Модернізація приводу головного руху зі ступеневим регулюванням свердлильного верстата (195375)

Посмотреть архив целиком

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра ТМ і КТС











Пояснювальна записка до курсової роботи з дисципліни:

"Розрахунок та моделювання верстатами"

на тему: "Модернізація приводу головного руху зі ступеневим регулюванням свердлильного верстата"











Житомир

2007


Глава 1. Розрахунок вихідних даних


1.1 Діаметри обробки



приймаємо .


1.2 Глибина різання


,


де – діаметр обробки, мм;


1.3 Подача


Значення подачі ,


1.4 Швидкість різання



де – розраховується для чистового точіння при:

  • найменшій глибині різання ;

  • стійкості різального інструмента ;

  • коефіцієнті для твердого сплаву;

  • коефіцієнті ; (показники ступенів , та –для твердого сплаву);

  • подача для чистової обробки вибирається з довідника.



де – розраховується при:

  • найбільшій глибині різання ;

  • стійкості різального інструмента ;

  • коефіцієнті швидкорізальної сталі;

  • коефіцієнті ; (показники ступенів , та –для швидкорізальної сталі);

Частоти обертання шпинделя:



1.5 Сила різання, потужність двигуна



Приймаємо ,

де – для твердосплавного інструменту;



де – ефективна потужність, кВт.

Необхідна потужність електродвигуна:


,


де – коефіцієнт, який враховує потужність, що витрачається на рух подачі ;

потужність холостого ходу верстата, кВт.



Глава 2. Розрахунки кінематики приводу шпинделя зі ступеневим регулюванням


При відомих найбільшій та найменшій частотах обертання шпинделя кількість ступенів можна визначити за формулою:


,


де – діапазон частот обертання шпинделя.

Розрахунок починаємо з знаменника ряду :


умова не забезпечується.


Проводимо розрахунок з знаменником ряду :


умова не забезпечується


Проводимо розрахунок з знаменником ряду :


-- умова виконується


Одержане значення округлюємо до .


2.1 Приводи шпинделя з двошвидкісним електродвигуном та автоматизованою коробкою передач


Конструктивний варіант для випадку буде мати вигляд:

,

при цьому двошвидкісний двигун виконує роль першої структурної групи. Для доцільно вибирати двигун з діапазоном частот обертання вала .

Розширити діапазон регулювання АКП (і одночасно уникнути повторюваності частот) можна за рахунок використання вузла зворотного зв’язку.

Будуємо картину частот, прийнявши об/хв., об/хв.


2.2 Розрахунок чисел зубів зубчастих передач


З картини частот обертання шпинделя беремо передаточні відношення для кожної групи і виражаємо їх неправильним дробом.

Для І-ої групи:

, ,

;

Розраховуємо мінімальне значення коефіцієнта корегування сумарного числа зубів у передачі:


,


де – найменша можлива кількість зубів в приводах головного руху верстатів, ; – сума чисельника та знаменника найменшого передаточного відношення і групі; – чисельник найменшого передаточного відношення в групі;

Маємо:

Розраховуємо сумарну кількість зубів в кожній зубчастій передачі в групі:


,


Розраховуємо числа зубів ведучого та веденого коліс в кожній передачі:

Для ІІ-ої групи:

, ,

;

Розраховуємо мінімальне значення коефіцієнта корегування сумарного числа зубів у передачі:


,


Розраховуємо сумарну кількість зубів в кожній зубчастій передачі в групі:


,


Розраховуємо числа зубів ведучого та веденого коліс в кожній передачі:

Для ІІІ-ої групи:

, ,

;

Розраховуємо мінімальне значення коефіцієнта корегування сумарного числа зубів у передачі:


,


Розраховуємо сумарну кількість зубів в кожній зубчастій передачі в групі:


,


Розраховуємо числа зубів ведучого та веденого коліс в кожній передачі:

Оскільки , кількість зубців в І-й групі збільшуємо до


2.3 Розрахунок зубчастих передач


Орієнтовно модуль зубчастих передач в групі розраховується для пари з найменшим передаточним відношенням:




де N – потужність електродвигуна, кВт;

допустиме навантаження, Н/мм2;

розрахункова частота обертання колеса, хв-1;

коефіцієнт ширини зубчастого колеса, ;

кисло зубців колеса;

коефіцієнт форми зубців;

коефіцієнт швидкості.

Модуль в І-й групі:

,

Приймаємо m=3.

Модуль в ІІ-й групі:

,

Приймаємо m=6.

Модуль в ІІІ-й групі:

,

Приймаємо m=4.

Розраховуємо міжосьові відстані :

,

,

.

Визначаємо діаметри та ширину зубчастих коліс і діаметри валів, , .

Для І-ої групи:

Для ІІ-ої групи:

Для ІІІ-ої групи:

Оскільки , тобто не виконується умова монтажу, змінимо сумарну кількість зубців в парах (кратно передаточним відношенням), не виходячи за .

Збільшимо сумарну кількість зубців в ІІІ-ій групі в 2 рази, а в ІІ-ій – зменшимо в 2 рази, тоді міжосьові відстані матимуть значення:

Діаметри зубчастих коліс в ІІ-й та ІІІ-й групах:

Тепер умова монтажу виконується: .

Ширина зубчастих коліс:

Діаметри валів приймаємо орієнтовно :



4.2 Конструювання шпиндельного вузла


Шпиндельні вузли металорізальних верстатів проектуються в більшості випадків з підшипниками кочення в опорах. Використовують в опорах як кулькові, так і роликові підшипники. Підшипники опор повинні витримувати радіальне та осьове навантаження, що діють на шпиндель в процесі роботи верстата. Для протидії осьовому навантаженню упорні підшипники можна проектувати як в передній, так і в задній опорах. Використання радіально-упорних або упорних підшипників в передній опорі більш ефективне, тому що розвантажує шпиндель від осьових сил різання, але при цьому ускладнюється конструкція та розміри передньої опори.

Спеціальні роликові шпиндельні підшипники проектують в опорах шпинделів при максимальній частоті обертання 2000…2500 обертів за хвилину. Вкорочені циліндричні ролики підвищують допустиму швидкість обертання.

Передній кінець шпинделя повинен мати строго стандартизовані як форму, так і розміри.


4.3 Розрахунок радіальної жорсткості шпинделя, розвантаженого від згинного моменту


В процесі роботи металорізального верстата геометрична вісь шпинделя змінює своє положення внаслідок податливості опор від дії сил різання , згинних моментів та зсуву від поперечних сил. Фактичне положення геометричної осі шпинделя буде залежати від жорсткості шпиндельного вузла, яка може бути визначена за принципом суперпозиції.

Розрахункова схема:



Реакції в опорах:


;

;


Пружне переміщення тіл кочення та кілець підшипників в передній опорі:


.


Контактна деформація посадочних поверхонь підшипника і корпуса:


.



Жорсткість передньої опори:


.


Податливість передньої опори:


.


Пружне зближення тіл кочення та кілець підшипників в задній опорі:


.


Контактна деформація підшипників і корпуса задньої опори:



Жорсткість задньої опори:


.


Податливість задньої опори:


.


Переміщення переднього кінця шпинделя від згинних навантажень:


,

момент інерції шпинделя між опорами;

момент інерції консолі;


коефіцієнт защемлення;

.

Переміщення переднього кінця шпинделя за рахунок податливості опор:


.


Переміщення переднього кінця шпинделя від зсуву за рахунок поперечних сил:


,


де – модуль зсуву,


площа перерізу консолі шпинделя, мм2;

площа перерізу шпинделя між опорами, мм2;


Радіальна жорсткість шпиндельного вузла:


,

.


Радіальне переміщення шпинделя в точці заміру жорсткості:



4.4 Розрахунок осьової жорсткості шпинделя, розвантаженого від згинного моменту


Осьову жорсткість шпинделя розраховують за осьовою силою, що діє на шпиндель.

Приймаємо осьове навантаження від сил різання:



Пружне переміщення тіл кочення та кілець підшипника передньої опори:



де – кількість кульок підшипника;

діаметр кульок.

Контактна деформація стиків задньої опори в місцях дотику:


,


де – діаметр корпусу в зоні дотику, мм;

внутрішній діаметр підшипника, мм;

коефіцієнт деформації дотику.

Осьова жорсткість шпиндельного вузла:


.


Кут нахилу шпинделя в передній опорі:


.


4.5 Розрахунок точності підшипників шпиндельного вузла


У зв’язку з тим, що шпиндельний вузол є визначальним за точністю металорізального верстата, виникає необхідність провести розрахунки точності підшипників в шпиндельних опорах. Пов’язані ці розрахунки з визначенням биття осі шпинделя в опорах.

Приймаємо коефіцієнт , для верстатів нормальної точності.


Случайные файлы

Файл
124493.rtf
72275.doc
64397.rtf
147565.rtf
ref-17767.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.