Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Курсовой проект - Конструирование модуля главного движения станка с компьютерным управлением - файл Басманов А.С ПЗ.doc


Курсовой проект - Конструирование модуля главного движения станка с компьютерным управлением
скачать (12358.8 kb.)

Доступные файлы (84):

122.xmcd
123.xmcd
1.jpg51kb.17.12.2010 18:18скачать
2.jpg58kb.17.12.2010 18:18скачать
Untitled-1.psd
Басманов А.С ПЗ.doc1348kb.22.11.2010 12:57скачать
вал.jpg30kb.11.12.2010 13:35скачать
валы1.jpg43kb.17.12.2010 18:40скачать
валы2.frw
валы2.jpg51kb.18.12.2010 17:53скачать
валы.bak
валы.frw
валы.jpg55kb.17.12.2010 18:38скачать
второй вариант.jpg93kb.13.11.2010 16:03скачать
двигатель2.jpg55kb.21.11.2010 19:30скачать
двигатель.jpg45kb.14.11.2010 15:54скачать
КММ басманов22 (Basmanov Artem's conflicted copy 2010-12-13).docx1788kb.14.12.2010 02:15скачать
КММ басманов22.docx1821kb.18.12.2010 17:40скачать
КММ басманов2.docx1124kb.09.11.2010 01:31скачать
КММ басманов (Basmanov Artem's conflicted copy 2010-11-01).docx860kb.25.10.2010 00:17скачать
КММ басманов.docx1231kb.13.11.2010 16:05скачать
МаксимКММ.bak
МаксимКММ.cdw
первый вариант.bak
первый вариант.frw
первый вариант.jpg107kb.13.11.2010 15:34скачать
свертка (2).jpg152kb.17.12.2010 18:52скачать
свертка.frw
свертка.jpg116kb.11.12.2010 13:37скачать
сетка.jpg108kb.14.11.2010 15:35скачать
Спецификация11 (2).bak
Спецификация11.bak
Спецификация11 (Basmanov Artem's conflicted copy 2010-12-05).spw
Спецификация11.spw
Спецификация(1).jpg313kb.05.12.2010 16:45скачать
Спецификация (2).bak
Спецификация(2).jpg347kb.05.12.2010 16:45скачать
Спецификация(3).jpg325kb.05.12.2010 16:45скачать
Спецификация(4).jpg312kb.05.12.2010 16:45скачать
Спецификация(5).jpg229kb.05.12.2010 16:45скачать
Спецификация.bak
Спецификация.spw
схема2.jpg116kb.17.12.2010 18:08скачать
схема.jpg188kb.17.12.2010 17:22скачать
Фрагмент12.bak
Фрагмент12.frw
Фрагмент13.bak
Фрагмент13.frw
Фрагмент13.jpg134kb.22.11.2010 10:58скачать
Фрагмент.jpg18kb.21.11.2010 19:24скачать
Чертеж1.bak
Чертеж1.cdw
Чертеж2.cdw
Чертеж3.bak
Чертеж3.cdw
Чертеж4.bak
Чертеж4.cdw
Чертеж5(11).bak
Чертеж5(11).cdw
Чертеж56.cdw
Чертеж5.bak
Чертеж5.cdw
Чертеж6(1).bak
Чертеж6(1).cdw
Чертеж6.bak
Чертеж6.cdw
Чертеж7(1)11.bak
Чертеж7(1)11.cdw
Чертеж7(1).bak
Чертеж7(1).cdw
Чертеж7(2).bak
Чертеж7.bak
Чертеж7.cdw
Чертеж8.bak
Чертеж.bak
Чертеж.cdw
эпюры.bak
эпюры.frw
КММ басманов 18.docx2415kb.23.12.2010 02:27скачать
Спецификация11.spw
Спецификация.spw
Титульный лист.docx32kb.14.12.2010 02:14скачать
Чертеж11.cdw
Чертеж.cdw

содержание
Загрузка...

Басманов А.С ПЗ.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...




Введение


В последнее время к качеству изготовляемой детали предъявляются всё более жесткие требования, поэтому появилась необходимость в автоматизации производства. С появлением автоматизированного производства резко повысилась также производительность труда, и, следовательно, возросли темпы прироста выпуска продукции.

Основу автоматизации производства составляют станки с числовым программным управлением (ЧПУ), робототехнические комплексы (РТК), автоматизированные транспортно-складские системы (АТСС) и гибкие производственные системы (ГПС).

