Долбильный станок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

Средняя скорость рабочего хода V_{р ср} = 25 м/мин;

Коэффициент обратного хода к_ср = 1,55;

Ход ползуна: Н_mах = 0,16 м;

Н_min = 0,055 м;

Массы звеньев: m₃ = 18 кг;

m₅ = 33 кг;

Модули колес коробки m_кор = 4.5;

Усилие резаньем Рр= 8000 Н

Синтез и кинематика схемы основного механизма

Для расчета и построения кинематической схемы основного механизма, скоростей и ускорений ведомого звена надо иметь в виду следующее:

- время рабочего и обратного ходов долбяка (штосселя)

tp = мин; tх = мин;

- коэффициент увеличения скорости обратного хода

Кср = ; мин

м/мин

- время одного оборота кривошипного диска (к.д.)

мин

- частоты вращения кривошипного диска

n_кд.min = = = 93,75 (мин^-1);

n_кд.mах = = = 276 (мин^-1);

- угол

- вычисляем

(м);

l_н = 1.15•l3 = 1.15•240 = 372(мм) = 0,372 (м);

мм

После всех предыдущих расчетов принимаем удобные нам масштабные коэффициенты:

- Коэффициент для плана механизма K_l = 0,002 ;

- Коэффициент для плана скоростей K_V = 0,01 ;

- Коэффициент для плана ускорений K_a = 0,1 ;

План скоростей

1-е положение

V_B = V_A + V_BA

V_B = V_OВ + V_BО3

Pvb = 64,6 мм; V_B = Pvb•K_V = 64,6•0,01 = 0,646 (м/с);

V_C = V_B• =0,646 • = 0.427 (м/с); Pvc = = 42.7(мм);

Pvd = 41.3 мм; V_D = Pvd•Kv = 0.413 (м/с);

2-е положение

V_B = V_A + V_BA

V_B = V_OВ + V_BО3

Pvb = 92.5 мм; V_B = Pvb•K_V = 92.5•0,01 = 0,925 (м/с);

V_C = V_B• =0,925 • = 0.593 (м/с); Pvc = = 59,3 (мм);

Pvd = 54.6 мм; V_D = Pvd•Kv = 0,546 (м/с);

3-е положение

V_B = V_A + V_BA

V_B = V_OВ + V_BО3

Pvb = 91.4 мм; V_B = Pvb•K_V = 91.4•0,01 = 0,914 (м/с);

V_C = V_B• =0,914 • = 0,57 (м/с); Pvc = = 57.3 (мм);

Pvd = 59мм; V_D = Pvd•Kv = 0.59 (м/с);

4-е положение

V_B = V_A + V_BA

V_B = V_OВ + V_BО3

Pvb = 81.6 мм; V_B = Pvb•K_V = 81.6•0,01 = 0.816 (м/с);

V_C = V_B• =0,816 • = 0.55 (м/с); Pvc = = 55.3 (мм);

Pvd = 55.1 мм; V_D = Pvd•Kv = 0,551 (м/с);

5-е положение

V_B = V_A + V_BA

V_B = V_OВ + V_BО3

Pvb = 10.7 мм; V_B = Pvb•K_V = 10.7•0,01 = 0,107(м/с);

V_C = V_B• =0,107 • = 0,089 (м/с); Pvc = = 8.9 (мм);

Pvd = 7.7 мм; V_D = Pvd•Kv = 0.077 (м/с);

6-е положение

V_B = V_A + V_BA

V_B = V_OВ + V_BО3

Pvb = 94.3 мм; V_B = Pvb•K_V = 94.3•0,01 = 0,943 (м/с);

V_C = V_B• =0,943 • = 1.08 (м/с); Pvc = = 108 (мм);

Pvd = 108 мм; V_D = Pvd•Kv = 0,108 (м/с);

7-е положение

V_B = V_A + V_BA

V_B = V_OВ + V_BО3

Pvb = 64.7 мм; V_B = Pvb•K_V = 64.7•0,01 = 0,647 (м/с);

V_C = V_B• =0,647 • = 0,672 (м/с); Pvc = = 67.2 (мм);

Pvd = 100 мм; V_D = Pvd•Kv = 1 (м/с);

0-е положение

V_B = V_A + V_BA

V_B = V_OВ + V_BО3

V_C = V_B =V_D=0 (м/с)

План ускорений:

1-е положение

a_B = a_O3 + a_BO3ⁿ + a_BO3^ф ;

a_B = a_A +a_BA^k + a_BA ^ф ;

w₃ = = = 2,1(с^-1); V_BA = (a b)•K_V = 76,3•0,01 = 0.763 (м/с);

a_BA^k = 2• w₃•V_BA = 2•2,1•0.763 = 3,2 (м/с²);

a?b?? = = = 32 (мм);

a_BO3ⁿ = = V_B • w₃ = 0.763•2.1 = 1.1 (м/с²)

