания, образующего со станиной рамную конструкцию, возросла жесткость упругой системы станка, что позволило увеличить виброустойчивость станка и точность обработки. В качестве шпиндельных опор применены подшипники особо высокой точности. Поэтому станок имеет повышенную жесткость шпиндельного узла и общую жесткость конструкции.

Таблица 1:



1. Кинематика станка 16К20

Обрабатываемую заготовку закрепляют в кулачковом патроне, установленном на переднем конце шпинделя. Если заготовка длинная, то ее устанавливают в центрах передней и задней бабок.

При работе станка обрабатываемая заготовка вместе со шпинделем совершает непрерывное вращательное движение. Это движение является главным рабочим движением.

Резец закрепляется в резцедержателе суппорта и имеет во время работы продольное и поперечное перемещение, которое является движением подачи.

Главное движение. Главным движением в станке является вращение шпинделя, которое он получает от электродвигателя через клиноременную передачу со шкивами и коробку скоростей.

На приемном валу установлена двусторонняя фрикционная муфта. Для получения прямого вращения шпинделя муфту смещают влево, и привод вращения осуществляется по цепи. От вала вращение можно передать через перебор на шпинделе.

Переключая блоки колес, можно получить 12 вариантов зацепления колес при передаче вращения с вала IV непосредственно на шпиндель и 12 вариантов - при передаче вращения через перебор.

Реверсирование шпинделя выполняют перемещением муфты вправо. Тогда вращение с вала II на вал III передается через зубчатые колеса и последний получает обратное вращение. Практически шпиндель имеет только 22 частоты вращения, так как значения 500 и 630 оборотов в минуту повторяются дважды.

Движение подачи. Механизм подачи сообщает движение суппорту по четырем кинематическим цепям: винторезной, продольной и поперечной подачи, быстрого перемещения. Вращение валу VIII от шпинделя V передается через зубчатые колеса 20-32, а при нарезании резьбы с увеличенным шагом от шпинделя V через звено увеличения шага.

С вала VIII движение передается через реверсивный механизм с колесами на вал IX, далее через сменные колеса на входной вал Х коробки подач. Переключение муфт, а также перестановкой блочных зубчатых осуществляются различные комбинации соединения колес коробки подач.

От входного вала XV коробки подач вращения может быть сообщено ходовым винтам.

Винторезная цепь. При нарезании резьбы подача суппорта осуществляется от ходового винта через маточную гайку, закрепленную в фартуке. Необходимый шаг резьбы можно получить переключением зубчатых колес и муфт в коробке подач или установкой сменных колес на гитаре. В последнем случае муфтами и механизм коробки подач отключается. Для предупреждения поломок при случайных перегрузках служит муфта.

Продольная и поперечная подачи суппорта. Для передачи движения механизму фартука служит ходовой вал XVI. По нему вдоль шпоночного ваза скользит зубчатое колесо, передающее вращение при включенной.

Для получения подачи суппорта и его реверсирования включают одну из кулачковых муфт. Тогда вращение от вала XVII передается зубчатыми колесами валу XVIII и далее реечному колесу, которое, перекатываясь по неподвижно связанной со станиной станка рейке, осуществляет продольное перемещение суппорта.

Поперечная подача и реверсирование осуществляются включением муфт. В этом случае от вала XVII через передачи вращение передается винту, который сообщает движение поперечной каретке суппорта.



2. Кинематический расчет привода главного движения множительной структуры

Определяем диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя:

2.1 Структурная сетка

Количество чисел оборотов шпинделя:



Составляем структурную формулу для коробки скоростей со сложенной структурой:

Где:

x - знаменатель группы.

2.2 Частоты скоростей привода главного движения



3. Расчет клиноременной передачи

Бесконечные клиновые резинотканевые приводные ремни изготавливают тканевыми и шнуровыми. При малых диаметрах шкивов, а также при высоких скоростях следует применять шнуровые ремни, при сравнительно больших диаметрах шкивов - тканевые.

Шкивы должны быть изготовлены из материалов, обеспечивающих выполнение требуемых размеров и работу шкивов в условиях эксплуатации (наличие механических усилий, нагрев, истирание). На рабочих поверхностях канавок шкивов не должно быть прироста, пузырей, царапин и вмятин после механической обработки.

По ГОСТ 20893-75 выбираем шкивы D1 = 180, или D2 = 125, обеспечивающие передаточное отношение ip = 0,7.

Мощность передаваемой передачи:

Мощность передаваемой передачи:

Где:

z = 5 - количество ремней;

k1 = 0,98 - коэффициент зависящий от угла обхвата.

Угол обхвата ремнем шкива, при работе на двух шкивах вычисляется по формуле:



Где:

k2 = 1 - коэффициент, учитывающий характер и режим работы;

N0 = 3,16 кВт - мощность, передаваемая одним ремнем.

Наименьшее межосевое расстояние:

Наибольшее межосевое расстояние:

Межосевое расстояние при двух шкивах:

Где:

dр.б. - расчетный диаметр большого шкива.