Для современного этапа развития машиностроения характерен быстрый рост выпуска новых видов продукции. В условиях жесткой конкуренции это требует значительного сокращения цикла технической подготовки производства. В связи с этим наряду с решением проблем автоматизации определяющее значение приобретают задачи обеспечения гибкости производственных систем, способных оперативно перестраиваться на выпуск новой продукции. Мехатронные станочные системы (МСС), как станки с компьютерным управлением, являются более гибкими по сравнению с обычными станками с ЧПУ и позволяют в более короткие сроки переналадить производство на выпуск новой продукции. Модульное проектирование позволяет повысить технологические возможности станков и снизить себестоимость их изготовления.


^ 1. Анализ конструкции обрабатываемых деталей, уточнение маршрутной и операционной технологии изготовления детали – представителя


В качестве детали для проектирования мехатронной станочной системы выбрана деталь типа «Диск», изготавливаемая на заводе ОАО «Стерлитамак М.Т.Е.».




Рисунок 1. Чертёж детали - представитель


Деталь изготавливается из стали 45. Материал имеет следующие характеристики (ГОСТ 1412-85):

- σвmin= 600 МПа, σвmax = 750 МПа;

- предел текучести Мпа;

- относительное удлинение %;

- относительное сужение %.

В качестве заготовки используется пруток.

Деталь имеет 7 квалитет точности на размеры, допуск на позиционирование отверстий 0,2 мм; допуск радиального биения 0,02; шероховатость поверхностей составляет до Ra=0,8. Габаритные размеры исходной заготовки детали 23 х 195 мм.


Размеры обработки:

Dmin = 6,6 мм;

Dmax = 195 мм.


^ 1.2 Уточнение маршрутной и операционной технологии изготовления детали – представителя

Маршрутная технология изготовления детали-представителя на заводе ОАО «Стерлитамак М.Т.Е.» представлена в таблице 1.1.


Таблица 1.1. Маршрутная технология детали-представителя



Операция

Оборудование

005

Токарная




010

Сверлильная

2С150ПМФ4

015

Слесарная




020

Шлифовальная

3П227

025

Моечная




Проанализировав используемую на заводе маршрутную технологию, были внесены предложения по её оптимизации и улучшению. Проектируемый мехатронный станок, оснащенной системой ЧПУ, 160НТ позволяет, не выполняя операцию шлифования, добиваться требуемой точности обработки.


Таблица 1.2. Предлагаемая маршрутная технология



Операция

Оборудование

005

Токарная – Сверлильная - Фрезерная

160НТ

010

Токарная – Сверлильная - Фрезерная

Проектируемый станок

015

Слесарная



020

Моечная






Изучив маршрутную технологию изготовления детали, выбрали


операцию 010 как технологическую операцию с максимальным количеством

переходов.




а) точение б) растачивание в) сверление

Рисунок 2. Основные переходы и схемы обработки.


^ 2. Определение основных технических характеристик модуля


2.1. Основные технологические условия использования станка


К этим условиям относятся:

  • обрабатываемые материалы и их предельные характеристики –конструкционная сталь 45 вmin = 610 МПа, вmin = 760 МПа;

  • основные переходы обработки – продольное точение и сверление;

  • характер обработки – чистовая, с глубиной резания t = 0,1-0,5 мм,

  • вид материала режущей части инструментов – твердый сплав;

  • предельные диаметры обработки dmax = 195 мм (точение), dmin = 6,6 мм (сверление).



^ 2.2. Характерные сочетания технологических условий


К этим сочетаниям относятся условия, определяющие vmin, Smax и Nэфmax – наиболее тяжелый режим обработки, который соответствует предварительному продольному точению материала c наибольшей прочностью – конструкционной стали (в = 760 МПа) и условия, определяющие vmax, – наиболее легкий режим обработки, соответствующий чистовому поперечному точению материала с наименьшей прочностью – конструкционной стали (в = 610 МПа).


^ 2.3. Определение значений предельных режимов резания и наибольшей (расчетной) эффективной мощности


Наибольшую подачу Smax определим по базе режимов МГТУ «СТАНКИН» согласно установленным характерным условиям обработки детали. Для предварительного продольного точения конструкционной стали при диаметре обработки dmaх = 195 мм, использовании твердосплавного резца и наибольшей глубине резания t = 1,5 мм, Smax = 0,9 мм/об.

