Кинематический расчет привода главного движения станка модели ВМ127М

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ижевский государственный технический университет

Кафедра АМО

Практическое задание по дисциплине

«Расчет и конструирование станков»

На тему: «Кинематический расчет привода главного движения станка мод. ВМ127М»

Выполнил: студент группы 7-34-2у Шайдиянова Э.З.

Проверил: Батинов И.В.

Ижевск 2007

Содержание

станок привод кинематический зубчатый

Введение

1. Общая часть

1.1 Технологические возможности и технические характеристики станка

2. Конструкторская часть

2.1 Расчет режимов резания

2.2 Кинематический расчет

2.2.1 Расчет числа ступеней привода

2.2.2 Разработка и выбор структурной формулы привода

2.2.3 Построение и оценка структурной сетки

2.2.4 Построение кинематической схемы. Расчет чисел зубьев зубчатых колес

2.2.5 Проверка кинематической схемы привода

2.3 Геометрический и прочностной расчет зубчатых колес

2.4 Прочностной расчет валов

2.5 Подбор подшипников качения по динамической грузоподъемности

2.6 Проверка прочности шпоночных соединений

2.7 Проверка прочности шлицевых соединений

3. Описание схемы электрической принципиальной

4. Описание коробки подач

5. Описание системы смазки

Заключение

Список используемой литературы

Приложения

Введение

Процесс конструирования - это непрерывный процесс творчества, использующий анализ и синтез. Любое изделие до того как появиться таким, каким мы его видим, должно быть сначала создано на бумаге, в чертежах. Изобретательские идеи также редки, как и конструирование изделий, предназначенных для выполнения каких - либо функций принципиально новым способом. Чаще необходима разработка проектов новых объектов производства, строящихся на решениях элементарных задач по известным принципам, но сочетаемых таким образом, что изделие является новым, оригинальным по свойствам и по существу. Качественные характеристики изделия во многом зависят от способностей конструкторов. Проектирование является наиболее ответственным этапом в создании изделия, поскольку на этом этапе определяются его конструктивные формы, техническая характеристика, технический уровень и эксплуатационные данные, проверяется осуществимость самой идеи изделия.

Борьба старого и нового, сочетание науки и искусства, анализа и синтеза, будучи неотделимы друг от друга, проявляются в процессе проектирования одновременно. С самого начала работы мысль конструктора постоянно направлена на поиск новых идей, обладающих наряду с оригинальностью лучшими техническими характеристиками. Проектируя, конструктор обязан сверять свои идеи с прошлыми и существующими разработками. Идеи и разработки должны быть при этом реальными, жизненными, не оторванными от действительности, не прожектерскими. Конструктор при работе над чертежами изделия использует весь свой опыт, знания, интуицию, воображение, имеющиеся патенты и другие материалы, с тем, чтобы создаваемое по его проекту изделие было более производительным, удобным, надежным, дешевым, превосходящим все ранее созданное.

Конструктор, выпуская чертежи, в первую очередь отвечает за определение оптимальных данных (производительность, режим, цикл, точность и т.д.); выбор технологических переходов и операций с учетом стоимости изделия; выполнения требования по качеству, надежности, ремонтоспособности, прогрессивности и т.д.; выполнение технических требований, обеспечивающих нужное качество продукта производства; выбор материалов, способов передачи энергии и законов движения, условий и норм обслуживания, условий эксплуатации и т.д.

Работая над проектами, конструктор приобретает следующие качества:

1) пространственное воображение - возможность мысленно представить изделие, конструктивную форму любых деталей, их относительное расположение и взаимную связь, возможные перемещения, действующие силы, деформации, картину обслуживания изделия.

2) умение комбинировать - быстро создавать мысленные образы пространственного расположения механизмов и связей между ними, сопоставлять различные варианты и выбирать лучшее.

3) систематичность в работе - соблюдение определенной последовательности при выполнении однотипных работ, в систематизации своих знаний, опыта; это обстоятельство положительно сказывается на качестве и производительности труда.

1.Общая часть

1.1 Технологические возможности и технические характеристики станка

Станок фрезерный консольный вертикальный модели ВМ127М предназначен для фрезерования всевозможных деталей из стали чугуна и цветных материалов и сплавов торцевыми концевыми цилиндрическими радиусными и другими фрезами. Масса детали и приспособления до 300 килограмм.

На станке можно обрабатывать вертикальные горизонтальные и наклонные плоскости пазы углы рамки и другие детали.

Техническая характеристика и жесткость станка позволяет полностью использовать возможность быстрорежущего и твердосплавного инструмента.

Станок предназначен для выполнения фрезерных работ в условиях индивидуального и серийного производства.

2. Конструкторская часть

Исходные данные

Тип станка - вертикально фрезерный.

Параметры:

Приведенный диаметр заготовки	dпр	мм	160
Максимальная длина заготовки	Lmax	мм	930
Максимальное количество оборотов	nmax	мин-1	2000
Минимальное количество оборотов	nmin	мин-1	40
Продольная подача максимальная	Sп max	Об/мин	0.77
Продольная подача минимальная	Sп min	Об/мин	0.11
Максимальная глубина резания	tmax	мм	3.0
Количество ступеней оборотов шпинделя	Zn		18
Количество ступеней подач	Zs		9

2.1 Расчет режимов резания

Таблица-1. Технологические возможности и режимы резания.

