Назначение станка, выполняемые операции. Задачи проектирования (модернизация)

Введение

 

Производственные процессы в большинстве отраслей народного хозяйства выполняют машины, и дальнейший рост материального благосостояния тесно связан с развитием машиностроения. Непрерывное совершенствование и развитие машиномтроения связано с прогрессом станкостроения, поскольку металлорежущие станки с некоторыми другими видами технологических машин обеспечивают изготовление любых новых видов оборудования.

К важнейшим требованиям, предъявляемым к проектируемой машине, относятся экономичность в изготовлении и эксплуатации, удобство и безотказность обслуживания, надёжность и долговечность.

Для обеспечения этих требований детали должны удовлетворять ряду критериев, важнейшие среди которых - прочность, надёжность, износостойкость, жёсткость, виброустойчивость, теплостойкость, технологичность.

 

Назначение станка, выполняемые операции. Задачи проектирования (модернизация)

 

Токарно-револьверный автомат модели 1Б140 предназначен для серийного и массового производства деталей из круглого, квадратного и многогранного калиброванного прутка. Максимальные размеры обрабатываемой детали: диаметр - 40 мм, длина - 90 мм. При применении приспособления для внешней подачи максимальный диаметр детали - 45 мм. Кроме загрузки автомата прутком все процессы автоматизированы.

В универсальном исполнении автомат имеет револьверную головку с 6-ю гнездами для инструмента, четыре поперечных суппорта (один суппорт имеетдополнительное и продольное перемещение), приспособление для быстрого сверления, качающийся упор.

Дополнительно станок может быть оборудован приспособлением для внешней подачи, приспособлением для заправки прутка, приспособлением для поперчного сверления, магазинным устройством, винтовым транспортером, приспособлением для проточки конусов.

Пределы чисел оборотов шпинделя и подачи суппортов позволяют обрабатывать широкий диапазон изделий на рациональных режимах.

Целью модернизации является изменение диапазона размеров обрабатываемых деталей до Æ30 мм и увеличение количества материалов, которые можно обрабатывать на рациональных режимах. Это можно осуществить применением более мощного двигателя и увеличением диапазона регулирования.

 

Определение технических характеристик станка

 

Параметры обработки:

Максимальный диаметр обрабатываемой детали_max=30 мм

Минимальный диаметр обрабатываемой детали

_min= d_max/(4…8)=30/(4…8)=4…8 мм; принимаем d_min=8 мм

 

Обрабатываемые материалы: сталь у_в≥750 МПа, БрОЦС6-6-3.

Инструментальные материалы: твёрдые сплавы, HSS.

станок привод шпиндельный технический

Выбор электродвигателя

 

Выбор электродвигателя произведём по наибольшей требуемой мощности. Из таблици 1 видно что наибольшая мощность 9,1 кВт. По заданию двигатель должен иметь двухступенчатое регулирование. Для токарно-револьверных автоматов с повторно-кратковременной нагрузкой целесообразно принимать мощность двигателя Р_д=N_эф.

Выбираем асинхронный электродвигатель 4А132М4/2У3 мощностью 8,5 и 9,5 кВт при частотах вращения 1460 и 2910 мин^-1 соответственно (синхронная частота 3000/1500 мин^-1).

 

Силовой, прочностной расчет основных элементов привода главного движения

Выбор муфт

 

Электродвигатель и вал коробки скоростей соединены упругой муфтой с торообразной оболочкой вогнутого профиля ГОСТ 20884-93. Выбор муфты производим не по передаваемому вращающему моменту, а по диаметру внутреннего отверстия. Принимаем муфту с номинальным вращающим моментом 100 Н×м и внутренним отверстием d=35 мм. Отверстие одной полумуфты, соединяемой с валом электродвигателя, необходимо перед сборкой расточить до d=38 мм.

Выбор электромагнитных муфт контактного типа Э1М…2 производится в зависимости от крутящего момента на валу и угловой скорости w [6].