По выбранному ориентировочному межосевому расстоянию определяем расчетную длину ремня:

Далее определяем окончательное межосевое расстояние:



Определяем скорость ремня:

Для компенсации возможных отклонений длины ремня от номинала, вытяжки его в процессе эксплуатации, а также для свободного надевания новых ремней при конструировании передачи должна быть предусмотрена регулировка межцентрового расстояния шкивов в сторону уменьшения на 2% при длине ремня L до 2 метров и на 1% при длине ремня свыше 2 метров и в сторону увеличения на 5.5% от L.



4. Расчет режимов резания

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Так как материал заготовки СЧ40 (отливка с коркой), l = 800 мм., НВ = 210, то выбираем резец ВК6: r = 1 мм., f = 1 мм., толщина пластинки с = 4 мм., сечение державки резца 25 * 25 мм.

Скорость резания v, м/мин: при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по эмпирической формуле:

Коэффициент kv является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки kмv, состояния поверхности kпv, материала инструмента kиv.

Сила резания.

Силу резания принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную Pz, радиальную Py, и осевую Px).

При наружном продольном и поперечном точении, растачивании, отрезании, резании пазов и фасонном точении эти составляющие рассчитывают по формуле:



Таблица 2:

Мощность резания рассчитывают по формуле:



5. Определение передаточных отношений

Передаточные отношения определяем по графику чисел оборотов:



6. Определение числа зубьев зубчатых колес

Число зубьев колес группы передач обусловлено межосевым расстоянием А, которое должно быть одинаковым для всех передач одной группы, и передаточным отношением, выраженным в форме:

Где:

a, b, c, d… - целые числа.

Модули зацепления в пределах одной группы чаще всего одинаковы. Следовательно, сумма зубьев:

Исходя из условия компактности передач, величину SZ и наименьшее число зубьев zmin в приводах главного движения ограничивают в пределах:

Sz < 120;

zmin = 20.

Где:

z1, z2, z3, z4... - целые числа.

Это условие выполнимо, если Sz, наименьшее кратное сумм. a + b, также c + d…

Для облегчения расчетов разработаны специальные таблицы, дальнейший выбор количества зубьев будем проводить по ним.

Таблица 3. - Количество зубьев зубчатых колес:



Точность кинематических расчетов должна гарантировать отклонение расчетных частот вращения шпинделя от теоретических в пределах допуска.

Для этого достаточно, чтобы относительная величина отклонения общего передаточного отношения кинематической цепи привода не выходило за пределы:



7. Определение фактических оборотов шпинделя

7.1 Определение отклонения фактических оборотов от стандартных

Допустимые отклонения:



Расчет показал, что отклонения фактических оборотов не превышают допустимый процент.

7.2 Определение минимально допустимых межцентровых расстояний валов

В связи с тем, что в конструкции станка-прототипа 3-й и 5-й валы соосны, необходимо, чтобы межцентровые расстояния между 3-м валом и шпинделем было равно межцентровому расстоянию между 5-м валом и шпинделем. Также необходимо, чтобы такое же условие выполнялось для межцентровых расстояний 3-го, 5-го и 4-го валов. Между 1-м и 2-м валами:



7.3 Определение делительных диаметров зубчатых колес



8. Расчет наибольших скоростей вращения колес и выбор степени точности их изготовления



9. Определение мощности и крутящего момента на шпинделе в зависимости от заданных режимов резания

Принимаем обороты nд = 80 об/мин.

технологический станок привод



Список использованной литературы

1. Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя», т. 1, 2. - 5-е издание - М.: «Машиностроение», 1980.

2. Проников А.С. «Расчет и конструирование металлорежущих станков» - 2-е издание - «Высшая школа», 1968.

3. Чернов Н.Н. «Металлорежущие станки» - М.: «Машиностроение», 1965.

4. «Обработка металлов резанием. Справочник технолога» - 3-е издание, под ред. Г.А. Монахова - М.: «Машиностроение», 1974.

5. «Обработка металлов резанием: Справочник технолога» - А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др. - М.: «Машиностроение», 1988.

6. «Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках», 1-е издание - М.: «Машиностроение», 1974.

7. П.Ф. Дунаев «Конструирование узлов и деталей машин» - 2-е издание - М.: «Высшая школа», 1978.

8. В.Н. Кудрявцев «Детали машин» - Л.: «Машиностроение», 1980.

9. Методические указания по курсовому проектированию «Металлорежущие станки» В.А. Бурков - Л.: «Завод-ВТУЗ», 1976.

10. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Детали машин» А.А. Янсон - С-Пб: «ПИМаш», 2001.

11. Методические указания к расчетно-графической работе «Расчет и проектирование вала» А.А. Янсон - Л.: «Завод-ВТУЗ», 1984.

12. Методические указания к лабораторным работам «Резание материалов» Р.Н. Битюков, В.Н. Крутов, Д.А. Упатов - С-Пб: «ПИМаш», 2001.

13. Паспорт станка модели 16К20.

Размещено на Allbest.ru

...