Наименьшая скорость резания для предварительного продольного точения конструкционной стали (в = 760 МПа) твердосплавным инструментом с учетом глубины резания t = 1,5 мм, с наибольшей подачей Smax =0,9 мм/об, согласно базе режимов равна vmin = 54 м/мин.

Наименьшая скорость резания с учетом применения твердосплавного инструмента, при сверлении конструкционной стали (в = 760 МПа), с наибольшей подачей Smax =0,04 мм/об, согласно базе режимов равна vmin = 25 м/мин.

Наибольшая скорость при чистовом поперечном точения конструкционной стали с наименьшей прочностью (в = 610 МПа) с учетом глубины резания tmax = 0,5 мм, с наименьшей подачей Smin = 0,35 мм/об равна vmax = 110 м/мин.

Наибольшее значение эффективной мощности резания определяется при помощи программы «Rezim» разработанной МГТУ «СТАНКИН». При предварительного продольном точении конструкционной стали (в = 760 МПа) заготовки c диаметром D = 195 мм твердосплавным резцом при t = 1,5 мм, S = 0,9 мм/об, V = 25 м/мин эффективная мощность резания Nэф = 2,2 кВт.


^ 2.4. Определение расчетных значений технических характеристик модуля


Минимальная частота вращения шпинделя определяется по формуле (при нарезании резьбы метчиком):

(2.1)

где Vmin – минимальная скорость резания,

dmax – максимальный диаметр обработки.



Принимаем об/мин

Максимальная частота вращения шпинделя находится по формуле (при сверлении):

, (2.2)

где vmax – максимальная скорость резания,

dmin – минимальный диаметр обработки.



Принимаем

об/мин

Максимальная мощность резания находится из условий наиболее тяжелого режима обработки(Smax, tmax, dmax,Vmin, HBmax).

Эффективная мощность резания составляет Nэф =1,8 кВт. (п. 2.3)

Мощность приводного электродвигателя:

(2.3)

где - к.п.д. привода, ориентировочно = 0,8;

kп – допускаемый коэффициент перегрузки двигателя зависит от вида и продолжительности обработки, при токарной обработке и фрезеровании kп находится в пределах 1,05...1,1. Принимаем kп = 1,06;

кВт.

По мощности электродвигателя выбрали двигатель постоянного тока фирмы Siemens марки 1FK7064-5AF71 со следующими основными характеристиками:

nmax = 8000 об/мин

nном = 2500 об/мин

T = 8 Нм

PН = 2,51кВт.


^ 2.5. Анализ технических характеристик модулей аналогичных станков


В качестве станка-аналога для проектируемого модуля был выбран станок 160НТ.

Станок горизонтальный токарный с ЧПУ модели 160НT предназначен для токарной обработки деталей типа фланцев и шестерен (длина детали не превышает двух диаметров). Также имеется возможность обработки деталей с твердостью до HRC 65 методом твердого точения, что позволяет заменить операции шлифования и хонингования точением, что значительно сокращает время обработки. Станок оснащен числовым программным управлением высокой точности, что дает возможность производить комплексную обработку деталей в режимах программного управления.

Основные технические характеристики проектируемого модуля и станка аналога представлены в таблице 2.1.


Таблица 2.1 – Необходимые технические характеристики модуля

и станка-аналога.

Характеристики

160НТ

Наибольший диаметр обработки dmax, мм

250

Наименьший диаметр обработки dmin, мм (160НТ - прутковый вариант)

5

Диапазон частот регулирования шпинделя (прутковый вариант), об/мин

5 – 4000

Мощность привода гл. движения, кВт

12


^ 2.6 Уточнение технических характеристик проектируемого модуля станка

На основании сведений, полученных для модуля станка-аналога, которым был выбран 160HT, проведем корректировку технических характеристик проектируемого модуля.

Основные технические характеристики проектируемого модуля и станка- аналога представлены в таблице 2.2.


Таблица 2.2 – Необходимые технические характеристики проектируемого модуля и станка-аналога.