 

М_Н=k×T, Н×м,

 

где k=1,3 - коэффициент запаса.

 

, с^-1,

 

где п - частота вращения вала, мин^-1

Вал I:

М_Н=1,3×30,55=40 Н×м

 с^-1

Вал II:

М_Н=1,3×42,64=55,4 Н×м

 с^-1

Вал III:

М_Н=1,3×83,58=108 Н×м

 с^-1

Конкретные типоразмеры муфт примем после расчета диаметров валов коробки скоростей

 

4.7 Расчёт диаметров валов и предварительный выбор подшипников

 

Ориентировочно диаметры валов определяем из соотношения [2]:

 

,

 

где Т-момент на соответствующем валу

мм

мм

мм

Диаметры валов необходимо согласовать с диаметрами внутренних колец подшипников, а также с посадочными отверстиями электромагнитных муфт.

Диаметр выходного конца электродвигателя d=38 мм.

Диаметры валов необходимо принять несколько больше, так как подача смазочной жидкости будет осуществляться через отверстия в валах.

На первом и втором валу будут установлены электромагнитные муфты Э1М07.2, имеющие посадочное отверстие d=25 мм, следовательно принимаем диаметр валов d₁=d₂=25 мм.

На третьем валу устанавливаем муфту Э1М08.2 с отверстием d=30 мм. Принимаем d₃=30 мм.

Предварительно выбираем подшипники шариковые радиальные однорядные ГОСТ 8338-75 средней серии для установки в корпус и легкой серии для зубчатых колес.

 

Силовой расчет вала

 

Рисунок 4 - Схема приложения нагрузки

 

Наиболее нагруженным валом в коробке скоростей является III (рисунок 4), на который действует помимо сил в зубчатом зацеплении сила давления, передаваемая от поликлиноременной передачи.

Определим окружную силу в зацеплении [4]:

 

Н,

 

где d₂=т×z₂=4×36=144 мм - делительный диаметр колеса;

Т₂=83,58 Н×м - крутящий момент на колесе.

Радиальная сила:

 

Н,

 

где a=20° - угол зацепления.

По чертежу определяем места расположения сил и расстояние до точек их приложения, переносим их на рисунок. Для облегчения расчёта применим относительную систему координат совпадающую с направлениями сил F_r и F_t.

Рассмотрим плоскость ZOY:

 

SМ_А=F_ОПZ×l₁-F_r×l₂-R_BZ(l₂+l₃)=0,

SМ_B=F_ОПZ(l₁+l₂+l₃)+F_r×l₃-R_AZ(l₂+l₃)=0,

 

Откуда:

 

H

H

 

Проверка:

 

SF_z=-F_ОПZ+R_AZ-F_r-R_BZ=1811,3+2267,6-422,5-33,8=0

 

Рассмотрим плоскость XOY:

 

SМ_А=-F_ОПX×l₁-F_t×l₂+R_BX(l₂+l₃)=0,

SМ_B=-F_ОПX(l₁+l₂+l₃)+F_t×l₃+R_AX(l₂+l₃)=0,

 

Откуда:

 

H

H

 

Проверка:

 

SF_z=F_ОПX-R_AX-F_t+R_BX=1811,3-1383,2-1160,8+732,7=0

 

Силы реакции в опорах:

 

Н,

Н

 

Строим эпюры изгибающих и крутящих моментов (рисунок 5)

 

Рисунок 5 - Эпюры изгибающих и крутящих моментов

Самым нагруженным является III вал, так как на нем наибольший крутящий момент. Наиболее опасное сечение вала расположено под электромагнитной муфтой, где, согласно построенным эпюрам, наибольший изгибающий момент. Концентраторами напряжений являются: шпоночный паз и переходная посадка муфты на вал.