Pab??? == 11 (мм); Pab?= 44(мм);

Pac? = = 44*0.66=29.04 (мм); a_c = Pac?•Ка = 29.04.1•0,1 = 2.9 (м/с²)

Pad? = 32.09 (мм); a_D = Pad•Ка = 32.09•0.1 = 3.2 (м/с²);

2-е положение

a_B = a_O3 + a_BO3ⁿ + a_BO3^ф ;

a_B = a_A +a_BA^k + a_BA ^ф ;

w₃ = = = 2.3 (с^-1); V_BA = (a b)•K_V = 20.3•0,01 = 0.203 (м/с);

a_BA^k = 2• w₃•V_BA = 2•2.3•0.239 = 1.33 (м/с²);

a?b?? = = = 13.3 (мм);

a_BO3ⁿ = = V_B • w₃ = 0.99•2.46 = 2.1 (м/с²)

Pab??? = =21 (мм); Pab?= 24.3(мм);

Pac? = = =14.3 (мм); a_c = Pac?•Ка = 14.3•0,1 = 1.43 (м/с²)

Pad = 7.7 (мм); a_D = Pad•Ка = 7.7•0,1 = 0.77 (м/с²);

3-е положение

a_B = a_O3 + a_BO3ⁿ + a_BO3^ф ;

a_B = a_A +a_BA^k + a_BA ^ф ;

w₃ = = = 2.27 (с^-1); V_BA = (a b)•K_V = 32 •0,01 = 0.32 (м/с);

a_BA^k = 2• w₃•V_BA = 2•2.27•0.32 = 1.45 (м/с²);

a?b?? = = = 14.5 (мм);

a_BO3ⁿ = = V_B • w₃ = 0.914•2.27 = 2.08 (м/с²)

Pab??? = =20.8 (мм); Pab?= 27.4(мм);

Pac? = = =16.4 (мм); a_c = Pac?•Ка = 16.4•0,1 = 1.64(м/с²)

Pad = 12 (мм); a_D = Pad•Ка = 12•0,1 = 1.2 (м/с²);

4-е положение

a_B = a_O3 + a_BO3ⁿ + a_BO3^ф ;

a_B = a_A +a_BA^k + a_BA ^ф ;

w₃ = = = 1.68 (с^-1); V_BA = (a b)•K_V = 81•0,01 = 0.81 (м/с);

a_BA^k = 2• w₃•V_BA = 2•1.68•0.81 = 2.72 (м/с²);

a?b?? = = = 27.2 (мм);

a_BO3ⁿ = = V_B • w₃ = 0.81•1.68 = 2.1 (м/с²)

Pab??? = =21 (мм); Pab?= 56(мм);

Pac? = = =38.4 (мм); a_c = Pac?•Ка = 38.4•0,1 = 3.84 (м/с²)

Pad? = 38 (мм); a_D = Pad?•Ка = 38•0,1 = 3.8 (м/с²);

5-е положение

a_B = a_O3 + a_BO3ⁿ + a_BO3^ф ;

a_B = a_A +a_BA^k + a_BA ^ф ;

w₃ = = = 0.37 (с^-1); V_BA = (a b)•K_V = 99.4•0,01 = 0.994 (м/с);

a_BA^k = 2• w₃•V_BA = 2•0.37•0.99 = 0.73 (м/с²);

a?b?? = = = 7.3 (мм);

a_BO3ⁿ = = V_B • w₃ = 0.994•0.37 = 0.03 (м/с²)

Pab??? = =0.3 (мм); Pab?= 106(мм);

Pac? = = =87.9 (мм); a_c = Pac?•Ка = 87.9•0,1 = 8.79 (м/с²)

Pad? = 82.9 (мм); a_D = Pad?•Ка = 82.9•0,1 = 8.2 (м/с²);

6-е положение

a_B = a_O3 + a_BO3ⁿ + a_BO3^ф ;

a_B = a_A +a_BA^k + a_BA ^ф ;

w₃ = = = 4.5 (с^-1); V_BA = (a b)•K_V = 33•0,01 = 0.33 (м/с);

a_BA^k = 2• w₃•V_BA = 2•4.5•0.33 = 3 (м/с²);

a?b?? = = = 30 (мм);

a_BO3ⁿ = = V_B • w₃ = 0.943•4.5 = 4.2 (м/с²)

Pab??? = =42 (мм); Pab?= 75.1(мм);

Pac? = = =86.7 (мм); a_c = Pac?•Ка = 86.7•0,1 = 8.67 (м/с²)

Pad? = 76.7 (мм); a_D = Pad?•Ка = 76.7•0,1 = 7.67 (м/с²);