Материал	технологические операции выполняемые на станке	мин припуск Zmin	режимы резания	сила резания Pz, Н	мощность N кВт
обр-мой заготов.	реж. инстр.			глубина резания	подача S мм/об	скор. рез х м/мин
				tчер	tчист
Углеродистая сталь сталь 40	Т15К6 Т15К6 Р6М5 Р6М5	1. Фрезерование плоскости 2. фрезерование пазов 3. прорезание пазов и отрезание 4. фрезерование шпоночных пазов	6 6 6 6	4 4 4 4	2 2 2 2	0,12 0,06 0,10 0,3	80 70 72 50	300 1350 1300 1260	0,99 1,03 1,00 0,88
Гетерогенные медные сплавы	ВК8 Р6М5 Р6М5 Р6М5	1. фрезерование плоскости 2. фрезерование уступов 3. прорезание пазов и отрезание 4. фрезерование шпоночных пазов	6 6 6 6	4 4 4 4	2 2 2 2	0.14 0.14 0.14 0.14	99 124.4 60 60	185 185 377 377	0.3 0.4 0.18 0.18
СЧ40	Р6М5 Р6М5 Р6М5	1. фрезерование плоскости 2. фрезерование уступов и пазов 3. прорезание пазов и отрезание	6 6 6	4 4 4	2 2 2	0.20 0.20 0.20	143 30.18 20	322 363 363	0.8 0.2 0.2
Медные сплавы БрА9Ж4	Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5	1. фрезерование плоскости 2. фрезерование уступов 3. прорезание пазов и отрезание 4. фрезерование шпоночных пазов	6 6 6 6	4 4 4 4	2 2 2 2	0.11 0.11 0.11 0.11	137.4 242 218 218	77 487 487 487	0.18 2 1.37 1.37
Алюминиевые сплавы Силумин	Р6М5 Р6М5 Р6М5 Р6М5	1. фрезерование плоскости 2. фрезерование уступов 3. прорезание пазов и отрезание 4. фрезерование шпоночных пазов	6 6 6 6	4 4 4 4	2 2 2 2	0.12 0.12 0.12 0.12	134.4 241.2 217.5 217.5	77 487 487 487	0.18 1.9 2 2

2.2 Кинематический расчет

2.2.1 Расчет числа ступеней привода

Максимальная и минимальная подача:

Диапазон регулирования привода по подаче:

Знаменатель геометрической прогрессии размерного ряда подач:

Число ступеней по подаче:

2.2.2 Разработка и выбор структурной формулы привода

Неполная формула привода:

Полная структурная формула:

С - число вариантов полных форму W - число групп передачk₁,k₂ - число групп передач с одинаковым числом

2.2.3 Построение и оценка структурной сетки

Передач

Построение графического поля.

Определим передаточное отношение в каждой группе передач по формуле:

i = ^u

где - принятый знаменатель ряда чисел оборотов

u - Количество интервалов

2.2.4 Построение кинематической схемы. Расчет чисел зубьев зубчатых колес

Определяем число зубьев передач и диаметры шкивов клиноременной передачи

Расчет чисел зубьев выполняем по стандартной сумме зубьев.

z_вщ = z / 1+(1/^u)

