Разработка привода главного движения станка 6Н82

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Исходные данные для разработки привода

1.1 Определение расчётных частот вращения валов привода

1.2 Определение мощности и крутящих моментов на валах привода

2. Расчёт модулей зубчатых передач

2.1 Исходные данные для расчёта модулей

2.2 Результаты расчёта модулей на ЭВМ

3. Разработка эскизной компоновки привода

3.1 Исходные данные для разработки эскизной компоновки

3.2 Перерасчёт чисел зубьев колёс и определение их начальных диаметров

Введение

Современные металлорежущие станки обеспечивают исключительно высокую точность обработанных деталей. Ответственные поверхности наиболее важных деталей машин и приборов обрабатывают на станках с погрешностью в долях микрометров, а шероховатость поверхности при алмазном точении не превышает сотых долей микрометра. Требования к точности в машиностроении постоянно растут, и это, в свою очередь, ставит новые задачи перед прецизионным станкостроением.

В настоящее время и в обозримом будущем потребуется создание новых моделей станков, станочных модулей, гибких производственных систем, поэтому будущие специалисты-станкостроители должны владеть основами конструирования станков и их важнейших узлов. Для успешного применения вычислительной техники при конструировании необходимо хорошо знать содержание процесса проектирования всех видов станочного оборудования, владеть методами его моделирования и оптимизации.

Целью курсовой работы является разработка технического проекта по замене ступенчатого привода главного движения универсального станка на более современный - бесступенчатый - с расширенным диапазоном регулирования частот вращения шпинделя и более скоростной. Это обуславливает и расширение технологических возможностей станка.

1. Исходные данные для разработки привода

цилиндрический привод зубчатый шпиндель

Исходными данными для проектирования являются:

1. Паспорт на станок 6Н82

2. Сборочные чертежи или технические рисунки привода главного движения станка 6Н82

3. Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине ОМП.

4. График частот вращения модернизированного привода с бесступенчатым регулированием, представленный на рис.1, заимствованной из курсовой работы по дисциплине оборудование машиностроительных производств (ОМП).

Рис. 1. График частот вращения шпинделя модернизированного станка модели 6Н82 с бесступенчатым регулированием

5. Кинематическая схема модернизированного привода с бесступенчатым регулированием, представленная на рис. 2 и заимствованная из курсовой работы по дисциплине ОМП.

Рис. 2. Кинематическая схема коробки скоростей модернизированного станка модели 6Н82 с бесступенчатым регулированием

6. Минимальная и максимальная частоты вращения шпинделя базового станка: nmin = 65 об/мин, nmax= 1800 об/мин.

7. Мощность регулируемого электродвигателя привода = 6,25 кВт.

8. Долговечность работы привода Т = 20000 час.

1.1 Определение расчётных частот вращения валов привода

Расчётные частоты вращения валов в бесступенчатых приводах целесообразно определять следующим образом:

1. Определяется опорная частота вращения на последнем валу привода - шпинделе:

,

где nminи nmax - соответственно минимальная и максимальная частота вращения шпинделя базового станка.

nmin = 43,5 об/мин и nmax = 3150об/мин.

Предельные значения опорной частоты составляют:

= = 181,31 об/мин;

Округляем до ближайшего значения стандартного геометрического ряда со знаменателем = 1,26. Используя ряд находим = 160 об/мин.

2. Определяется опорная частота вращения на первом валу электродвигателе , для чего используются значения номинальной частоты вращения двигателя - . С приемлемой для практики точностью можно принимать

- для = 1000 об/мин = 1500 или 1600 об/мин;

- для = 1500 об/мин = 1900 или 2000 об/мин;

- для = 2000 об/мин ? 2000 об/мин;

Для нашего примера при =1000 об/мин принимаем = 1600 об/мин.

3. Найденные значения и отмечаются на рис.1 и соединяются от руки штрихпунктирной (расчётной) линией, которая будет определять необходимые расчётные частоты вращения валов привода.

