Реферати українською » Промышленность, производство » Проектування приводу коробки швидкостей металорізального верстата


Реферат Проектування приводу коробки швидкостей металорізального верстата

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Міністерство освіти і науки України

Донецький Національний Технічний

Університет

кафедра "Металлорежущие верстати і інструмент "

>КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

з дисципліни: "Металлообрабативающее устаткування"

на задану тему: "Проектування приводу коробки швидкостей металорізального верстата"

>Виполнил:

ст. грн.МС-99 а

Прохорова Н.В.

ПеревіривПеттик Ю.В.

Донецьк 2002


ЗАВДАННЯ

>Спроектировать привід коробки швидкостей металорізального верстата по вихідним даним:

1. Тип верстата – вертикально-свердлильний.

2. Основний розмір –d =20мм.

3. Розроблюваний привід – головного руху.

4. Граничні значення – n>min =18об/мин; n>max =1000об/мин.

5.Знаменательпрогресии – 1,41.

6. Примітки – ЧПУ.


>РЕФЕРАТ

>Пояснительная записка містить:стр.29, рис. 12 , табл. 4 , джерел 10, докладання 3.

Діяльність наведено аналіз можливостейвертикально-сверлильного верстата, особливості й підвищити вимоги, які пред'являються коробках швидкостей.Проанализировани кінематичні схеми приведення й обраний оптимальний варіант компонуваннякинематической схеми приводу верстата.

Наведено кінематичний і силовий розрахунок приводу, розрахунок на міцність основних деталей проектованого вузла.

Вибрано матеріал валів і зубчастих коліс. Наведений вибіршлицевих сполук, підшипників, описано систему мастила та управління.

Об'єкт проектування - коробка швидкостейвертикально-сверлильного верстата.

Мета роботи - проектування оптимального приводу верстата.

>ПРИВОД, СТРУКТУРНАСЕТКА,ЗУБЧАТАЯПЕРЕДАЧА, ВАЛ,ПОДШИПНИК, НАПРУГУ.


>СОДЕРЖАНИЕ

ЗАПРОВАДЖЕННЯ

1. СПІЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА І ПРИЗНАЧЕННЯВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫХСТАНКОВ

1.1 Загальні інформацію провертикально-сверлильних верстатах

1.2 Особливості приводу швидкостейвертикально-сверлильного верстата

2.КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РОЗРАХУНОКПРИВОДАСТАНКА

2.1 Вибір діапазону регулювання і кількості щаблів передач коробки швидкостей

2.2 Розробка й модульна побудова структурної сітки і складення графіка чисел оборотів

2.3 Підбір чисел зубів

2.4 Розробкакинематической схеми приводу

2.5 Розрахунок похибок кінематичних ланцюгів верстата

3.СИЛОВОЙ РОЗРАХУНОККОРОБКИ ШВИДКОСТЕЙ

3.1 Розрахунок коефіцієнта корисної дії верстати й потужності головного електродвигуна

3.2 Розрахуноккрутящих моментів на валах

>3.3Расчет на міцність зубчастих коліс

3.4 Розрахунок геометричних параметрів зубчастих коліс

3.5 Уточнений розрахунок валу

4. ВИБІРПОДШИПНИКОВ

5. ВИБІРШПОНОК

6. ВИБІР СИСТЕМИСМАЗКИ

7. ВИБІР СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ

>ЗАКЛЮЧЕНИЕ

>ПЕРЕЧЕНЬИСПОЛЬЗОВАННЫХИСТОЧНИКОВ


ЗАПРОВАДЖЕННЯ

>Приводи металорізальних верстатів виконують широкий, спектр рухів: робочих, допоміжних, настановних тощо.

У цьому переміщається інструмент чи заготівля.Кинематические і силові характеристики коробки швидкостей має забезпечити необхідні значення величини швидкостей при обробці на верстаті різних деталей із різних деталей з різними фізико-механічними властивостями.

Рух на коробку швидкостей передається від електродвигуна черезклиноременную передачу.

Доприводам верстатів, з урахуванням технологічного призначення верстата пред'являються спеціальні вимоги – про передачу зусиль, забезпечення сталості швидкостей, швидкодії,габаритним розмірам, зручності управління.


1. СПІЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА І ПРИЗНАЧЕННЯВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫХСТАНКОВ

1.1  Загальні інформацію провертикально-сверлильних верстатах

Група свердлильних ірасточних верстатів включає у собі такі типи:

1.Настольно і вертикально- свердлильні верстати.

