Особенности станочного оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Определение основных характеристик станка

1.1 Предварительное определение мощности

1.2 Диапозон частот регулирования чисел оборотов

2. Кинематический расчет

2.1 Расчет коробки скоростей

2.2 Расчет коробки подач

3. Динамический расчет привода скоростей

3.1 Выбор расчетной схемы

3.2 Определение расчетных частот вращения валов и расчетных моментов

3.3 Расчет зубчатых колес

4. Выбор подшипников

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Создание современных, точных и высокопроизводительных металлорежущих станков обуславливает повышенные требования к их основным узлам. В частности, к приводам главного движения и подач предъявляются требования: по увеличению жёсткости, повышению точности вращения валов, шпиндельных узлов. Станки должны обеспечивать возможность высокопроизводительного изготовления без ручной последующей доводки деталей, удовлетворяющих современным непрерывно возрастающим требованиям к точности.

Знание станочного оборудования, его особенностей и возможностей является необходимым условием для формирования грамотного и творческого инженера-технолога, способного предложить прогрессивные способы производства изделий машиностроительной отрасли



1. Определение основных характеристик станка

1.1 Предварительное определение мощности

В качестве прототипа выбираю токарно - винторезный станок 1К62.

Эффективная мощность двигателя главного движения Nэ = 4,5кВт

1.2 Диапозон частот регулирования чисел оборотов

где - наибольшее число оборотов шпинделя, об/мин;

- наименьшее число оборотов шпинделя, об/мин.



2. Кинематический расчет

2.1 Расчет коробки скоростей

Определение знаменателя геометрического ряда

Ряд скоростей об/мин: 2000; 1600; 1250; 1000; 800; 630; 500; 400; 315; 250; 200; 160; 125; 100; 80; 63.

Выбор структуры привода

Zn = 16 = 2[1] · 2[2] ·( 2[4] + 2[4])

Рис 2.1. Структурная сетка привода скоростей



Рис 2.2. График скоростей

Рис 2.3. Кинематическая схема привода скоростей

Расчет числа зубьев

; .

; .

; .

.

;



Наименьшее общее кратное К = 5·3·3·2 = 90.

Принимаем Е = 1.

Передача I-II 45:45 40:50

Передача II-III 40:50 30:60

Передача III- IV 30:60

Передача III -V 60:30 40:50

Передача IV-V 35:55 18:72

Определение отклонений действительных чисел оборотов от номинальных

Дmax = ± 2,6%

Таблица 2.1.

Уравнение кинематического баланса	nн	Д, %
n1= 1450 · 125/145 · 40/50 · 30/60 · 30/60 · 18/72= 63,3	63	0,4
n2= 1450 · 125/145 · 45/45 · 30/60 · 30/60 · 18/72= 79	80	1,25
n3=1450 · 125/145 · 40/50 · 40/50 · 30/60 · 18/72= 98,5	100	1,52
n4= 1450 · 125/145 · 45/45 · 40/50 · 30/60 · 18/72=125	125	0
n5= 1450 · 125/145 · 40/50 · 30/60 · 30/60 · 35/55= 159,09	160	0,56
n6= 1450 · 125/145 · 45/45 · 30/60 · 30/60 · 35/55= 198,86	200	0,57
n7=1450 · 125/145 · 40/50 · 40/50 · 30/60 · 35/55= 248	250	0,81
n8= 1450 · 125/145 · 45/45 · 40/50 · 30/60 · 35/55=318,18	315	1
n9= 1450 · 125/145 · 40/50 · 30/60 · 40/50 = 400	400	0
n10= 1450 · 125/145 · 45/45 · 30/60 · 40/50 = 500	500	0
n11= 1450 · 125/145 · 40/50 · 40/50 · 40/50 = 640	630	1,58
n12= 1450 · 125/145 · 45/45 · 40/50 · 40/50 =800	800	0
n13=1450 · 125/145 · 40/50 · 30/60 · 60/30 = 1000	1000	0
n14=1450 · 125/145 · 45/45 · 30/60 · 60/30 = 1250	1250	0
n15=1450 · 125/145 · 40/50 · 40/50 · 60/30 = 1600	1600	0
n16= 1450 · 125/145 · 45/45 · 40/50 · 60/30 = 2000	2000	0