z_вд = z - z_вш

Первая группа передач z = 83

z_1вщ = 83 / 1+1.26^4 = 24 z_1вд = 83 - 24 = 59 i₁^` = 24 / 59 = 0.407

Вторая группа передач z = 54

Z_2вщ = 54/ 1+1.26 = 24 z_1вд = 54 - 24 = 30 i₂^` = 24 / 30 = 0.8

Z_3вщ = 54 / 1+1.26² = 21 z_2вд = 54 - 21 = 33 i₃^` = 21 / 33 = 0.636

Z_4вщ = 54 / 1+1.26³ = 18 z_3вд = 54 - 18 = 36 i₃^` = 18 /36 = 0.5

Третья группа передач z = 58

Z_5вщ = 58 / 1+1.26³ = 20 z_5вд = 58 - 20 = 38 i₅^` = 38 / 20 = 1.9

Z_6вщ = 58 / 1+1.26¹ = 29 z_6вд = 58 - 29 = 29 i₆^` = 29 / 29 = 1

Z_7вщ = 58 / 1+1.26³ = 19 z_7вд = 58 - 19 = 39 i₇^` = 19 /39 = 0.5

Z_8вщ = 58 / 1+1.26⁶ = 12 z_8вд = 58 - 12 = 46 i₈^` = 12 /46 = 0.26

Z_9вщ = 58 / 1+1.26³ = 19 z_9вд = 58 - 19 = 39 i₉^` = 19 /39 = 0.5

Четвертая группа передач z = 78

Z_10вщ = 78/ 1+1.26 = 39 z_1вд = 78 - 39 = 39 i₁₀^` = 39 / 39 = 1

Пятая группа передач z = 63

Z_11вщ = 63/ 1+1.26 = 27 z_11вд = 63 - 27 = 36 i₁₁^` = 27 / 36 = 0.75

Шестая группа передач z = 78

Z_12вщ = 51/ 1+1.26 = 22 z_12вд = 51 - 22 = 29 i₁₂^` = 22 / 29 = 0.75

Седьмая группа передач z = 70

Z_13вщ = 70/2=35 z_13вд = 70 - 35 = 35 i₁₃^` = 35 / 35 = 1

Восьмая группа передач z =34

Z_14вщ = 34/2=17 z_14вд = 34 - 17 = 17 i₁₄^` = 17 / 17 = 1

Девятая группа передач z =36

Z_15вщ = 36/2=18 z_14вд = 36 - 18 = 18 i₁₅^` = 18 / 18 = 1

2.2.5 Проверка кинематической схемы привода

Таблица2. Проверка кинематических цепей

№ пунт	Стандартная частота вращения	Формула частоты вращения	Фактическая частота вращения	Погрешность вращения, %	Допускаемая погрешность, %
1	25		24.9	0.4	2,6
2	31.5		31.7	0.63	2,6
3	40		39.9	0.25	2,6
4	50		51	2	2,6
5	63		64	1.59	2,6
6	80		81	1.25	2,6
7	100		98	2	2,6
8	125		124	0.8	2,6
9	160		156	2.5	2,6
10	200		197	1.5	2,6
11	250		249.9	0.04	2,6
12	315		314	0.3	2,6
13	400		403	0.75	2,6
14	500		510	2	2,6
15	630		640	1.6	2,6
16	800		798	0.25	2,6
17	1000		975	2.4	2,6
18	1250		1225	2	2,6

На основе полученных данных строим кинематическую схему, исходя из условия, что модуль у всех колес совпадает и равен (m=2):

Оценка правильности определения числа зубьев

Выполняется путем сравнения чисел оборотов на каждой ступени с табличным значением. Погрешность вычисления определяем по формуле:

Таким образом, получаем, на всех ступенях относительную погрешность не превышающую предельно допустимую (2.6)

2.3 Геометрический и прочностной расчет зубчатых колес

Для дальнейших расчетов необходимо рассчитать крутящий моменты

На входном валу:

Н•м

где Р1 = Рдв = 3 кВт - мощность двигателя;

n1 = nдв = 1425 об/мин - частота вращения двигателя.

Крутящий момент на промежуточном валу:

= 47.4 Н•м

где U=1,26 - передаточное число;

?м = 0,98 - КПД зубчатой муфты;

?п = 0,99 - КПД пары подшипников.

Крутящий момент на промежуточных валах:

Н•м.

Н•м.

Н•м

Крутящий момент на входном валу:

Н•м.

Расчет зубчатой передачи.

Материал для шестерни назначаем сталь 40ХН, для колеса - сталь 40Х. Для прямозубой передачи принимаем поверхностную закалку до твердости HRC = 50 ед. для шестерни с целью использования головочного эффекта для получения более высоко нагрузочной способности. Для колеса назначается термическая обработка - улучшение до твердости HB 320. В соответствии с выбранными материалами и поверхностной твердостью главным расчетным критерием является контактная прочность.

Допускаемое контактное напряжение зубчатого колеса определяем согласно

[]_н2=z_R2z_Vz_N2

где _Hlim -предел контактной выносливости зубчатого колеса при достижении базового числа циклов N_HG.

_H2lim=2HB+70=2320+70=710 Мпа

z_R- коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, z_R=0,95;

z_v- коэффициент, учитывающий окружную скорости, z_v=1 ;

z_N2- коэффициент долговечности;

S₂- коэффициент запаса прочности, s₂=1,3 .

,

Где N_HG2- базовое число циклов зубчатого колеса;

N_HG2=НВ³=320³=32,7710⁶

N_HE2- эквивалентное число циклов зубчатого колеса

;

Где А- коэффициент эквивалентности, a=1;

T - заданный срок службы, t=1012 ч ;

N частота вращения вала, n=800 об/мин

Так как N_HE2 > N_HG2, то принимаем z_N2=1.

Тогда допускаемое контактное напряжение шестерни:

[]_н2=0,9511=518,8 МПа.

По полученным значение межосевого расстояния приводим к стандартному значению из ряда нормальных линейных размеров a_w =58 мм.

Принимаем модуль:

По стандарту принимаем m=2.

По заданному числу зубьев определим делительные диаметры колеса и шестерни промежуточного вала :

мм

мм

мм

Определим диаметры выступов шестерни и колеса:

мм

мм

мм

Определим диаметры впадин шестерни и колеса:

мм

мм

мм

Определим ширину зубчатого колеса по формуле:

Где B- ширина зубчатого колеса, мм ;

a_w- межосевое расстояние, мм ;

_a- коэффициент ширины зубчатого колеса, _а = 0,32.

мм

Определим окружную скорость на колесе:

, м/с

где V- окружная скорость на колесе, м/с;

N- частота вращения вала, n=800 об/мин;

D₁- делительный диаметр шестерни, d₁=78 мм

м/с

Для проверочных расчетов, как по контактной, так и по изгибной прочности определим коэффициенты нагрузки:

;,

Где К_HV и K_FV- коэффициенты внутренней динамической нагрузки

К_HV=1,17; K_FV=1,33;

К_H и K_F- коэффициенты концентрации нагрузки (неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий);

- теоретический коэффициент концентрации нагрузки,=1,04;

- коэффициент, учитывающий влияние приработки,;

N_F- выбирается по отношению рабочей ширины венца к модулю, N_F =0,94.