2.Одношпиндельние напівавтомати.

3.Многошпиндельние напівавтомати.

4.Координатно-расточние верстати.

5.Радиально ікоординатно-сверлильние верстати.

6.Расточние верстати.

7.Отделочно-расточние верстати.

8.Горизонтально-сверлильние верстати.

9. Різні.

Основними формотворчими рухами цих верстатах є головне рух – обертальне, і рух подачі шпинделя чи столу.

>Отверстие виходить методом подвійного сліду

Малюнок 1.1.1 – Схемаформообразующих рухів.

З допомогою органів настройки встановлюються частота і подача.

Операції що їх на верстатахсверлильно-расточной групи:

- свердління;

-рассверливание;

-зенкерование;

- розгортання та інші.

>Расточние верстати можуть також робити помел, нарізуваннярезьб та інші.

По розташуванню шпинделя розрізняють вертикально ігоризонтально-расточние верстати, і навіть верстати з їх постійним становищем шпинделі ірадиально-сверлильние, допускається переміщення шпинделя , котрий іноді нахил.

За кількістю шпинделів розрізняютьодно-шпиндельние імногошпиндельние.

Для глибокого свердління застосовуютьгоризонтально-шпиндельние верстати (якщо глибина свердління > десятьох діаметрів – свердління глибоке).

Розрізняють такірасточние верстати:

-горизонтально-расточние верстати;

-координатно-расточние верстати;

-алмазно-расточние верстати;

- спеціалізовані.

>Горизонтально-расточние верстати призначені в обробці отворів з точними відстанями поміж усіма осями докладно і вирізняються великий універсальністю.

>Координатно-расточние верстати з вертикальним розташуванням шпинделя мають велику жорсткість конструкції, мають спеціальне вимірювальне будова та призначені в обробці отворів з особливо точним відстанню між осями.

>Алмазно-расточние верстати застосовують для тонкого оздоблювальногорастачивания отворів алмазним читвердосплавним різцем за високої швидкості різання. Після обробітку застосовують малі подачі й малі глибини різання.

У цьому курсової роботі проектується привід длявертикально-сверлильного верстата.

Малюнок 1.1.2 – Загальний вид верстата.

Органи управління:

1.Рукоятка переміщення столу.

2. Штурвал на підйом і опускання шпинделі.

Основні вузли верстата:

3. Стіл.

4.Шпиндельная баба з коробкою подач.

5.Коробка швидкостей.

6.Станина (колона).

7. Підстава станини.

Цей верстат призначений в обробці деталей невеличкий маси.

Область використання: основні виробничі цеху за умов одиничного імелкосерийного виробництва. Також верстат використовують у ремонтно-механічних і інструментальних цехах.

Нафундаментной плиті 7 змонтована колона 6, у її верхню частину розміщається коробка швидкостей 5 з електродвигуном. На вертикальних направляють встановленошпиндельная баба 4 усередині якої розміщається привід подач, здійснює вертикальне переміщення шпинделі. Піднімати і опускати дерево можна механічно чи вручну з допомогою штурвала 2. Для встановлення і закріплення пристосувань з заготівлею є стіл 3, може бути встановлювати на різну висоту залежність від розмірів заготівлі чи пристосування.

Особливістьвертикально-сверлильного верстата – в обробці отвори необхідно поєднати центр майбутнього отвори з віссю обертання інструмента.


2.КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РОЗРАХУНОКПРИВОДАСТАНКА

 

2.1 Вибір діапазону регулювання і кількості щаблів передач коробки швидкостей

Основними технічними характеристикамивертикально-сверлильного верстата, визначальними його технологічні можливості є:

- граничні значення частот обертання n>min =18об/мин; n>max =1000об/мин,

- знаменник низки частот обертання=1,41.

Визначаємо діапазон регулювання:

Визначаємо число щаблів швидкості : 

 

, приймаємоz=14.

2.2 Розробка і його побудова структурних сіток і складення графіка чисел оборотів

По заданому числуz=14 визначаємо можливі типи схемсложенних структур ,т.к. прості розмножувальні структури змарнуємо.

Дляz=18 і=1,41 зведемо основні можливі варіанти в таблицю 2.1.

З принципу оптимізації, основою якого належить мінімальне число елементів приводу (кількість валів, шестерні, блоків і муфт) і максимальної кількості щаблів передач по швидкісної ланцюга, вибираємо як оптимальної структури – структуру типуА1-2, вид структурної формулиz=14=2(i0΄·2·3).