2.2 Расчет коробки подач

Для метрической резьбы:

№ ступени	Множительные передачи	Zk
	1	2	3	4
	iм1=iмin	iм2=2iм1	iм3=2iм2	iм4=2iм3
1 2 3 4 5 6	1 - 1,25 - 1,5 1,75	2 - 2,5 - 3 3,5	4 4,5 5 5,5 6 (7)	8 - 10 - 12 -	32 36 40 44 48 56

Для дюймовой резьбы:

№ ступени	Множительные передачи	Zk
	1	2	3	4
	iм1=1	iм2=iм1	iм3=iм2	iм1=iм3
1 2 3 4 5 6	16 18 20 - 24 28	8 9 10 11 12 14	4 4,5 5 - 6 7	2 - 2,5 - 3 3,5	32 36 40 42 48 56

Рис 2.5. Кинематическая схема привода подач



Расчет числа зубьев

Уравнение кинематического баланса при нарезании метрических резьб:

1об. шп.•

Уравнение кинематического баланса при нарезании дюймовых резьб:

1об. шп.•

Передаточные отношения постоянных передач

?

принимаем равными 1, тогда:

для метрических резьб

для дюймовой резьбы

Для метрической резьбы t=1мм, zk=32;

Для дюймовой резьбы np=24, zk=48.

• , откуда

; =

=.



3. Динамический расчет привода скоростей

3.1 Выбор расчетной схемы

Рис 3.1. Расчетная схема привода скоростей

?

з = з1·з2·з3·…·зк = 0,84

3.2 Определение расчетных частот вращения валов и расчетных моментов

Вал I: n = 1250 об/мин Mk = 399,6 кгс·см

Вал II: n = 1250 об/мин Mk = 386,1 кгс·см

Вал III: n = 630 об/мин Mk = 740,5 кгс·см

Вал IV: n = 315 об/мин Mk = 1447 кгс·см

Вал V: n = 200 об/мин Мк = 2212 кгс·см



3.3 Расчет зубчатых колес

Передача I-II:

Колесо II: материал - Сталь 45. Термообработка - закалка по профилю

Коэффициент долговечности:

Модуль:

Шестерня I: материал - Сталь 45. Термообработка - улучшение

Коэффициент долговечности:

Модуль:

Принимаю модуль 3 мм.

Параметры колеса и шестерни:

dд = m · z = 3 · 45 = 135 мм

D = dд + 2m = 135 + 6 = 141 мм

b = ш · m = 10 · 3 = 30 мм

Окружная скорость:

Kv = 0,45

Проверка по касательным напряжениям:

Передача II-III:

Колесо III: материал - Сталь 40Х. Термообработка - улучшение

Коэффициент долговечности:

Модуль:

Шестерня II: материал - Сталь 40Х. Термообработка - цементация и закалка.

Коэффициент долговечности:



Модуль:

Принимаю модуль 3 мм.

Параметры колеса:

dд = m · z = 3 · 60 = 180 мм

D = dд + 2m = 180 + 6 = 186 мм

b = ш · m = 10 · 3 = 30 мм

Параметры шестерни:

dд = m · z = 3 · 30 = 90 мм

D = dд + 2m = 90 + 6 = 96 мм

b = ш · m = 10 · 3 = 30 мм

Окружная скорость:

Kv = 0,56

Проверка по напряжениям изгиба:



Передача III-IV:

Колесо IV: материал - Сталь 40Х. Термообработка - закалка по профилю

Коэффициент долговечности:

Модуль:

Шестерня III: материал - Сталь 40Х. Термообработка - закалка по профилю

Коэффициент долговечности:

Модуль:

Принимаю модуль 3 мм.