Характеристики

160HT

Проектируемый модуль

Наибольший диаметр обработки dmax, мм

250

200

Наименьший диаметр обработки dmin, мм

5

14

Диапазон частот регулирования шпинделя (прутковый вариант), об/мин

5 – 4000

40 –5000

Мощность привода гл. движения, кВт

12

2,5



^

3. Определение компоновок станка и модуля

3.1. Определение компоновки станка и модуля


В качестве станка-аналога примем станок 160HT, выпускаемый на ОАО «Стерлитамак М.Т.Е.». Данный станок предназначен для обработки деталей типа «фланец», «штуцер», а также деталей с длиной обработки не более 120мм. Как следствие, станок не имеет задней бабки. 160HT-станок повышенной точности. Точность обработки повышается за счет разнесения поступательных движений. Поступательное продольное движения подачи осуществляется за счет перемещения шпиндельной бабки по направляющим скольжения. Поперечное движение подачи придается суппорту. Станок имеет систему ЧПУ «Siemens 802D». Модуль главного движения имеет следующую компоновку: выходной вал двигателя соединяется ременной передачей с планетарным переключаемым редуктором, который передает движение вращения шпинделю.




Рисунок 3.1 – Компоновка проектируемого станка.




Рисунок 3.2 – Компоновка проектируемого модуля


Выбрав за аналог станок 160 HT, изменим компоновку в соответствии с вариантом задания, в частности откажемся от применения ременной передачи т.к. компоновка встроенная. На рисунке 3.1. приведена принципиальная компоновка разрабатываемого станка.


^ 4. Определение функциональных подсистем проектируемого модуля и разработка его структуры


4.1. Анализ схем обработки детали

Операция 010 включает в себя следующие переходы: продольное и поперечное точение, сверление и растачивание внутреннего отверстия.


Таблица 4.1. Сведения об особенностях выполнения переходов обработки



Наименование

Эскиз

Инструмент

Состав исполнительных движений

1.

Обточить 195; подрезать торцы



Проходной резец

Фv 1)

Фs1 2)

Фs2 3)

H1 2)

H2 3)


2.

Сверлить отверстие 8,

Снять фаску.




Сверло 10,

расточной резец

Фv 1)

Фv 2,)

Фs 2)

H1 2)

H2 3)

3.

Расточить отверстие 57, расточить ступеньку 85Н7.



Расточной резец

Фv 1)

Фs1 2)

Фs2 3)

H1 2)

H2 3)




^ 4.2. Определение функциональных подсистем модуля


В проектируемом модуле необходимо обеспечить изменение частоты вращения шпинделя в процессе резания с учетом колебаний шпиндельного устройства для исключения резонансных колебаний. Это снижает шероховатость поверхности изготавливаемой детали. А также изменение частоты вращения шпинделя в процессе резания с учетом диаметра обработки (при его непостоянстве) и оптимальной температуры резания для обеспечения производительности.

Проанализировав состав исполнительных подсистем проектируемого станка, его конструкцию, кинематику и работу при выполнении перехода, определили функциональные подсистемы модуля. В таблице 4.1 для сравнения приведены функциональные подсистемы, как станка-аналога, так и проектируемого модуля.


Таблица 4.2 – Функциональные подсистемы станка-аналога и проектируемого модуля.

Станок - аналог

Проектируемый станок.

ПО1 [П11, УБ11, ТБ11, О11]

ПО1 [П11, УБ21, ТБ21, О11]

РД1 [(ПО1), ВН11, РБ11]

РД1 [(ПО1), ВН11, РБ21]

СД1 [НБ11, СТ13]

СД1 [НБ11, ИС23]

ПМ1 [(ПО1), (РД1), (СД1), ВП12]

ПМ1 [(ПО1), (РД1), (СД1), ВП12]


Функциональные подсистемы 2-го уровня служат для обеспечения параметров исполнительных движений.

Подсистемы 3-го уровня служат для обеспечения особенностей параметров движения при изготовлении детали.

ПО - обеспечение пуска и останова

РД - обеспечение реверсирования движения

СД - обеспечение скорости движения

ПМ - обеспечение перемещения

П - пуск,

УБ - ускорение бесступенчатое,

ТБ - торможение бесступенчатое,

О - останов;

ВН - выбор направления,

РБ - бесступенчатое изменение разгона и торможения;

НБ - настройка скорости бесступенчатое,

ИС - изменение скорости в процессе обработки бесступенчатое;

ВП - величина перемещения.

СТ – стабилизация скорости.

Существуют следующие варианты обозначений:

11 - требуемый цикл,

12 - параметр, определяющий величину перемещения,

13 - параметр, определяющий скорость движения;

21 - требуемые параметры движений и высокой производительности обработки.

23 - требуемые параметры движений, высокой производительности и наименьшей себестоимости обработки.