Таблиця 2.2.1 – Варіанти коробок швидкостей зі складеній структурою дляz=18 і=1,41.

Структурна формула Вигляд структури Основні показники приводу
>Кол-во шестерні >Кол-во валів >Кол-во блоків >Кол-во передач по короткій ланцюга >Кол-во муфт

>2(i0'·2·3)

А 18 5 4 1 немає
>2(1+i·2+2·2) Б 18 5 4 1 1
>2(0+3+i"·i"·4) Б 22 5 3 2 немає

>2(i0'· і'·>3+i"· і"·3)

Б 26 7 4 2 немає

>2(1+i'·>2+i'·2+i"·2)

тощо.

У 16 6 3 1 2

 

Загальний вид типовий схеми складеній структури виду А- 2 наведено на рис. 2.2.1

Малюнок 2.1 -Типова схема складеній структури виду А- 2

У прийнятої структурної формулі визначаємо характеристики груп x1=1, x2=1, x3=2, x4=6.

Структурна сітка коробки швидкостей приведено на рис. 2.2.2


Малюнок 2.2.2 - Структурна сітка.

При побудові графіків чисел оборотів з урахуванням обраної структурної сітки враховується те що з погляду роботи шестерні бажано, щоб передавальні відносини у ланцюгах головного руху перебувають у межах , оскількиускорительние передачі працюють гіршезамедлительних.

>Графиков чисел оборотів наведено на рис. 2.2.3.

Малюнок 2.3 -Графиков чисел оборотіввертикально-сверлильного верстата


2.3   Підбір чисел зубів

Для добору чисел зубів скористаємося графіком чисел оборотів (>рис.2.3) і значеннями передатних відносин I між ланками коробки головного руху.

>Передаточние відносини:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

>Подбираем числа зубів [>5,стр.121,табл.3]:

>z1 = 23;z5 = 80;z9 = 30;z13 = 60;z17 = 33;

>z2 = 46;z6 = 21;z10 = 60;z14 = 30;z18 = 67;

>z3 = 28;z7 = 67;z11 = 45;z15 = 20;

>z4 = 41;z8 = 34;z12 = 45;z16 = 80;


2.4 Розробкакинематической схеми приводу

 

З графіка частот обертання і знайдених значень чисел зубів складаємо принципову кінематичну схему приводу головного руху верстата (>рис.2.4.1).

Малюнок 2.4.1 -Кинематическая схема приводу головного руху верстата

2.5 Розрахунок похибок кінематичних ланцюгів верстата

,

Через війну перевірки всіх основних ланцюгів можна дійти невтішного висновку, що числа зубів коліс підібрані правильно і похибки ланцюгів становить допустиму похибка.


3.СИЛОВОЙ РОЗРАХУНОК

3.1 Розрахунок коефіцієнта корисної дії верстати й потужності головного електродвигуна

Потужність електродвигуна визначаємо, використовуючи залежність

де М>кр – максимальний момент.

Дляd = 12 розраховуємо крутний момент використовуючи такі дані:

P.S,d, Зn (матеріал =750МПа,НВ = 170 конструкційна сталь).

Використовуючи формулу визначення сил різання:

P.S = 0,35 мм;q = 2,0;

Зм = 0,0345; y = 0,8;

K>p = 1; D =20мм;

M>kp = 10 · 0,0345 · 122,0 · 0,350,8 1 = 59,58Н/м.

Визначення швидкості різання

Стійкість інструмента приймаємо мінімальну.

Т = 45;m = 0,2;

Зv = 9,8; y = 0,5;

>q = 0,4; Kv = 1;

>м/мин;

n = ;

Приймаємо за графіком найближчу меншу n = 355 об./хв;

N = кВт;

Для силового розрахунку слід знати потужність холостого ходу (N>xx).

Її визначають за такою формулою Левіта

кВт;

N>дв = Nеф + N>xx =2,15 + 0,196 = 2,35 кВт.

Приймаємо N>дв=3 кВт.

(Технічні характеристики електродвигуна (по ГОСТ 19523-74))

Тип двигуна -4A90L2У3

Номінальна потужністьPном. = 3 кВт

Частота обертання = 2840 об./хв.

ККД = 84.5%

>COS(ф) = 0.88

Ставлення мінімального моментукрутящего до номінальному М>min>ном. = 1.6

Ставлення пускового моменту до номінальному моменту Мп>ном = 2.1

Ставлення критичного моменту до номінальному М>кр>ном = 2.5

Ставлення пускового струму до номінальному Iп/I>ном = 6.5

>Маховой моментJ = 0,3510-2 >кгсм2.

