Главный привод металлорежущего станка

• 1. Техническое задание
• 2. Обоснование технической характеристики проектируемого станка
• 2.1 Подбор станков-аналогов
• 2.2 Расчет числа ступеней привода
• 2.3 Определение ряда частот вращения шпинделя
• 2.4 Выбор электродвигателя
• 3. Кинематический расчет привода главного движения
• 3.1 Составление возможных вариантов структурных формул привода
• 3.2 График частот вращения шпинделя
• 3.3 Расчет передаточных отношений и чисел зубьев колес
• 3.4 Определение действительных частот вращения шпинделя
• 3.5 Определение погрешности частот вращения шпинделя
• 3.6 Кинематическая схема привода
• 4. Прочностной расчет привода главного движения
• 4.1. Расчет модуля зубчатых передач
• 4.1 Определяем размеры зубчатых колес привода станка
• 4.2 Расчёт крутящих моментов и диаметра валов
• 5. Выбор электрических муфт
• 6. Выбор подшипников
• Заключение
• Список литературы
• 1. Техническое задание
• Перед станкостроителями нашей страны стоят огромные задачи по: увеличению объёма производства металлорежущих станков и кузнечно — прессовых машин; обеспечению опережающего развития выпуска станков с числовым программным управлением, развитию производства тяжелых, уникальных и высокоточных станков; значительному увеличению выпуска специальных станков и автоматических линий, организации производства переналаживаемых на различные размеры деталей комплексных автоматических линий для отраслей с крупносерийным и массовым выпуском изделий: созданию комплектов высокопроизводительного металлообрабатывающего оборудования, управляемых с помощью электронных вычислительных машин, для организации на базе этого оборудования участков и цехов в отраслях с мелкосерийным и серийным выпуском изделий; разработке и производству оборудования для автоматизации сборки массовых изделий в машиностроении; организации серийного производства автоматических манипуляторов с программным управлением, позволяющих механизировать и автоматизировать тяжелые физические и монотонные работы.
• Конструкции создаваемых станков должны быть перспективными, т. е. отвечать требованиям завтрашнего дня. При разработке нового станка необходимо заложить в проект определенный запас совершенства и новизны решений его основных элементов по сравнению с уже известными. При создании нового станка следует стремиться к сокращению сроков проектирования и освоения его производства. Вновь выпускаемая продукция должна быть конкурентоспособной.
• Группа фрезерных станков занимает одно из ведущих мест в парке металлорежущих станков, что в свою очередь приводит к необходимости проектирования новых усовершенствованных моделей станков этой группы. Продольно-фрезерные станки предназначены для обработки заготовок типа призм, уголков и параллелепипедов сложной конфигурации в серийном производстве. Наружные поверхности обрабатываются фрезами различных типов, из различных материалов, с разным числом устанавливаемых зубьев.
• При проектировании фрезерных станков следует обратить внимание на следующие положения:
• разработка технологического процесса обработки;
• определение предельных режимов обработки, сил резания и эффективной мощности, а также величин рабочих и холостых ходов рабочих органов станка;
• определение основных технических характеристик станка;
• выбор типа привода и разработка кинематической схемы станка.

2. Обоснование технической характеристики проектируемого станка

2.1 Подбор станков-аналогов Используя литературу, указанную в списке, подбираем аналог к проектируемому станку

В качестве аналога принимаем продольно-фрезерный станок 6606

2.2 Расчет числа ступеней привода

а) Определяем знаменатель геометрического ряда частот вращения шпинделя для базового станка 6606:

j = = = 1,25.

Для проектирования привода принимаем =1,25

б) Определяем диапазон регулирования частот вращения шпинделя, которые требуются по заданию:

в) Рассчитываем число ступеней привода:

Окончательно принимаем число ступеней привода главного движения станка Z = 12

2.3 Определение ряда частот вращения шпинделя

Согласно стандартному ряду [по справочнику Г. А. Торзиманова] и данной структуре с выпадением выбираем и устанавливаем ряд частот вращения шпинделя, мин ^-1:

80; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1600.

Выпали частоты вращения: 100 и 1250

2.4 Выбор электродвигателя

Выбираем двухскоростной двигатель с мощностью N _эд = 8 кВт. Этой мощности соответствует двигатель асинхронный серии 4А модели 4А160S8 c номинальными частотами вращения n_дв1 = 730 об/мин при использовании 8 пар полюсов, и номинальной частотой вращения n_дв2 = 1460 об/мин при использовании 4 пар полюсов.

3. Кинематический расчет привода главного движения

3.1 Составление возможных вариантов структурных формул привода Составляем возможные варианты общих стандартных формул привода и их структурные сетки. Выбираем первый тип кинематической формулы, т.к. он оптимальный.

Z = 2[3] * 3[2] * 2[6]

Другой вариант неоптимальный

Z = 2[3] * 2[2] * 3[4]

Выбираем первый тип кинематический вариант Z = 2[3] * 3[2] * 2[6], т.к. он оптимальный, потому что количество передач убывает и характеристики группы возрастает к концу привода.

3.2 График частот вращения шпинделя Построим график частот вращения по структурной сетке.

3.3 Расчет передаточных отношений и чисел зубьев колес Подсчитываем число зубьев колес, составляющих привод главного движения. Критерий для выбора числа зубьев колес в группах передач — минимальное отклонение передаточного отношения пары шестерня — колесо от графика.

Основная переборная группа:

Первая переборная группа:

Вторая переборная группа:

Тогда число зубьев и передаточные отношения будут:

3.4 Определение действительных частот вращения шпинделя

мин^-1

мин^-1

мин^-1

мин^-1

мин-¹

мин^-1

мин^-1

мин^-1

мин^-1

мин^-1

мин^-1

мин-¹

3.5 Определение погрешности частот вращения шпинделя

Относительная погрешность частот вращения шпинделя фрезерного станка не должна превышать значение при выбранном коэффициенте :

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Мы можем сделать вывод о том, что погрешности частот вращения шпинделя находятся в допустимых пределах (не превышают допустимые 2,5%.)

Окончательно принимаем числа зубьев всех передач привода.

3.6 Кинематическая схема привода

4. Прочностной расчет привода главного движения

4.1 Расчет модуля зубчатых передач

Расчёт модуля цилиндрических передач по допускаемым контактным напряжениям и напряжениям изгиба

Расчетный модуль по контактным напряжениям

Расчетный модуль по напряжениям изгиба

где С_k = 3530,9 и С_и = 84,87 — коэффициенты, зависящие от материала зубчатой пары, для стальной шестерни и стального колеса

U — передаточное число зубчатой пары;

— коэффициент ширины колеса;

— число зубьев шестерни;

=310 МПа и — допускаемые контактные напряжения и напряжения изгиба,

N — номинальная передаваемая мощность, кВт, определяется по формуле:

N = Nэ* ;

где N_э = 8 кВт — мощность электродвигателя, — КПД кинематической цепи от двигателя до рассчитываемой шестерни

Y — коэффициент формы зуба, зависит от числа зубьев;

и — коэффициенты долговечности колес, рассчитываются по формулам:

станок привод муфта подшипник

где икоэффициенты, учитывающие изменение мощности.

и — коэффициенты, учитывающие переменность частот вращения шестерни;

— долговечность зубчатой пары, ч

— минимальная частота вращения в группе, мин-1

— скоростной коэффициент, определяется по формуле

Где: C — коэффициент, зависящий от материала и точности обработки шестерен; для закаленных С = 9

Vдопускаемая окружная линейная скорость в зубчатой передаче; для закаленных V = 9

Для Д-I

кВт

об/мин. — частота вращения шестерни

об/мин. — минимальная частота в группе

— число зубьев шестерни

U=1,16; ;;

Y=0,108 — коэффициент формы зуба

;

Стандартное значение модуля по ГОСТ 9563– — 60: 5

Для I-II

кВт

об/мин. — частота вращения шестерни

об/мин. — минимальная частота в группе

— число зубьев шестерни

U=2; ;;

Y=0,107 — коэффициент формы зуба

;

Стандартное значение модуля по ГОСТ 9563– — 60: 5

Для II-III

кВт

об/мин. — частота вращения шестерни

об/мин. — минимальная частота в группе

— число зубьев шестерни

U=4; ;;

Y=0,04 — коэффициент формы зуба

;

Стандартное значение модуля по ГОСТ 9563– — 60: 6

Для III-IV (Шп.)

кВт

об/мин. — частота вращения шестерни

об/мин. — минимальная частота в группе

— число зубьев шестерни

U=1; ;;

Y=0,134 — коэффициент формы зуба

;

Стандартное значение модуля по ГОСТ 9563– — 60: 6

Определяем модули зубчатых зацеплений с помощью ЭВМ по программе кафедры ОАМ ModLZubCos и сводим все рассчитанные значения в таблицу

Модули зубчатых зацеплений:

Вывод: Результат определения модулей зубчатых зацеплений с помощью ЭВМ совпадают с ручным расчетом.

4.2 Определяем размеры зубчатых колес привода станка

Рабочую ширину шестерни в мм определяют по формуле:

b = m

Общую ширину шестерни в мм с учетом зубозакруглений, фасок и неточностей сборки находят из выражения:

b_общ = b+2m.

Делительный диаметр:

d ₁ = Z. m

Диаметр вершин зубьев :

d _a1 = Z. m + 2m.

Результаты сводим в таблицу:

4.3 Расчёт крутящих моментов и диаметра валов

Диаметр вала d в мм определяется по формуле:

где []_к — допускаемое напряжение кручения, []_к = 20 МПа;

T — крутящий момент на валу; определяется по формуле:

где N — передаваемая мощность на валу, кВт;

— частота вращения шпинделя, мин^-1.

Вал Д:

N= 7,76 кВт ;

Принимаем d_д = 30 мм.

Вал I

N= 7,45 кВт ;

Принимаем d_I = 35 мм.

Вал II

N=7,23 кВт ;

Принимаем d_II = 45 мм.

Вал III

N=6,95 кВт ;

Принимаем d_III = 50 мм.

4. Выбор электрических муфт

Выбираем габаритные размеры муфты (по ГОСТ 21 573–76) исполнение Э1ТМ…2 с контактным такопроводом.

Габаритные размеры электромагнитных муфт по ГОСТ 21 573–76:

5. Выбор подшипников

Выбираем подшипники шариковые однорядные ГОСТ 8338–75 (легкая серия)

Таблица подшипников

Выбираем подшипники шариковые однорядные ГОСТ 8338–75 (особолегкая серия серия) под шестернями, закрепленными с муфтами.

Габаритные размеры подшипников по ГОСТ 8338–75

Заключение

Спроектирована коробка скоростей продольно-фрезерного станка модели 6606. В процессе выполнения курсового проекта были получены необходимые знания для конструирования привода главного движения. Изучил технические характеристики, назначение основных узлов, механизмов и органов управления. Приобрел важные знания о движениях в станке и принципах его работы. Также я ознакомил с кинематикой продольно-фрезерного станка. Была изучена его кинематическая структура и кинематическая настройка. Провел построение и сделал описание кинематической схемы станка по заданной структурной формуле, построил кинематические варианты включения и выбрал оптимальный вариант. Далее построили график чисел оборотов шпинделя и определили параметры кинематических передач привода. Вследствие проведённой работы рассчитал оценку точности кинематического расчёта привода продольно-фрезерного станка. Выбрал электрические муфты и подшипники для валов и под шестернями, закрепленными с муфтами. По расчетам был сделан чертеж.

1. Тарзиманов Г. А. Проектирование металлорежущих станков. — М.: Машиностроение. 1980. — 288 с.

2. Кучер А. М. Металлорежущие станки. — М.: Машиностроение. 1972. — 305с.

3. Металлорежущие станки и автоматы: учебник для втузов. Под ред. А. С. Проникова. — М.: Машиностроение. 1981. — 479 с., ил.

4. Анурьев В. И. Справочник конструктора — машиностроителя. — М.: Машиностроение. 1979. -Т.2 — 559 с.