^ 4.3. Разработка блок-схемы и структуры проектируемого модуля


Принципиальным отличием проектируемого модуля от станка-аналога является использование программно-адаптивного управления для контроля, настройки и изменения параметров исполнительных движений.

С учетом основных переходов и схемы обработки, функциональных подсистем (таб. 4.1) проектируемого модуля, составлена его блок-схема

(рис. 4.2).




Рисунок 4.2 – Блок-схема проектируемого модуля.


На рисунке 4.2 указаны:

СЧПУ – система числового программного управления,

РДПТ – регулируемый двигатель постоянного тока,

АПК – автоматическая переборная коробка,

ИО – исполнительный орган,

ДС – датчик скорости,

ДТ – датчик температуры,

ДП – датчик положения,


^ 4.2. Разработка структуры проектируемого модуля.

В соответствии с этой блок-схемой составим структурную схему, изображенную на рисунке 4.3.




Рисунок 4.3. Структура модуля главного движения.

На рисунке указаны:

ЭД – электродвигатель,

ДС1 - датчик скорости на электродвигателе,

ДС2 - датчик скорости на выходном валу.


^ 5. Разработка кинематической схемы модуля


5.1. Определение знаменателя ряда частот вращения и числа ступеней для коробки передач со шпинделем.


Диапазон регулирования привода:

,

где nmax= 5000 об/мин - максимальная частота вращения шпинделя,

nmin= 40 об/мин - минимальная частота вращения шпинделя.



Диапазон регулирования с постоянной мощностью:

,9

где b = 4 - для многоцелевых станков. Значение коэффициента b принимается в зависимости от доминирующего вида обработки, в нашем случае это сверление и фрезерование, для которых b = 4.



Диапазон регулирования с постоянным моментом:

,



Диапазон регулирования двигателя по полю с постоянной мощностью:



Тогда для электродвигателя 1FK7064-5AF71:




Определение знаменателя ряда регулирования. Первоначально знаменатель ряда принимается равным диапазону регулирования двигателя по полю с постоянной мощностью:

,



Расчетное число ступеней коробки:

,



Учитывая, что число диапазонов регулирования должно быть целым, расчетное число ступеней округляется и принимается равным 3.


При округлении числа ступеней коробки в большую сторону фактический знаменатель ряда уменьшается. Его значение уточняется:

,



Диапазоны регулирования привода уточняются по принятому окончательно значению знаменателя:

,

.

,



Уточнение частот электродвигателя:

,



,



Определение характерных частот вращения шпинделя:

,

где nр - расчетная частота


















^ 5.2. Выбор структурной формулы механизма привода и выполнение этапов разработки кинематической схемы


Для принятой компоновки модуля со встроенным приводом определим несколько возможных вариантов структурных формул, а затем выберем из них оптимальную:







В данном курсовом проекте поставлена задача спроектировать привод главного движения с нормальной множительной структурой и встроенной компоновкой, а это значит, что шпиндель будет располагаться в одном корпусе с зубчатыми передачами. В этом случае необходимо наличие постоянной передачи перед шпиндельным узлом, для того чтобы исключить влияние неточностей изготовления и люфтов в передвижных блоках зубчатых колес на шпиндель. Выполненный по второму варианту привод главного движения будет иметь большие осевые габариты (четыре электромагнитные муфты на одном валу). Таким образом, третий вариант структурной формулы является более предпочтительным. По нему будем вести дальнейшие расчеты.





Рисунок 5.1 – Структурная сетка


В соответствии с принятой структурной формулой разрабатываем принципиальную кинематическую схему. Существует два основных варианта кинематической схемы: с использованием электромагнитных муфт и передвижных блоков зубчатых колес. Так как компоновка коробки передач будет горизонтальной, предпочтительным вариантом будет схема с использованием электромагнитных муфт.




Рисунок 5.2. Принципиальная кинематическая схема

с использованием электромагнитных муфт.


5.1. График представлен на рисунке 5.3.





Рисунок 5.3. График частот вращения валов проектируемого модуля.


^ 5.3. Определение передаточных отношений.

Частные передаточные отношения в общем виде определяются по формуле:

;

где k - количество клеток, которые пересекают лучи на графике,

«+» для повышающих передач,

«-» для понижающих передач.

По графику частот вращения определяем значения частных передаточных отношений:







^ 5.4. Определение чисел зубьев колес и диаметров шкивов.