Тогда

1+(1,04-1)0,5=1,02;

=1,02^0,94=1,019;

К_Н=1,171,02=1,2;

K_F=1,121,33=1,37.

Проведем проверочный расчет по контактным напряжениям и по напряжениям изгиба. Действительные контактные напряжения определяются по формуле:

,

где Z_E- коэффициент материала, Z_E=190;

Z- коэффициент учета сумм длины контактных линий;

- торцевая степень перекрытия;

Z_Н- коэффициент формы сопряженных поверхностей, Z_Н=2,5;

F_t- окружное усилие, Н ;

U-передаточное отношение передачи.

Н;

Таким образом,

МПа.

Расхождение с ранее принятой величиной:

,

что допустимо, т.к. отклонение не превышает 5 %.

Определим рабочие напряжения изгиба:

_F2=,

где -коэффициент формы зуба;

B - ширина зуба, b=13 мм;

m_n- нормальный модуль, m_n=mcos=m1.0=2.0;

X-коэффициент корректировки, х=0;

z_vz_v=z₂cos =43.

= 3.47+

= 3.47+

Таким образом,

_F2= МПа

Допускаемые напряжения изгиба определяются как:

[]_F3=,

где _Flim- предельное напряжение изгиба

_Flim=1,75HB=1,75320=560 Мпа ;

S_F- коэффициент запаса прочности зуба, S_F=2,7 ;

Y_R- коэффициент шероховатости переходной кривой, Y_R=1,0 ;

Y_Х- масштабный фактор

Y_Х=1,03-0,006m=1,03-0,0062,0=1,018 ;

Y_д-коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжения

Y_д=1,082-0,72lg m=1,082-0,72lg2,0=1,082.

Следовательно,

[]_F3=МПа.

Определим действительный коэффициент запаса изгибной прочности:

.

Значение коэффициента усталостной изгибной прочности показывает степень надежности в отношении вероятности поломки зуба. Чем больше этот коэффициент, тем ниже вероятность поломки зуба.

Расчет остальных зубчатых передач проводится аналогичным образом.

2.2 Прочностной расчет валов

Уточненный расчет валов коробки подач

Валы предназначены для поддержания насаженных на них тел вращения и передачи крутящего момента вдоль оси вала.

Расчет валов производится с целью обеспечения их прочности, жесткости и отсутствия недопустимых колебаний. В коробках подач, вследствие сравнительно небольшой частоты вращения валов и небольших расстояний между опорами, расчет на жесткость и колебания обычно не проводят и, таким образом, основным расчетом является прочностной расчет вала.

Для расчета валов и подбора подшипников необходимо вычислить реакции опор и изгибающие моменты, действующие в различных сечениях валов. Эта задача может быть выполнена лишь в том случае, когда будут известны расстояния между плоскостями действия нагрузок и опорами.

Для каждого вала составляются расчетные схемы в соответствии с нагрузками, действующими в зубчатых зацеплениях. При этом вычерчивается схема нагружения вала с изображением векторов сил, действующих на вал со стороны зубчатых передач. В обозначении сил, возникающих в зубчатых зацеплениях, первый индекс обозначает номер колеса, на который действует сила, второй - номер колеса со стороны которого действует сила.

Расчет промежуточного вала 4

Дано:

Т₄ = 185.24 Нм - крутящий момент вала 1;

d _w2 = 48 мм;

d _w5 = 60 мм;

Силы в зацеплении:

- окружная

F_t2-1 = 2ЧT₄ / d _w2 = 2Ч185.24 / 48 = 7745 Н;

F_t5-6 = 2ЧT₁ / d _w5 = 2Ч 185.24 / 60 = 6196 Н;

- радиальная

F_r2-1 = F_t2 Ч tg б_w = 7754 Ч tg 20 = 2819 Н ;

F_r5-6 = F_t5 Ч tg б_w = 6196 Ч tg 20 = 2255 Н ;

F_t2 = F_t2-1 Ч cos 9° - F_r2-1 Ч sin 9° =7745Ч0,987 -2819 Ч0,156 = 456 Н;

F_t5 = F_t5-6 Ч cos 30° - F_r5-6 Ч sin 30° = 6196Ч0,866 - 2255Ч0,5 = 502,9 Н;

F_r2 = F_r2-1 Ч cos 9° + F_t2-1 Ч sin 9° = 2819Ч0,987 + 7745 Ч0,156 = 252,8 Н;

F_r5 = F_r5-6 Ч cos 30° + F_t5-6 Ч sin 30° = 2255 Ч0,866 +2255 Ч0,5 = 600 Н;

Определим опорные реакции в горизонтальной плоскости:

? М_А = 0; - F_t2Ч29 - F_t5Ч53 + R_ВХЧ191 = 0 => R_ВХ = 208,8 Н;

? F = 0; F_t2 + R_АХ - F_t5 + R_ВХ = 0 => R_АХ = -161,8 Н;

Определим опорные реакции в вертикальной плоскости:

? М_А = 0; F_r2-1 Ч29 - F_r5-6 Ч53 + R_ВУЧ191 = 0 => R_ВУ = 128,1 Н;

? F = 0; - F_r2-1 + R_АУ - F_r5-6 + R_ВУ = 0 => R_АУ = 724,7 Н;

Результирующий изгибающий момент:

М_и = = = 24904 Нмм;

М_и = = 33805 Нмм;

Вал скручивается моментом Т = 27,57 Нм только на участке посреди двух колес, что отражено на эпюре крутящих моментов.