Основні розміри і безліч електродвигуна

Кількість полюсів - 2

>Габаритние розміри, мм.

>l30 = 350;h31 = 243;d30 = 208.

>Установочно-присоединительние розміри, мм.

>l1 = 50;l10 = 125;l31 = 56;d1 = 24;d10 = 10;b10 = 140; h = 90.

Маса, кг = 28.7

>Присоединительние розміри для двигунів зфланцем

>d20 = 215;d22 = 15;d25 = 180;

 

3.2 Розрахуноккрутящих моментів на валах

М>кр.вал = 9740 [>Нм];

M>kp.1 =9750Нм;

M>kp.2 =9750Нм;

M>kp.4 =9750Нм;

M>kp.5 =9750Нм;

M>kp.3 =9750Нм;


Визначення діаметрів валів (проектний розрахунок).

[м]; = 30Мпа (для стали 40)

приймаємоd=30 мм,

 приймаємоd=30 мм,

 приймаємоd=30 мм,

 приймаємоd=30 мм,

 приймаємоd=40 мм,

 

3.3 Розрахунок на міцність зубчастих коліс

 

Розраховуємо модуль звичайною зубчастою передачі як по напругам вигину, а й у контактним напругам; з цих двох величин вибираємо велику підтримку і наводимо до стандартному значенням:

, мм.

, мм.

де - розрахунками крутний момент на валу шестерні (меншого колеса) передачі у зв м,

 >z - число зубів шестерні;

і - передатне число, однакову відношенню числа зубів більшого колеса до зубів меншого колеса (), незалежно від цього, понижуючої передача чи що підвищує;

 - знак плюс для подач зовнішнього зачеплення, мінус внутрішнього;

 - коефіцієнт форми зуба, дляz=20 =0,4

,

 

b - робоча ширина зубчастого віденця колеса в мм;

 - коефіцієнти, враховують збільшення навантаження передати проти номінальною внаслідок нерівномірного характеру процесу різання в роботи приводу;

де коефіцієнт перевантаження, =1,2, , коефіцієнти динамічності навантаження, через виготовлення й монтажу =1,05, =1,03

 коефіцієнти нерівномірності розподілу навантаження за довжиною зуба;

для  

 -допускаемое напруга на вигин і контактну міцність а визначаються по формулам:


=1,9·108·1,2·1,4=2,96·108 >Па,

=9,5·108·1,62=15,4·108 >Па.

тривалі межі витривалості зубів при розрахунку вигин і контактну міцність в

  коефіцієнт, враховує вплив режимушлифования зубів на величинудопускаемогоизгибного напруги

  коефіцієнти змінності режиму роботи,

,

де - розрахункове (базове) число циклів навантаження під час випробування матеріалу шестерні наусталостную міцність, =7·107

 - кількість передач групи, =2

- розрахункова частота обертання шестерні на хв-1; =>219,63об./мин,

  коефіцієнти збільшення і , залежать від ступеня універсальності верстати на розташування передачі (ближчі один до вихідному валу).

;

;

;

,

в такий спосіб


мм,

Приймаємо за стандартним рядуm=3мм.

Інші модуліпрямозубих зубчастих коліс розраховані з допомогоюЭВМи результати розрахунку зводимо в табл. 3.3.1.

3.4 Розрахунок геометричних параметрів зубчастих коліс

 

>Диаметри ділильних окружностей визначаються по залежності:

>d>wi=>mі·>zі,

>Диаметри окружностей вершин визначаються по залежності:

>d>ai=>d>wi+>2mі,

>Диаметри окружностей западин визначаються по залежності:

>d>fi=>d>wi->2,5mі.

Визначаємомежцентровие відстані між валами за такою формулою:

.

Визначаємо ширину зубчастих вінців по залежності:


b1=>10·m=10·3=30мм

b2=>10·m=10·3=30мм

b3=>10·m=10·3=30мм

b4=>10·m=10·3=30мм

b5=>10·m=10·2,5=25мм

b6=>10·m=10·2,5=25мм

b7=>10·m=10·2,5=25мм

b8=>10·m=10·2,5=25мм

b9=>10·m=10·3=30мм

b10=>10·m=10·3=30мм

b11=>10·m=10·3=30мм

b12=>10·m=10·3=30мм

b13=>10·m=10·3=30мм

b14=>10·m=10·3=30мм

b15=>10·m=10·2,5=25мм

b16=>10·m=10·2,5=25мм

b17=>10·m=10·2,5=25мм

b18=>10·m=10·2,5=25мм


Таблиця 3.3.1 - Вихідні дані до розрахунку модуля й одержують результати розрахунку

Вали

>Передат.