Далее, пользуясь табличным методом, определим число зубьев для каждой зубчатой передачи. Для этого найдем для каждой понижающей передачи передаточное число по формуле:










Округляем полученные значения до, стандартных и подбираем числа зубьев для каждой пары колес и диаметры шкивов:










для передачи iр1: Z2 = 28 и Z3 =80-28=52;

для передачи i1: Z4=19 и Z5=80-19=61;

для передачи i2: Z6=33 и Z7=80-33=47;

для передачи i3: Z8=31 и Z9=80-31=49;

для передачи iр2: D10 = 100 и D11 =100.



Выполним проверку кинематического расчета и определим фактические частоты вращения с учётом принятого числа зубьев. Для отсутствия разрывов при регулировании частот вращения шпинделя необходимо обеспечить выполнение условия

пк RэР (не менее чем на 5%)

где пк – знаменатель ряда частот вращения, обеспечиваемых перебор-

ной коробкой;

RэР – диапазон регулирования частот вращения вала электро-

двигателя с постоянной мощностью.

пк =2,21, RэР=2,6;

Условие выполняется, значит, обеспечивается отсутствие разрывов при регулировании частот вращения шпинделя.

Проверка кинематического расчёта необходима для того, чтобы выявить, нет ли разрывов на шкале скоростей. Она проводится на узловых точках (в нашем случае это частоты n2 = 285 мин-1 и n3 = 630 мин-1).

мин-1;

мин-1;

мин-1;

мин-1;

.

Условия выполняются, следовательно, кинематический расчет верен.

На рисунке 5.5. представлена уточненная кинематическая схема проектируемого модуля главного движения.




Рисунок 5.4 – Уточненная кинематическая схема проектируемого модуля.


^ 6. Проектирование АКП


6.1. Расчет мощности на валах

Мощность на валах рассчитывается по формуле

Рi = РЭH ּ ηi,

где Рi – мощность i-того вала;

РЭH – номинальная мощность выбранного двигателя;

ηi – коэффициент потери мощности i-того вала.

Мощность на первом валу

Р1 = Рэ ּ ηподш2 ּ ηзп ,

где ηподш – КПД подшипников, принимали равным 0,997;

ηзп – КПД зубчатого зацепления, принимали равным 0,99

Р1 = 2,5 ּ 0,9972 ּ 0,99 = 2,46 кВт.

Мощность на втором валу

Р2 = Р1 ּ ηподш2 ּ ηр,

Р2 = 2,46 ּ 0,9972 ּ 0,99 = 2,41 кВт.

Мощность на третьем валу

Р3 = Р2 ּ ηподш2 ּ ηр,

Р3 = 2,41 ּ 0,9972 ּ 0,99 = 2,37 кВт.


^ 6.2. Расчет моментов на валах


Моменты на валах рассчитываются по формуле

Тi = 9550 ,

где ni – расчетная частота вращения i-того вала (см. рисунок 5.4.)

Момент на первом валу:

Т1 = 9550 = 23∙103 Нм.

Момент на втором валу:

Т2 = 9550 = 57∙103 Нм.


Момент на третьем валу:

Т3 = 9550 = 167∙103 Нм.


^ 6.3. Предварительный расчет валов


В качестве материала для валов выбираем сталь 20Х. Выполним предварительный расчет на кручение по допустимым напряжениям по формуле для нормальных валов:



где – допустимое напряжения на кручение, равное 20 Н/мм2.

Получаем минимальные диаметры валов:

;





В соответствии с рядом стандартных значений, принимаем диаметры валов:

d1 = 40 мм,

d2 = 30 мм.

d3 = 20 мм.




          1. ^ 6.3. Выбор электромагнитных муфт


Выбор муфт произведен по максимальному моменту на валах и максимальной частоте вращения валов.

Номинальный момент муфты на i-том валу вычисляли по формуле

Тi = Тi ּ kм ,

где kм – коэффициент безопасности, равный 1,1.

Т1 =23 ∙103∙1,1=25∙103

Т2 =170∙103∙1,1=187∙103

По полученным результатам принимаем муфты: на первый вал Э1М052-1А, на второй вал Э1М102-1А по ГОСТ 21573-76.


^ 6.4. Выбор компоновки


На рисунке 6.1 в масштабе представлены две компоновки проектируемого привода. Первая компоновка с разнесением электромагнитных муфт по валам – две муфты на первом валу и одна на втором. Вторая компоновка предполагает установку электромагнитных муфт на ведомых валах. Размеры шестерни первой передачи в группе не позволяют установить муфту рядом с ней. Как видно из рисунков оптимальной является первая компоновка, так как обеспечивает наименьшие габариты модуля и минимальное межопорное расстояние шпинделя. Используем ее для дальнейшего проектирования.




а) первая компоновка б) вторая компоновка

Рисунок 6.1. Эскизы вариантов компоновок модуля.


^ 6.5. Проектировочный расчет зубчатых передач

6.5.1. Расчет допустимых напряжений


Расчет ведется по самой нагруженной передаче. Как видно из графика 5.3 максимальный момент возникает на валах при работе двигателя на номинальной частоте, следовательно, на этой частоте и ведем расчеты.

Материал колеса и шестерни одинаковый, это Сталь 45, вид термообработки - улучшение, твердость поверхности 235-262 НВ. Зубья колес из улучшаемых сталей хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению но имеют ограниченную нагрузочную способность.

Т.к. НВ < 350, то допустимые контактные напряжения рассчитываются по формуле

,

где SH – коэффициент запаса прочности, равный 1,1;

– предел контактной выносливости по поверхности зуба, для расчетного материала равен 578 МПа [1, с.13 табл.2.2];

ZN – коэффициент долговечности, принимаем равным 1,6[1, с.13];

ZR – коэффициент влияния шероховатости, принимаем равным 1. [1, с.14];


ZV – коэффициент учитывающий влияние окружной скорости, принимаем равным 1.[1, с.14]

МПа.

Максимальное допускаемое напряжение изгиба рассчитывается по формуле

,

где SF – коэффициент запаса прочности, равный 1,7;

– предел выносливости, для расчетного материала равен 432 МПа [1, с.15];

YN – коэффициент долговечности, принимаем равным 1;

YA – коэффициент учитывающий влияние шероховатости, равный 1.2;

YR – коэффициент учитывающий влияние реверса, принимаем равным 1.

= 305 МПа.

^ 6.5.2. Расчет зубчатых передач.


Минимальное межосевое расстояние найдем по формуле

аwа(U+1) ,

где Ка – коэффициент, для прямозубых колес равный 450 МПа ;

U – передаточное число;

T – наибольший из действующих моментов;

КНВ – коэффициент нагрузки, принимаем равным 1,5;

ΨВА – коэффициент ширины, принимаем равным 0,15;

Н] – допустимое контактное напряжение, равное 840 МПа.

Фактическое межосевое расстояние принимаем с учетом конструктивных особенностей компоновки и обеспечения минимальных межопорных расстояний.

Ширину зубчатого венца найдем по формуле



Значение нормального модуля определяем по формуле:






Далее проводим согласованный расчет делительного диаметра колеса

и шестерни:

di = mi · Zi ,

Диаметры впадин и вершин колес найдем с помощью формул:

df =d – 2,5m,

da = d + 2m,

Полученные расчетным методом и уточненные конструктивно геометрические параметры зубчатых передач сведем в единую таблицу.


Таблица 6.1. Основные характеристики зубчатых передач

Характеристика

Передача iр1

Передача

i1

Передача

i2

Передача

i3

Межосевое расстояние, мм

60

60

80

133

Модуль передачи (принятый), мм

2,5

2,5

2,5

2,5

Делительный диаметр шестерни, мм

70

47,5

82,5

77,5

Делительный диаметр колеса, мм

130

152,5

117,5

122,5

Ширина венца, мм

10

10

13

22

Диаметр вершин зубьев шестерни, мм

75

52,5

87,5

82,5

Диаметр вершин зубьев колеса, мм

135

157,5

122,5

127,5

Диаметр впадин зубьев шестерни, мм

63,75

41,25

76,25

71,25

Диаметр впадин зубьев колеса, мм

123,75

146,25

111,25

116,25



^ 6.6. Эскизы валов


Эскизы валов необходимы для наглядного представления порядка сборки узлов. На рисунке 6.6 изображен эскиз входного вала.




Рисунок 6.6. Эскиз входного вала


На рисунке 6.6 изображен эскиз выходного вала.




Рисунок 6.7. Эскиз выходного вала

Из рисунка 6.8 видно, что шпиндель имеет ступенчатую структуру и может быть собран.



Рисунок 6.8 – Эскиз шпинделя


^ 6.7. Схема свертки валов


Необходимость в свертке валов возникает в связи со стремлением уменьшить габаритные размеры. Свертка валов изображена на рисунке 6.8. Силы, действующие на валы, изображены на рисунке.