Наибольшее значение эквивалентного момента будет под колесом 5:

М_эк = = = 43,62 Нм;

Определим диаметр вала в этом сечении:

;

Примем диаметр вала d = 25 мм.

Последующие валы определяются аналогично предидущиму расчету я не оформляю его так как при расчетах и построения эпюр получаем то же самое значение d = 25 мм.

2.5 Подбор подшипников качения по динамической грузоподъемности

Выбор типа подшипника зависит от его назначения, направления и величины нагрузки, частоты вращения, режима работы, стоимости подшипника, особенностей монтажа. При выборе типа подшипника необходимо сначала рассмотреть возможность применения радиальных однорядных шарикоподшипников как самых дешевых и простых в эксплуатации, также при одинаковых размерах с другими подшипниками они имеют наименьшие потери на трение и допускают наибольшую частоту вращения.

Подшипники подбирают по динамической грузоподъемности при частоте вращения кольца n > 10 об/мин, которая характеризуется коэффициентом динамической грузоподъемности С. Этот коэффициент представляет собой нагрузку, которую может выдержать подшипник без разрушения за 1 млн. оборотов.

Условие подбора подшипников: С_тр ? С,

где С_тр - требуемая динамическая грузоподъемность;

С - динамическая грузоподъемность по ГОСТу;

;

Подбор подшипников для вала 3

Для определения коэффициента динамической грузоподъемности принимаем следующие условия: нагрузка только радиальная, вращается внутреннее кольцо подшипника, рабочая температура подшипника не превышает 100°С, желательная долговечность L_h = 20000 ч (мет), диаметр шейки вала d = 17 мм и d = 20 мм.

Принимаем: k_у= 1,4 (Дунаев, стр84) - коэффициент динамической нагрузки;

k_ф = 1,0 - температурный коэффициент;

V = 1,0 - коэффициент вращения;

n = 710 об/мин;

Р = V Ч F_r Ч k_у Ч k_ф - эквивалентная динамическая нагрузка,

где F_ra = = = 742,5 Н;

F_rв = = = 245 Н;

Р_А = 1,0 Ч 742,5 Ч 1,4 Ч 1,0 = 1039,5 Н;

Р_В = 1,0 Ч 245 Ч 1,4 Ч 1,0 = 343 Н;

;

Выбранные подшипник соответствует требованию

2.6 Проверка прочности шпоночных соединений

Шпонкой, называют деталь, соединяющую вал и ступицу для передачи вращающего момента.

Момент передается с вала на ступицу боковыми гранями шпонки, на которых возникают напряжения смятия, а в продольном сечении шпонки возникают напряжения среза.

Условие прочности соединения на смятие:

? [у_см]

Проверка прочности шпоночных соединений вала 2

1) Для закрепления зубчатого колеса z2

По диаметру вала d = 19 мм принимаем шпонку шириной b = 5 мм, высотой h = 5 мм, t₁ = 3 мм; t₂ = 2,3 мм, рабочую длину шпонки примем l_р = 14 мм.

Допустимые напряжения в зависимости от прочности материалов вала и ступицы и от режима работы выбирают в пределах [у_см] = 60…150 МПа (меньшие значения для чугунных ступиц, большие - для стальных ступиц).

Так как вал I изготовлен из стали 45, то примем [у_см] = 100 МПа;

Проверим прочность соединения на смятие:

? 100 МПа;

Проверка прочности шпоночных соединений вала 3

1) Для закрепления зубчатого колеса

По наружному диаметру ступицы колеса d = 20 мм принимаем шпонку шириной b = 6 мм, высотой h = 6 мм, t₁ = 3,5 мм; t₂ = 2,8 мм, рабочую длину шпонки примем l_р = 40 мм.

2) Для закрепления зубчатого колеса

По наружному диаметру ступицы колеса d = 20 мм принимаем шпонку шириной b = 6 мм, высотой h = 6 мм, t₁ = 3,5 мм; t₂ = 2,8 мм, рабочую длину шпонки примем l_р = 14 мм.

Допустимые напряжения в зависимости от прочности материалов вала и ступицы и от режима работы выбирают в пределах [у_см] = 60…150 МПа (меньшие значения для чугунных ступиц, большие - для стальных ступиц).

Так как вал III изготовлен из стали 45, то примем [у_см] = 100 МПа;

Проверим прочность соединения на смятие:

? 100 МПа;

? 100 МПа;

2.7 Проверка прочности шлицевых соединений

Шлицевые соединения образованы выступами - зубьями на валу, входящими во впадины - пазы в ступице.