В нашем случае это = = 1600 об/мин; = 860 об/мин;

=215 об/мин; =215 об/мин; =160 об/мин; =160 об/мин;

1.2 Определение мощности и крутящих моментов на валах привода

Мощность на валах привода определяется произведением:

Pi = ?i

где - КПД участка кинематической цепи до i-вала, подсчитываемый как произведение КПД отдельных элементов, начиная с вала электродвигателя

(

Для определения мощности на валах используется рис. 2 на котором представлены все необходимые кинематические элементы (ремни, подшипники, зубчатые передачи) КПД которых необходимо учитывать при расчёте.

В нашем случае

PI==6,25 кВт.

Мощность на II валу:

где - КПД зубчатой передачи;

- КПД одного подшипника качения, соответственно двух подшипников

В численном виде мощность на II валу:

Мощность на III валу:

,

где - КПД зубчатой передачи;

- КПД подшипника качения.

Мощность на IV валу:

где ; ;

В численном виде мощность на IV валу:

Мощность на V валу:

PV=

- КПД ремённой передачи;

- КПД подшипника качения

Крутящий момент на валах привода определяется по формуле:

где и - мощность и расчётная частота вращения на i-ом валу.

В нашем случае:

Результаты расчётов и сводим в табл. 1.

Таблица 1. Результаты расчётов мощностей и крутящих моментов на валах привода

2. Расчёт модулей зубчатых передач

Расчёт цилиндрических зубчатых колёс (шестерён) заключается в определении требуемого модуля. Для стальных прямозубых колёс модуль определяется по следующим двум формулам:

1) из условия изгибной прочности зубьев:

2) из условия контактной прочности (усталости) поверхностных слоёв зубьев:

Параметры, входящие в формулы подробно расписаны в табл. 2.

Из двух рассчитанных модулей выбирается большее значение.

2.1 Исходные данные для расчёта модулей

Выбор величин параметров, необходимых для расчёта модулей по вышеприведённым формулам производится с помощью указаний табл.2. В нашем случае (см. рис.1) необходимо выполнить расчёт модулей для четырёх зубчатых передач: 24:96; 42:78; 24:96; 71:49; При их расчёте предусмотрена возможность изготовления зубчатых колёс из трёх различных марок сталей, существенно отличающихся друг от друга прочностными свойствами.

Таблица 2. Исходные данные для определения модулей зубчатых колёс

2.2 Результаты расчёта модулей на ЭВМ

Расчёт модулей зубчатых колёс из трёх различных марок сталей производится на персональном компьютере по программе «ШЕСТЕРНЯ» в соответствии с данными табл. 2. Программа расчёта существует в двух версиях.

Версия 1 позволяет после ввода всех исходных данных из табл.2 и расчёта, одновременно выводить на печать для конкретной марки стали значения изгибного (mи)и контактного (mк)модулей.

Версия 2 используется при наличии 64-bit разрядной ОС. Эта версия позволяет выполнять раздельный расчёт mи иmк при вводе соответствующих параметров из табл.2.

Рассчитанные величины модулей сводятся в табл. 3.

Таблица 3. Результаты расчёта модулей на ЭВМ, мм

Из двух модулей mииmк, приведённых в табл. 3 для одной марки стали, выбирается большее значение и округляется до стандартного значения (ГОСТ 19672 - 98, ОСТ 1597) - m= … 2; 2,25; 2,5; 2,75; 3,0; 3,25; 3,5; 3,75; 4,0; 4,25; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 … Стандартные значения модулей также заносятся в табл. 3.

Для изготовления зубчатых колёс в станкостроении обычно используется сталь 40Х. Из табл.3 видно, что значения модулей при ее применении на 25% …35% больше, чем при использовании цементируемых сталей 40ХФА или 12 ХНЗА. При конструировании (прорисовке) привода, для сохранения межцентровых расстояний между валами в базовом корпусе привода, может возникнуть необходимость в использовании модулей зубчатых колёс меньших значений. Это и можно будет осуществить путём изготовления колёс из более прочных сталей вышеуказанных марок.