Параметры колеса:



dд = m · z = 3 · 60 = 180 мм

D = dд + 2m = 180 + 6 = 186 мм

b = ш · m = 10 · 3 = 30 мм

Параметры шестерни:

dд = m · z = 3 · 30 = 90 мм

D = dд + 2m = 90 + 6 = 96 мм

b = ш · m = 10 · 3 = 30 мм

Окружная скорость:

Kv = 0,71

Проверка по напряжениям изгиба:

Передача IV-V:

Колесо V : материал - Сталь 40Х. Термообработка - закалка по профилю

Коэффициент долговечности:

Модуль:



Шестерня IV: материал - Сталь 40Х. Термообработка - закалка по профилю

Коэффициент долговечности:

Модуль:

Принимаю модуль 3 мм.

Параметры колеса:

dд = m · z = 3 · 55 = 165 мм

D = dд + 2m = 165 + 6 = 171 мм

b = ш · m = 10 · 3 = 30 мм

Параметры шестерни:

dд = m · z = 3 · 35 = 105 мм

D = dд + 2m = 105 + 6 = 111 мм

b = ш · m = 10 · 3 = 30 мм

Окружная скорость:



Kv = 0,8

Проверка по напряжениям изгиба:

Передача III-IV:

Колесо V: материал - Сталь 18ХГТ. Термообработка - цементация и закалка

Коэффициент долговечности:

Модуль:

Шестерня III: материал - Сталь 18ХГТ. Термообработка - цементация и закалка

Коэффициент долговечности:

Модуль:



Принимаю модуль 3 мм.

Параметры колеса: станок скорость вал подшипник

dд = m · z = 3 · 50 = 150 мм

D = dд + 2m = 150 + 6 = 156 мм

b = ш · m = 10 · 3 = 30 мм

Параметры шестерни:

dд = m · z = 3 · 40 = 120 мм

D = dд + 2m = 120 + 6 = 126 мм

b = ш · m = 10 · 3 = 30 мм

Окружная скорость:

Kv = 0,62

Проверка по касательным напряжениям:

3.4 Расчет валов

ВалI:



Рассчитываю силы, действующие от колес:

P1 = 2Mк/D = 2 · 3,99/0,141 = 56,68 кгс

Т1 = P · tg(б + с) = 56,68· tg(20 +3) = 21,4 кгс

Определяю реакции в опорах А и В:

RAx = -14,5 кгс

RAy = -38 кгс

RBx = 7 кгс

RBy = 17,4 кгс

Определяю изгибающие моменты в сечении 1:

Mиx = -4,68 кгс·м

Mиy = -1,68 кгс·м

Максимальный момент Ми = 4,7 кгс·м

Нахожу отношение крутящего момента к изгибному моменту:

Mк /Ми = 3,99/4,7 = 0,84

По найденному соотношению определяю диаметр вала d = 0,0202 м

Материал вала принимаю сталь 45 нормализованную.

Проверяю вал на прочность:

Вал II:

Рассчитываю силы, действующие от колес:

P2 = 56,68 кгс

Т2 = 21,4 кгс

P?2 = 2Mк/D = 2 · 3,86/0,096 = 80,4 кгс

Т2 = P · tg(б + с) = 80,4· tg(20 +3) = 30,3 кгс

Определяю реакции в опорах А и В:

RAx = 6,05 кгс

RAy = 16,09 кгс

RBx = -39,7 кгс

RBy = -14,95 кгс

Определяю изгибающие моменты в сечениях 1 и 2:

M1x = 0,71 кгс·м

M1y = 2 кгс·м

M2x = -1,46 кгс·м

M2y = -3,89 кгс·м

Самое опасное сечение - сечение 2. Максимальный момент Ми= 4,15 кгс·м

Нахожу отношение крутящего момента к изгибному моменту:

Mк /Ми = 3,86/4,15 = 0,97

По найденному соотношению определяю диаметр вала d = 0,0202 м

Материал вала принимаю сталь 45 нормализованную.