Передача крутящих моментов валом осуществляется посредством прямобочных зубчатых (шлицевых) соединений.

Шлицевые соединения могут выходить из строя из-за повреждения рабочих поверхностей шлицев в виде их износа или смятия, излома по основанию шлицев, а также из-за разрушения основных деталей - вала или ступицы.

Принимаем соединение с центрированием по наружному диаметру:

;

Проверка прочности на смятие производится по уравнению:

[у_см],

где Т = 27,57 Нм - расчетный крутящий момент;

К_см = 1,5 - коэффициент неравномерности нагрузки при смятии;

К_д = 1,08 - коэффициент динамичности нагрузки;

Удельный суммарный статистический момент площади рабочих поверхностей соединения относительно вала:

Z = 0,5 Ч d_ср Ч h Ч z

где d_ср = 25,5 мм - средний диаметр соединения;

h = 4,96 мм - рабочая высота шлицев с учетом вычета размера фасок;

z = 6 - число шлицев;

Допустимое напряжение смятия:

[у_см] = у_т / n

где у_т = 280 МПа - предел текучести для стали 45;

n = 1,25 - запас прочности;

l = 83 мм - рабочая длина соединения;

;

[у_см] = 280 / 1,25 = 224 МПа => условие выполняется.

Расчет других валов производиться аналогичным способом и соответствуют условию так как все валы принимаются одним диаметром.

3. Описание схемы электрической принципиальной

Система питания.

Источник питания - трехфазная сеть переменного тока, напряжением 380* 10%, частотой 50 Гц. Напряжение вторичных источников:

а)переменного тока - 24В, 110В;

б)постоянного тока - 56В.

Работа составных частей электрооборудования.

Работа станка в наладочном режиме.

Зажим инструмента.

Для зажима инструмента необходимо тумблер SA3 (на боковом пульте) ycтановить в положение "Зажим" и удерживать рукой. При этом срабатывает пускатель КМ4 который подает напряжение на двигатель механизма зажима инструментаМ4. Идет зажим инструмента. Прощелкивание муфты в механизме зажима свидетельствует об окончание зажима инструмента. Микровыключатель SQ10 своими контактами включает пускатель К5.1 который становится на самопитание, отключает двигатель М4 и подготовит цепь пуска двигателя шпинделя.

Разжим инструмента: тумблер SA3 установить в положение "Разжим" удерживать рукой. При этом срабатывают пускатели КМ5Л. Пускатель КМ5.3 подает напряжение на двигатель М4. Идет отжим инструмента. Окончание отжим инструмента контролируется визуально.^ч

Примечание:

Во избежание получения травм при разжиме инструмента пуск шпинделя блокируется замыкающими контактами К5;

При вращающемся шпинделе разжим инструмента заблокирован размыкающими контактами К5 в цепи включения двигателя М4;

При зажиме и разжиме инструмента, с целью исключения проворачивания шпинделя, необходимо установить низкую скорость оборотов шпинделя (не выше 400 об/мин);

Включение шпинделя.

Для включения шпинделя необходимо нажать кнопку SB7, включаются пускатель КМ1и реле времени КТ1 и КТ2 Пускатель КМ1 подает напряжение 380В на двигатель М1, a КТ2 своими замыкающими контактами блокирует выключатель SB7.

Выключение и торможение шпинделя.

Дея выключения шпинделя необходимо нажать кнопку SB4. отключаются пускателем КМ1 и реле времени КТ1, КТ2. Через 1,2 с включится пускатель К2 который своими замыкающими контактами включит динамическое торможение шпинделя. Через 5.6 с замыкающие контакты реле времени КТ2 выключают пускатель КТ2 а К2 соответственно отключит динамическое торможение шпинделя.

Включение насоса охлаждения.

Насос охлаждения включается переключателем Q§2. 380В подается на двигатель

М2 при включенном шпинделе.

Аварийное выключение станка.

При аварии на станке нажать кнопку SB1 (SB2), которая отключает 110В в цепях управления станка.

Примечание. Для повторного включения станка необходимо:

1. кнопку SB1 (SB2) установить в исходное положение;

2. произвести зажим инструмента.

Импульсное включение.

Для облегчения переключения скоростей шпинделя и подачи предусмотрено импульсное включение двигателя шпинделя Мl кнопкой SB5, двигателя подачи МЗ выключает SQ3.

Электропривод подач.

Электропривод подач представляет собой электромеханическую систему. Включения и отключение подачи осуществляется рукоятками, которые имеют три фиксированных положения, а также выключателями SQ6, SQ8 для продольной; SQS, SQ7 для вертикальной или поперечной подачи.

Быстрый ход подачи происходит при нажатия кнопки SВ9, включается пускатель К3 и электромагнит быстрого хода УА. На станке электрической блокировкой исключается возможность одновременного включения продольной и поперечной или вертикальной подачи.

Регулировка пели торможения шпинделя.

Регулировка цепи торможения производится после замены или ремонта реле времени КТ1иКТ2, а также в случае, когда временные характеристики цепи торможения не соответствуют указанным.

Для проведения регулировки необходимо:

подать питание на станок;

включить шпиндель.