7-е положение

a_B = a_O3 + a_BO3ⁿ + a_BO3^ф ;

a_B = a_A +a_BA^k + a_BA ^ф ;

w₃ = = = 2.8 (с^-1); V_BA = (a b)•K_V = 76.2•0,01 = 7.62 (м/с);

a_BA^k = 2• w₃•V_BA = 2•2.8•7.62 = 4.2 (м/с²);

a?b?? = = 42 (мм);

a_BO3ⁿ = = V_B • w₃ = 0.647•2.8 = 1.8 (м/с²)

Pab??? = =18 (мм); Pab?= 118(мм);

Pac? = = =123 (мм); a_c = Pac?•Ка = 123•0,1 = 12.3 (м/с²)

Pad? = 122 (мм); a_D = Pad?•Ка = 122•0,1 = 12.2 (м/с²);

0-е положение

a_B = a_O3 + a_BO3ⁿ + a_BO3^ф ;

a_B = a_A +a_BA^k + a_BA ^ф ;

w₃ = = 0 (с^-1);

a_BA^k = 2• w₃•V_BA = 0 (м/с²);

Pab?= 78.2 (мм);

Pac? = = =83.3 (мм); a_c = Pac?•Ка = 8.33 (м/с²)

Pad? = 97.2 (мм); a_D = Pad?•Ка = 97.2•0,1 = 9.72 (м/с²);

Синтез зубчатой передачи привода. Проектирование коробки скоростей

По условию задания, во втором листе проектируется 4-х скоростная, коробка. Поскольку проектируемая коробка содержит 8 колес, то для их определения необходимо составить и решить соответствующую систему уравнений: передаточных отношений. Для составления системы уравнений необходимо следовать следующему порядку расчета:

- Вычисляем время рабочего хода долбяка при максимальном и минимальном ходе:

U_кор.max = = = 10 (мин^-1);

U_кор.min = = = 3.4 (мин^-1);

- Определяем знаменатель геометрической прогрессии при 4-х скоростях.

ц = = = 1.41;

Выбираем значение ц из стандартного ряда чисел, ближайшее к рассчитанному. Ближайший ц по стандарту 1,41.

- Находим ряд скоростей выходного вала коробки:

n₁ = 95 (мин^-1);

n₂ = n₁• ц = 95•1,41 = 133.9 (мин^-1);

n₃ = n₁• ц ² = 95•1,41² = 188.8 (мин^-1);

n₄ = n₁• ц ³ = 95•1,41³ = 266 (мин^-1);

- После этого необходимо высчитать передаточные отношения коробки:

U₁ = = = 10; U₂ = = = 7;

U₃ = = = 5; U₄ = = = 3.6.

Т.к. передаточное отношение ступеней коробки не должно превышать Umax=5,то вводим ременную передачу Uр=2

Тогда:

U₁ = = = 5; U₂ = = = 3.5;

U₃ = = = 2.5; U₄ = = = 1.8.

Для облегчения расчета колесо z₁ с наименьшим числом зубьев принимаем из условия отсутствия подрезания. Это колесо формирует наибольшее передаточное отношение U1 = 4.68,что при внешнем зацеплении колес z₁ и z₂ дает

Принимаем z₁ =16, остальные числа зубьев для двухвальной коробки найдем с помощью формул передаточных отношений и соосности:

Z₂ = z₁•U₁ = 16•5= 80,

- Условия соосности:

z₁ + z₂ = z₃ + z₄;

z₃ + z₄ = z₅ + z₆= z₇ + z₈.

z₁ + z₂ =16 + 80 = 96 z₃ + z₄ = 96 z₅ + z₆ = 96 z₇ + z₈ = 96

- Дополнительные условия:

U₂ = = 3,5, U₃ = = 2,5, U₄ = = 1,8.

Z₃ = = 21 Z₄ = 96- 21=75

Z₅ = = 27 Z₆ = 96- 27=69

Z₇ = = 53 Z₈ = 96- 53=43

D1=100 (мм) - диаметр меньшого шкива

D2=200 (мм) - диаметр большого шкива

- Диаметры начальных окружностей:

d_w7 = m_кор• z₇ = 4.5•53 = 238.5 (мм);

d_{w 8} = m_кор• z₈ = 4.5•43 = 193.5 (мм);

- Диаметры окружностей вершин:

d_a7 = m_кор•(z₇ + 2) = 4.5•(53 + 2) = 247.5 (мм);

d_a8 = m_кор•(z₈ + 2) = 4.5•(43 + 2) = 202.5 (мм);

- Диаметры окружностей впадин:

d_f7 = m_кор•(z₇ - 2,5) = 4.5•(53 - 2,5) = 227.25 (мм);

d_f8 = m_кор•(z₈ - 2,5) = 4.5•(43 - 2,5) = 182.25 (мм);

- Межцентровое расстояние:

a_w = = = 216 (мм).