3. Разработка эскизной компоновки привода

Эскизная компоновка привода или эскизный проект в виде развёртки (рис.3) и свёртки (рис.5) по валам выполняется в масштабе и при дальнейшей детальной проработке трансформируется в технический проект

3.1 Исходные данные для разработки эскизной компоновки

Для разработки компоновки необходимо иметь следующие исходные материалы и данные:

? сборочные чертежи или технические рисунки базового узла;

? паспорт на станок;

? график частот вращения и кинематическую схему бесступенчатого привода (см. рис. 1 и 2);

? расстояния между осями валов в корпусе базового привода;

? результаты расчёта модулей зубчатых колёс.

При разработке компоновочных чертежей исходят из условия, что все элементы проектируемого привода должны разместиться в корпусе базового узла. Должны сохраниться габаритные и присоединительные размеры базового корпуса, расстояния между осями валов и их количество и другие менее значимые элементы.

Типы и размеры подшипников заимствуются из паспорта на станок или берутся со сборочного чертежа. Данные сводятся в табл.4.

Диаметральные размеры валов берутся со сборочного чертежа.

Таблица 4. Типы и размеры подшипников качения на валах привода

Таблица 5. Размеры валов привода

Неуказанные наружные диаметры гладких валов без шлицев принимаются равными d=dш + (4 ?10) мм или определяется методом масштабирования.

Длина валов между подшипниками (L) принимается по сборочному чертежу или определяется методом масштабирования. Результаты заносятся в табл.5.

3.2 Перерасчёт чисел зубьев колёс и определение их начальных диаметров

Найденные на этапе разработки кинематики (см.рис.1.2) числа зубьев колёс привода во многих случаях требуют перерасчёта. Это, в первую очередь, обусловлено необходимость сохранения базовых межцентровых расстояний между валами при условии неизменности ранее рассчитанных передаточных отношений и модулей колёс.

Для этого колеса как одиночных, так и групповых передач часто нарезаются со смещением инструмента, что позволяет не только сохранить базовое расстояния между валами, но и повысить изгибную и контактную прочность зубьев, повысить их износостойкость и уменьшить склонность к заеданию.

Величину смещения инструмента при нарезании определённого колеса привода на данном этапе работы определять не обязательно. Необходимо отменить, что определение этих величин, с учётом целого ряда факторов, весьма трудоёмкий процесс и он обычно реализуется в дальнейшем, при разработке рабочих чертежей колёс. Поэтому, на этапе разработки технического проекта привода достаточно, по упрощённой зависимости, определить суммарные величины смещения для сопрягаемых колёс обеспечивающих неизменность базовых расстояний между валами.

Следует отметить что при корректировке чисел зубьев в групповой передаче (двойной или тройной блок шестерён) суммы зубьев сопрягаемых колёс в рассматриваемой передаче могут быть различными.

Для выполнения перерасчёта чисел зубьев колёс определения их начальных диаметров и величин суммарного смещения инструмента в таб.6 заносятся следующие исходные данные:

1- номера валов рассматриваемых передач (см.рис.2);

2- номера позиций сопрягаемых колёс (см.рис.2);

3- расстояния А между осями валов в базовом приводе (см.рис.2);

4- передаточные отношения I (см.рис.1);

5- расчётные значения модулей m (см.табл.3).

При выборе m из табл.3 следует ориентироваться на ту марку стали, которая позволит назначить модуль, не превышающий по величине модуль в аналогичной передаче базового привода (см. к.р. ОМП, таб.). Это вполне допустимо при модернизации станка и облегчает работу по сохранению неизменными расстояний между валами.

После заполнения в табл.6 исходных данных определяются расчётные параметры зубчатых передач, которые заносятся в эту же таблицу.

Таблица 6. Результаты определения скорректированных чисел зубьев, делительных диаметров колёс и расстояний между осями валов

Размещено на Allbest.ur