Одновременно с выключателем шпинделя включить секундомер и остановить его при срабатывании К2. Если зафиксированное время превышает 1 сек., повернуть регулятор реле времени KT1 по часовой стрелке. Повторить включение и выключение шпинделя, добиваясь включения пускателя К2 через 1 сек. Если пускатель К2срабатывает менее , чем 1 сек. после отключения шпинделя тогда регулятор КТ1 повернуть против часовой стрелки. Регулировку реле КТ2 проводить аналогично КТ1. выключить шпиндель станка одновременно с нажатием кнопки SB4 запустить секундомер и остановить его после остановки шпинделя. Зафиксированное время не должно быть более 6 секунд.

4. Описание коробки подач

Коробка подач обеспечивает получение рабочих подач и быстрых перемещений стола салазок и консоли.

Получаемая в результате переключение блоков скорости вращения передаются в ходовой вал 7 через шариковую и предохранительную муфту, кулачковую муфту 15 и втулку 16, соединяющую шпонкой с кулачковой муфтой 15 и выходным валом 7

При перегрузке механизма подач шарики, находящиеся в контакте с отверстиями кулачковой втулки, сжимают пружины и выходят из контакта. При этом зубчатое колесо проскальзывает относительно кулачковой втулки и рабочая подача прекращается. Быстрое вращение передается от электродвигателя, минуя коробку подач, зубчатому колесу, которое сидит на хвостовике корпуса фрикциона и имеет, таким образом, постоянное число оборотов. При монтаже необходимо проверить затяжку гайки . Корпус фрикционной муфты должен свободно вращаться между зубчатым колесом и упорным подшипником.

Диски фрикциона через один связаны с корпусом фрикциона, который постоянно вращается, и втулкой, которая в свою очередь соединена шпонкой с выходным валом .

При нажатии кулачковой муфты на торец втулки и далее на гайку диски и сжимаются и передают быстрое вращение выходному валу и зубчатому колесу.

При регулировании предохранительной муфты снимается крышка и вывертывается пробка I

На место пробки вставляется стальной стержень так, чтобы конец его вошел в одно из отверстий на наружной поверхности гайки , которая застопоривается. Плоским стержнем через окно крышки повертывается за зубья зубчатое колесо . После регулировки гайка обязательно контрится от самопроизвольного отворачивания стопором.

Регулирование считается правильным, если при встречном фрезеровании цилиндрической фрезой удается фрезеровать чугун марки СЧ15 при следующих параметрах:

Диаметр фрезы, мм200

Число зубьев……………… 14

Ширина фрезерования, мм 150

Глубина фрезерования, мм… 6

Число оборотов шпинделя в минуту… 63

Продольная подача по лимбу, мм/мин 500

При этих режимах муфта может периодически прищелкивать.

Регулирование зазора между дисками фрикциона производится гайкой, которая от самопроизвольного перемещения заперта фиксатором.

Механизм переключения подач.

Для предотвращения смещения диска 1 в осевом направлении валик 9 запирается во включенном положении шариком 4 и втулкой 8. Попадая в кольцевую проточку валика 7, шарики освобождают от фиксации валик 9 при нажиме на кнопку 6.

Фиксация поворота диска переключения 1 осуществляется шариком 2 через фрикционную втулку 5, связанную шпонкой с валиком 9.

Регулирование усилия фиксации поворота диска переключения производится резьбовой пробкой 3.

Смазка коробки подач осуществляется разбрызгиванием масла, поступающего из системы смазки консоли. Кроме этого, в нижней части плати-ка консоли имеется отверстие (сверление в нагнетательную полость насоса смазки), через которое смазка поступает к маслораспределителю коробки подач.

От маслораспределителя отводятся две трубки: на глазок контроля работы насоса и для смазки подшипников. Непосредственно через маслораспределитель масло подается на смазку подшипников фрикционной муфты.

Для достижения плотности стыка коробки подач и консоли разрешается установка коробки подач, кроме прокладки, на бензиноупорную смазку БУ ГОСТ 7I71-78, если прокладка не обеспечивает достаточной герметичности.

Механизм включения продольной подачи осуществляет включение кулачковой муфты продольного хода, а также включение, выключение и реверсирование электродвигателя подач.

Рукоятка жестко соединена с осью и поворачивает рычаг , по криволинейной поверхности которого в процессе переключения катится ролик. При нейтральном положении рычага ролик находится в средней впадине, при включенном в одной из боковых впадин.

Движение ролика через рычаг передается штоку, через зубчатое колесо ведущей кулачковую муфту.

Пружина, регулируемая пробкой, постоянно нажимает на шток. Пружина обеспечивает возможность включения рукоятки при попадании зуба на зуб кулачковой муфты. Регулирование пружины производится винтом при помощи ключа который вставляется через отверстие пробки. Чрезмерное сжатие пружины ослабляет действие пружины . На одной оси с рычагом сидит другой рычаг, который служит для включения кулачковой муфты кулачком прикрепленным к тяге.

Включение и реверсирование электра двигателя подач производится конечными выключателями. Отключение двигателя происходит после выключения кулачковой муфты.

На ступице рукоятки продольного хода имеются выступы, на которые воздействуют кулачки ограничения продольного хода.

При снятой крышке можно проверить работу контактов конечных выключателей и при необходимости очистить их от пригара.

5. Описание системы смазки

Система смазки консоли включает в себя плунжерный насос золотниковый распределитель, маслораспределитель и отходящие от него трубки, подающие масло к подшипникам, зубчатым колесам, винтам поперечного и вертикального перемещения. Плунжерный насос смазки консоли, коробки подач, механизмов узла "стол - салазки" засасывает масло через сетку фильтра из масляной ванны и подает его по трубке к золотниковому распределителю.

От золотникового распределителя отводятся трубки для смазки вертикальных направляющих консоли, на штуцер гибкого шланга смазки узла "стол - салазки" и к маслораспределителю консоли. Производительность насоса около 1 л/мин.

При нажиме кнопки доступ масла к маслораспределителю перекрывается и оно от насоса поступает соответственно на вертикальные направляющие консоли или для смазки узла "стол - салазки".

Смазка на вертикальный винт поступает через отверстия в зубчатом колесе и в самом винте.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта мы получили практические навыки по проектированию отдельных узлов станка.

Основанием для разработки конструкции коробок скоростей является кинематическая схема станка и предварительные расчеты. При кинематическом расчете определяют числа зубьев колес. При прочностных расчетах определяют модули зубчатых колес, диаметры валов. При конструировании коробок выполняют чертежи развертки по валам и свертки. По чертежу свертки определяют контуры и поперечные размеры коробки скоростей в данном сечении.

Шпиндельный узел является основным ответственным узлом станка, от которого зависит качество обработки.

Системы управления механизмами станков имеют большое значение для нормальной работы станка. Производительность, удобство обслуживания, надежность работы и утомляемость станочника зависят от того, как удачно разработана система управления. Поэтому проектированию систем управления должно быть уделено серьезное внимание. К системам управления предъявляют требования безопасности, быстроты управления, легкости и удобства манипулирования, точности системы управления.

При разработке конструкции станка необходимо уделять особое внимание вопросам смазки трущихся поверхностей. В металлорежущих станках подлежат смазыванию подшипники, направляющие, зубчатые и цепные передачи, муфты и шарнирные соединения и др. Смазка способствует уменьшению трения, потерь энергии, износа и нагрева трущихся поверхностей, увеличению долговечности станка, плавности и бесшумности работы передач, повышению КПД, длительному сохранению точности.

Список используемых источников

1. Косилова А.Г. и Мещерякова Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. Том2 -М.: Машиностроение, 1985.

2. Ицкович Г.М. и др. Курсовое проектирование деталей машин. -М.: Машиностроение, 1970.

3. Детали машин. Примеры и задачи. /Под общей редакцией С.Н.Ничипорчика -М.: Высшая школа, 1981.

4. Дунаев П.Ф. Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. -М.: Высшая школа, 1985.

5. Гузенков П.Г. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1975.

Приложение 1

Спецификация

	Обозначение	Наименование
		Сборочные единицы
1		Корпус
2		Шариковая муфта	1
3		Фрикционная муфта	1
4		Гайка	1
5		Гайка	1
6		Блок колес	1
7		Блок колес	1
8		Регулировочное колес	1
9		Червяк	1
		Детали
10		Вал	1
11		Шлицевый вал	1
12		Шлицевый вал	1
13		Шлицевый вал	1
14		Шлицевый вал	1
15		Втулка	1
16		Втулка	1
17		Втулка	1
18		Втулка	1
19		Втулка	1
20		Втулка	1
21		Втулка	1
22		Стакан	1
23		Стакан	1
24		Стакан	1
25		Упор	1
26		Сквозной вал	1
27		Разделительная втулка	1
28		Масленка	1
29		Масленка	1
30		Ступень	1
		Стандартные изделия
31		Болт М12-6g ГОСТ7796-70	4
32		Винт М6-6gГОСТ 11738-84	3
33		Гайка М12-6Н.5 ГОСТ 15521	4
34		Гайка М20 ГОСТ 11871-88	3
35		Двигатель АИР132М4 У3	1
36		Подшипник 204 ГОСТ8338-77	2
37		Подшипник 205 ГОСТ8338-77	1
38		Подшипник 305 ГОСТ8338-77	1
39		Подшипник 305 ГОСТ8338-77	1
40		Подшипник 8105 ГОСТ7872-89	2
41		Подшипник 8105 ГОСТ7872-89	1
42		Подшипник 8112ГОСТ7872-89	2
43		Подшипник 4024107 ГОСТ4657-71	4
44		Подшипник 942 ГОСТ4060-78	2
45		Стопорное кольцо ГОСТ 13941-86	7
46		Шайба стопорное ГОСТ 11872-89	3
47		Шайба 20.08.05 ГОСТ11187-89	4
48		Шайба 7019-0623 ГОСТ14734-69	3
49		Шпонка 5*5*29ГОСТ23360-78	1
50		Шпонка 6*6*20ГОСТ23360	1
51		Шпонка 6*6*57ГОСТ23360	1
52		Шпонка 6*6*60ГОСТ23360	1
53		Штифт 6*28ГОСТ9464-79	1

Размещено на Allbest.ru

...