Проверяю вал на прочность:

Вал III:

Рассчитываю силы, действующие от колес:

P3 = 80,4 кгс

Т3 = 30,3 кгс

P?3 = 2Mк/D = 2 · 7,4/0,090 = 164 кгс

Т?3 = P · tg(б + с) = 164 · tg(20 +3) = 62 кгс

Определяю реакции в опорах А и В:

RAx =- 3,82 кгс

RAy = -10,64 кгс

RBx = 96,1 кгс

RBy = 254 кгс

Определяю изгибающие моменты в сечениях 1 и 2:

M1x = -0,99 кгс·м

M1y = -2,76 кгс·м

M2x = 6,72 кгс·м

M2y = 17,78 кгс·м

Самое опасное сечение - сечение 2. Максимальный момент Ми = 19 кгс·м

Нахожу отношение крутящего момента к изгибному моменту:



Mк /Ми = 7,4/19= 0,4

По найденному соотношению определяю диаметр вала d = 0,0230 м

Материал вала принимаю сталь 45 улучшенную.

Проверяю вал на прочность:

Вал IV:

Рассчитываю силы, действующие от колес:

P4 = 164 кгс

Т4 = 62 кгс

P?4 = 2Mк/D = 2 · 19,74/0,105 = 275,6 кгс



Т?4 = P · tg(б + с) = 376 · tg(20 +3) = 117 кгс

Определяю реакции в опорах А и В:

RAx = 133,5 кгс

RAy = 330 кгс

RBx = 45,5 кгс

RBy = 96,2 кгс

Определяю изгибающие моменты в сечениях 1 и 2:

M1x = 5,42 кгс·м

M1y = 10,92 кгс·м

M2x = 13,2 кгс·м

M2y = 20,35 кгс·м

Самое опасное сечение-сечение 2. Изгибающий момент Ми =23,1 кгс•м. Нахожу отношение крутящего момента к изгибному моменту:

Mк /Ми = 14,47/23,1 = 0,6



По найденному соотношению определяю диаметр вала d = 0,0230 м

Материал вала принимаю сталь 40Х улучшенную.

Проверяю вал на прочность:

Вал V:

Рассчитываю силы, действующие от колес:

P = 275,6 кгс

Т5 = 117 кгс

Определяю реакции в опорах А и В:

RAx = 37,84 кгс

RAy = 89,14 кгс



RBx = 79,15 кгс

RBy = 186,4 кгс

Определяю изгибающие моменты в сечениях 1 и 2:

Mиx = 19 кгс·м

Mиy = 40 кгс·м

Самое опасное сечение-сечение 1. Максимальный момент Ми = 44,3 кгс•м

диаметр вала под опоры качения: внешний d=0,070, внутренний d0=0,030.

Материал вала принимаю сталь 40Х закаленная.

Проверяю вал на прочность:



4. Выбор подшипников

Вал I: d = 0,020м

1. Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники средней серии 204.

Вал II: d = 0,020м

1. Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники средней серии 204.

Вал III: d = 0,025м

1. Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники средней серии 205.

Вал IV: d = 0,025м

1. Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники средней серии 205.

Вал V: d = 0,70м

1. Предварительно назначаем роликовые радиально-упорные подшипники 3007114А ГОСТ 27365-87



Заключение

В курсовом проекте предложена кинематическая схема токарно-карусельного станка, с детальной проработкой коробки скоростей. Детальная проработка коробки скоростей включает в себя расчет зубчатых колес, расчет валов, а также выбор стандартных конструктивных элементов.



Список используемой литературы

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1,2,3. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2008.

2. Атлас конструкций: Учеб. Пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов в 2-х ч. Ч.1,2./Под ред. Д.Н. Решетова - 5-е изд., переработ. и доп. М.: Машиностроение, 2012.

3. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Ч.1,2./Под ред. В.Д. Мягкова. - 5-е изд., переработ. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 2008.

4. Чернин И.М. Расчеты деталей машин. Минск, «Вышэйш. школа», 2014 - 592 с., с ил.

5. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Металлорежущие станки» (кинематический расчёт). Новочеркасск 2014-50с.

6. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Металлорежущие станки» (динамический расчёт). Новочеркасск 2008-31с.

Размещено на Allbest.ru

...