- Угол зацепления: a = 20⁰

- Окружной шаг: р = р•m_кор = 3,14•4.5 = 14.13 (мм);

- Толщина зуба по начальной окружности:

s = = = 7.07 (мм);

е = = = 1.73

Схему коробки скоростей строим в масштабе 1:5 в левой части второго листа.

Силовой расчет основного механизма

станок долбильный кинематический передача

Цель расчета - определение реакций во всех кинематических парах и уравновешивающих моментов, то есть моментов технологического сопротивления для 8 фиксированных положений.

В левой части 3-го листа размещены план механизма, и планы ускорений каждого положения, которые были перенесены с 1-го листа в масштабе. Также в нижней части листа изображен график рабочей нагрузки усилия резания. Остальная часть листа разделена на 8 частей, в каждую из которых размещены 3 ассуровы группы с плана механизма.

Положение 1

;

Положение 2

;

Положение 3

;

Положение 4

;

Положение 5

;

Положение 6

;

Положение 7

;

Для данного векторного уравнения масштаб на чертеже

Рычаг Жуковского

Два положения (третье и седьмое) проверяем с помощью рычага Жуковского.

Составляем уравнение моментов относительно Pv:

Положение 5

Положение 1

Вычисляем ошибку в расчетах:

•100 = •100 = 0,9 %-

•100 = •100 = 3 %

Ошибка составляет менее 5%, значит расчет выполнен верно.

Подбор электродвигателя и расчет маховых масс

Расчетная частота вращения электродвигателя:

Общее передаточное отношение привода:

Угловая скорость кривошипа:

Общий к.п.д. механизма:

Коэффициент неравномерности:

В результате выполненного кинетостатического расчета построена кривая моментов сил сопротивления . Ординаты середин интервалов кривой моментов сведены в таблицу.

№ интервалов	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-0
МQ = Мур ; Нм	190	391	475,5	442,7	211	-51,5	0.8	16.3

Из условия установившегося движения определяем средний момент сил движущих М_рф как среднее арифметическое

Расчетный приведенный к валу двигателя номинальный момент:

Расчетная номинальная мощность электродвигателя:

Согласно полученному значению N_мр, выбираем по каталогу асинхронный электродвигатель серии 4А общего применения 4А100 6 со следующими основными параметрами: N_Н = 3 кВт; п_С =1000 мин^-1 ();

S_Н = 5,4%; п_Н = п_С(1- S_Н) =1000(1-0,054) = 946мин^-1(щ_Н = 99.4 с^-1)

Момент инерции ротора:

J_д.р = 0,013 кгм²

Средняя скорость вала маховика:

Определяем максимальную избыточную работу.

А _изб.max = F _изб.max •K_M •K_ц;

Пусть для кривой М_ур площадь над линией средних моментов F_max составила 5537.6 мм², тогда:

А _изб.max = F _изб.max •K_M •K_ц;

А _изб.max = 5537.6•1 •0,04 = 213.5Нм

Общий момент инерции механизма:

Момент инерции маховика:

J_мах= J_общ - J _др ² _/4g

кгм²

Примем маховик в виде сплошного диска, тогда основные размеры маховика можно найти по формуле:

где с = 7850 кг/м³ - плотность материала маховика; ш = 0,1;

b = 0,1•0,53 = 0,053.

В качестве материала маховика выбираем сталь, поскольку его окружная скорость превышает 30 м/с:

Выводы

1. Выполнен кинематический расчет основного механизма долбежного станка в восьми положениях. Определены линейные и угловые скорости и ускорения точек и звеньев механизма.

2. Выполнен расчет четырехступенчастой коробки скоростей. Подобраны числа зубьев зубчастых колес. Выполнен синтез зубчастной пары Z7-Z8, определені геометрические размеры и коэффициент перекрытия зацепления Э=8.6.

3. Выполнен в восьми положениях механизма силовой расчет и определены реакции в кинематических парах и уравновешующий момент Мур. В двух положениях механизма расчеты проверенны Рычагом Жуковского, ошибка расчета не привысила 5%.

4. Подобран асинхронный электродвигатель 4А100 со следующими основными параметрами: N_Н = 3 кВт; п_С =1000 мин^-1. 1
Определен момент инерции привода, рассчитан момент инерции моховика и определены его основные размеры: диаметр Dм = 530мм, ширина - b =53мм

Список использованной литературы

1. Коренянко А.С. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Киев: Вища школа, 1970.

2. Раскин Я. М. Атлас схем и примеры выполнения задач анализа и синтеза современных механизмов. Днепропетровск: ДМетИ, 1975.

3. Кожевников С. Н., Раскин Я. М., Конспект лекций по ТММ, ч.1 Днепропетровск: ДМетИ, 1971.

Размещено на Allbest.ru

...