Рисунок 6.8. Схема свертки валов





^ 6.8. Проверочный расчет промежуточного вала


Исходя из свертки валов и действия результирующих сил, необходимо проверить промежуточный вал на запас прочности как наиболее нагруженный.

Результирующая действия силы определяется по формуле (см. рис. 6.8):

,

где Т – крутящий момент на валу, равный 63,29 кНм;

di – диаметр соответствующего колеса на валу, 69 мм. – для шестерни и 210 мм. для колеса;

α – угол зацепления, равный 20 градусам.





Проекции результирующих сил на горизонтальную и вертикальную плоскость:

;

;

;

.

Реакции опор определяются следующим образом:

Сумма моментов относительно точки А в горизонтальной плоскости рассчитывается по формуле

= 0;

= - 84,11 Н.

Н

Сумма моментов относительно точки А в вертикальной плоскости:

= 0;

= -172,61 Н.

Н.

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости



.


Изгибающие моменты в вертикальной плоскости





Суммарные моменты в характерных точках определяется по формуле

,

;




Эпюры изгибающих моментов представлены на рисунке 6.9.




Рисунок 6.9. Эпюры изгибающих моментов


Промежуточный вал проверяем на прочность в месте посадки первого зубчатого колеса на шпонку.

Для выбранного материала вала σ-1 = 360 МПа, τ -1 = 200 МПа.

Коэффициенты определяли согласно [2, с. 185] κ σ = 1,7, κτ = 2,65, εσ = 0,77, ετ = 0,77, β = 0,99.

Моменты сопротивления изгибу и кручению для вала со шпоночным соединением равны [1, табл. 10.6, с.168]





Амплитуду нормальных напряжений вычисляли согласно [4,с190]по формуле:

σv = ,

σv = МПа.

Амплитуду и среднее значения напряжения цикла касательных напряжении вычисляли согласно [2,стр 166] по формуле:

τ v = τ m = ,

τ v = τ m = .

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям определяли согласно [2,с 162] по формуле:

,

где σ-1 = 360 МПа

εσ = 0,77

ετ = 0,77

β = 0,97

σm = 0



Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям определяли согласно [2,с 164]:по формуле:



где τ -1 = 200 МПа;

κτ = 2,65;

ετ = 0,77;

β = 0,99.



Результирующий коэффициент запаса прочности определяли по формуле:





Так как результирующий коэффициент запаса прочности s = 7,7 можем сделать вывод, что вал выдержит приложенные к нему нагрузки.


^ 6.9. Проверочный расчет подшипников промежуточного вала


Из схемы действия сил на вал определим результирующее значение сил реакций опор по формуле

,

,

.

Опора В более нагружена, поэтому проверочный расчет подшипников производится по ней. Определяем эквивалентную динамическую радиальную нагрузку по формуле [2, с. 117]

,

где Fr – радиальная нагрузка, равная 217 Н;

Fa – осевая нагрузка, в нашем случае равна нулю;

X – коэффициент радиальной нагрузки, X = 1;

Y – коэффициент осевой нагрузки, Y = 0;


V – коэффициент вращения, V = 1;

– температурный коэффициент, ;

K – коэффициент безопасности, K = 1,3.

.

Требуемую динамическую грузоподъемность определяли [2, с.118]



где – ресурс в часах, равный 20000ч;

а – коэффициент, учитывающий качество материала и условия эксплуатации, принимали равным 0,7;

n – номинальная частота вращения промежуточного вала, равная 1310 об/мин.



Допустимая грузоподъемность для подшипника 206 по ГОСТ 2893-82 равна Cr=14,2 кН. Так как, то можно сделать вывод, что данный подшипник подходит по грузоподъемности.


Заключение


В ходе выполнения курсовой работы были разработаны элементы эскизного и технического проекта модуля главного движения станка с компьютерным управлением. Были определены технологическое назначение станка, основные функциональные подсистемы модуля и его структура, компоновка станка и модуля, разработана кинематическая схема модуля. Данный модуль предназначен для обработки деталей типа фланец, при проектировании были учтены все особенност, которые могут включать в себя детали данного типа.

Разработанный модуль главного движения имеет следующие характеристики: nmax= 2500 об/мин, nmin= 20 об/мин, Zпк = 2, N = 2,2 кВт.


Скачать файл (12358.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru