РефератыПромышленность, производствоМоМодернізація приводу головного руху зі ступеневим регулюванням свердлильного верстата

Модернізація приводу головного руху зі ступеневим регулюванням свердлильного верстата

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.


Биття переднього кінця шпинделя:


;


У зв’язку з тим, що при експлуатації верстата биття в підшипниках збільшується в розрахунках приймають:


;


Биття осі шпинделя в передній опорі:


;


Биття осі шпинделя в задній опорі:


Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Модернізація приводу головного руху зі ступеневим регулюванням свердлильного верстата

Слов:1160
Символов:10865
Размер:21.22 Кб.