Для опасного сечения определяем коэффициент запаса прочности по усталости S и сравниваем его с допускаемым значением [4]:

 

 

где S_у и S_t - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, определяемые по зависимостям [4]:

 

,

 

где у_-1=410 МПа и t_-1=240 МПа - пределы выносливости материала соответственно при изгибе и кручении;

у_a и t_a - амплитуды напряжений цикла, МПа;

у_т и t_т - средние напряжения цикла, МПа;

y_у=0,2; y_t=0,1 - коэффициенты характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений;

К_уD и К_tD - коэффициенты, учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости соответственно при изгибе и кручении

 

,

 

где К_у и К_t - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

К_d - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

К_F=1 - коэффициент влияния шероховатости поверхности;

К_V=1,4 - коэффициент влияния упрочнения

Для каждого концентратора напряжений определим коэффициенты К:

шпоночный паз

К_у=2,2; К_t=2,0; К_d=0,77

переходная посадка

 

 

В расчет принимаем тот концентратор, у котороко больше , таким концентратором является шпоночный паз.

 

,

 

где М=181900 Н×мм - результирующий изгибающий момент;

М_К=83600 Н×мм - крутящий момент;

W - осевой момент сопротивления сечения вала, мм³;

W_К - полярный момент сопротивление сечения вала, мм³

 

мм³,

 

где b=8, t₁=4 - размеры шпоночного паза, мм;

 

с=d₀/d=12/30=0,4

мм³

 

МПа;

МПа

Запас прочности больше допустимого

 

Литература

станок привод шпиндельный технический

1 Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для машиностроительных специальностей ВУЗов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1985.

Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование. Учебное пособие для ВУЗов. - Мн.: Вышэйшая школа, 1991.

Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных ВТУЗов / Под ред. В.Э. Пуша. - М.: Машиностроение, 1985.

Санюкевич Ф.М. Детали машин. Курсовое проектирование: Учебное пособие - Брест: БГТУ, 2003.

Справочник технолога-машиностроителя. / Под. ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1972.

Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие. - 2-е изд. перераб. и доп. - Калининград: Янтар. Сказ, 1999.

Введение

 

Производственные процессы в большинстве отраслей народного хозяйства выполняют машины, и дальнейший рост материального благосостояния тесно связан с развитием машиностроения. Непрерывное совершенствование и развитие машиномтроения связано с прогрессом станкостроения, поскольку металлорежущие станки с некоторыми другими видами технологических машин обеспечивают изготовление любых новых видов оборудования.

К важнейшим требованиям, предъявляемым к проектируемой машине, относятся экономичность в изготовлении и эксплуатации, удобство и безотказность обслуживания, надёжность и долговечность.

Для обеспечения этих требований детали должны удовлетворять ряду критериев, важнейшие среди которых - прочность, надёжность, износостойкость, жёсткость, виброустойчивость, теплостойкость, технологичность.

 

Назначение станка, выполняемые операции. Задачи проектирования (модернизация)

 

Токарно-револьверный автомат модели 1Б140 предназначен для серийного и массового производства деталей из круглого, квадратного и многогранного калиброванного прутка. Максимальные размеры обрабатываемой детали: диаметр - 40 мм, длина - 90 мм. При применении приспособления для внешней подачи максимальный диаметр детали - 45 мм. Кроме загрузки автомата прутком все процессы автоматизированы.

В универсальном исполнении автомат имеет револьверную головку с 6-ю гнездами для инструмента, четыре поперечных суппорта (один суппорт имеетдополнительное и продольное перемещение), приспособление для быстрого сверления, качающийся упор.

Дополнительно станок может быть оборудован приспособлением для внешней подачи, приспособлением для заправки прутка, приспособлением для поперчного сверления, магазинным устройством, винтовым транспортером, приспособлением для проточки конусов.

Пределы чисел оборотов шпинделя и подачи суппортов позволяют обрабатывать широкий диапазон изделий на рациональных режимах.

Целью модернизации является изменение диапазона размеров обрабатываемых деталей до Æ30 мм и увеличение количества материалов, которые можно обрабатывать на рациональных режимах. Это можно осуществить применением более мощного двигателя и увеличением диапазона регулирования.