ставлення

>Крутящ.момент М>кр >Н/м

>Ст.точностиИсполн.вала Кількість передач групи Матеріалзубч.колес Частотавращ. шестерні >Расч.знач

>m

мм

М>изг

Мкін

I – II 28/41=1/1.41 40,21 Точна (7); ближчі один до вхідному валу 2

>40Х

>Закалка об'ємна

710 0,76 0,85 3
II – IV 21/80=1/4 56,35 Точна (7); ближчі один до вхідному валу 1

>40Х

>Закалка об'ємна

500 1,2 1,5 2,5
IV – V 45/45=1 222,5 Точна (7); ближчі один до вхідному валу 3

>40Х

>Закалка об'ємна

125 2,99 2,64 3
V – III 20/80=1/4 219,63 Точна (7); ближчі один до вихідному валу 2

>40Х

>Закалка об'ємна

125 1,95 2,27 2,5
II - III 67/34=2 56,35 Точна (7); ближчі один до вихідному валу 1

>40Х

>Закалка об'ємна

31,5 0,79 0,8 2,5

Таблиця 3.4.1 –Геометрические параметри зубчастихпрямозубих коліс.

Z № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
>z 23 46 28 41 80 21 67 34 30 60 45 45 60 30 20 80 33 67
>m 3 2,5 3 2,5
>d 69 138 84 123 200 52,5 167,5 85 90 180 135 135 180 90 50 200 82,5 167,5

>d>f

61,5 130,5 76,5 155,5 193,75 46,25 161,25 78,75 82,5 172,5 127,5 127,5 172,5 82,5 43,75 193,75 76,25 161,25

>da

75 144 90 129 205 57,5 172,5 90 96 186 141 141 186 96 55 205 87,5 172,5

aw

103,5 126,25 135 125

 


3.5 Уточнений розрахунок валу

 

Наведемо розрахунок валу коробки швидкостей. Розрахункова схема приведено малюнку 3.5.1.

Малюнок 3.5.1 –схема зачеплення валу з валами і .

Для наочності зобразимо схему зачеплення збоку, де покажемо всі сили, які діють вал (рис. 3.5.2).

Малюнок 3.5.2 –Схема сил діючих на вал /.

Окружна сила:


>Радиальная сила:

 ,

 

гір.:

У=0:

>Ra+Rв-3197,5- 3296,3=0,

>Ma=0:3197,5182,5+3296,3(182,5+87,5)+Rв491=0,

>Rв=3597,1Н,

>Rа=2896,7Н,

>верт.:

У=0:

>Ra+Rв-8785,2-1199,7=0,

>Ma=0:

>8785,2182,5+1199,7(182,5+87,5)-Rв491=0,

>Rв=3925,1Н,

>Rа=6059,8Н.


Малюнок3.6.2.-Эпюриизгибающих ікрутящих моментів.

Розрахунок валів на міцність роблять за формулі:

 >Н/м2

де наведене напруга (вигин плюс крутіння) вПа;

  розрахунковий крутний момент на валу вН·м;

  найбільшийизгибающий той час у небезпечномусечении валу (шпинделі) вН·м:

де - максимальніизгибающие моменти в небезпечномусечении вН·м,


,

 - момент опору вигину в небезпечномусечении в м3;

,

 допускаемое напруга на вигин вН/м2,

Приймаємо для валів сталь 35нормализованную з .

.


4. ВИБІРПОДШИПНИКОВ

>Осевие навантаження в коробці швидкостей відсутні, тому застосовуємооднорядние кулькові підшипники (поГОСТ8338-75). У табл.4.1приведени основні параметри підшипників, які у коробці.

Таблиця 4.1- Основні розміри підшипників.

Позначення підшипника >d D B >r

>Динамич.

>грузоподъем

>ность,c,кН

Статична

>грузоподъем

>ность, з0,кН

307 35 80 21 1 33,2 18
209 45 85 19 1 33,2 18,6

Загальний вид підшипника наведено малюнку 4.1

Малюнок 4.1 – Основні розміри кулькового підшипника.

Ушпиндельной коробці є кілька десятків підшипників,

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація