Расчет и проектирование вертикально-сверлильный станок

СП.spw

вертикально-сверлильного
Кольцо1А70 ГОСТ13940-73
Подшипники ГОСТ8788-68
ТУ РБ-05755950-420-93

Расчёт предварительный.doc

В данном курсовом проекте по предмету «Металлорежущие станки» необходимо спроектировать коробку скоростей вертикально-сверлильного станка. Коробка скоростей является приводом станка и осуществляет его главное движение – вращение шпинделя.
Сверлильные станки предназначены для: сверления рассверливания зенкерования и развертывания отверстий а также для нарезания внутренней резьбы машинными метчиками в условиях единичного и серийного производства.
Состав вертикально-сверлильного станка:
шпиндельная бабка с коробкой подач и подъемным механизмом;
Станок: вертикально-сверлильный
Минимальное число оборотов шпинделяnmin=224 обмин
Знаменатель геометрического ряда φ=141
Предварительная мощность двигателя N=75 кВт
Число скоростей Zn=12
Задание: спроектировать коробку скоростей.
Разработка кинематической схемы и структурного графика коробки скоростей.
Для Zn=12 могут быть варианты:
Все варианты имеют множительную структуру. Целесообразно иметь первую переборную группу X1=3вторую переборную группу X2=3х2=6третья переборная группа X3=6х2=12
Построение графика чисел оборотов.
В основе структурной сетки учитывают то чтобы передаточное отношения находились в пределах:
и то что ускоряющие передачи работают лучше замедляющих.
Общее число передач:
Zn max при φ=141=2х=12
Находим частоты вращения шпинделя по формуле: nk= nmin φк-1
n2=n1хφ=224об 141=3158обмин
n3= n1хφ2=224об х1412=4453обмин
n4= n1хφ3=224об х1413=6279обмин
n5= n1хφ4=224об х1414=8854обмин
n6= n1хφ5=х224об 1415=12484обмин
n7= n1хφ6=224об х1416=17602обмин
n8= n1хφ7=224об х1417=24819обмин
n9= n1хφ8=224об х1418=34995обмин
n10= n1хφ9=224об х1419=49342обмин
n11= n1хφ10=224об х14110=69573обмин
n12= n1хφ11=224об х14111=98097обмин
Полученные рассчитанные значения приводим к нормализованному ряду частот вращения применяемых в станкостроении.
n1=224обмин n7=180обмин
n2=315обмин n8=250обмин
n3=45обмин n9=355обмин
n4=63обмин n10=500обмин
n5=90обмин n11=710обмин
n6=125обмин n12=1000обмин
Вес зубчатых колес смонтированных на одном валу будет наименьшим при минимальной разнице в их размерах. Минимальная разница в размерах у основной группы поскольку передаточные отношения не значительно отличаются друг от друга поэтому целесообразна структура у которой основная группа содержит наибольшее количество передач.
Выбор электродвигателя.
Максимальное число оборотов шпинделя: n12=1000обмин
Предварительная мощность станка: N=75кВт.
Примем электродвигатель 3-х фазный асинхронный короткозамкнутый серии АИР132 М6 ТУ16-525.564-84.
Мощность электродвигателя: Nэ=75кВт.
Частота вращения вала: nэ=960 обмин
Диаметр вала: dэ=38мм
Определение передаточных отношений.
Между I и II валами:
Между II и III валами:
Между III и IV валами:
Между IV и V валами:
Все полученные передаточные отношения находятся в допустимых пределах:
Определение чисел зубьев зубчатых колёс.
Z1=25 m=3 Z9=37 m=35
Z2=48 m=3 Z10=37 m=4
Z3=36 m=3 Z11=20 m=4
Z4=36 m=3 Z12=54 m=35
Z5=30 m=3 Z13=60 m=3
Z6=42 m=3 Z14=30 m=4
Z7=24 m=3 Z15=18 m=4
Z8=48 m=35 Z16=72 m=4
Определение чисел оборотов шпинделя:
n1=nэхU1х U4 х U6х U8=960 х х х х=2315 обмин.
n2=nэхU1х U3 х U6х U8= 960х х х х=3306 обмин.
n3=nэхU1х U2 х U6х U8= 960х х х х=463 обмин.
n4=nэхU1х U4 х U5х U8= 960х х х х=625обмин.
n5=nэхU1х U3 х U5х U8=960 х х х х=8929 обмин.
n6=nэхU1х U2 х U5х U8=960 х х х х=125 обмин.
n7=nэхU1х U4 х U6х U7=960 х х х х=18518 обмин.
n8=nэхU1х U3 х U6х U7=960 х х х х=26455 обмин.
n9=nэхU1х U2 х U6х U7=960 х х х х=37037 обмин.
n10=nэхU1х U4 х U5х U7=960 х х х х=500 обмин.
n11=nэхU1х U3 х U5х U7=960 х х х х=71428 обмин.
n12=nэхU1х U2 х U5х U7=960 х х х х=1000 обмин.
Числа оборотов должны отличаться от нормализованных значений не более чем на +10(φ-1)% т.е. +10(141-1)%=41%
В приводе от асинхронного электродвигателя допускается смещение ряда в сторону уменьшения до 5% т.е. все рассчитанные значения чисел оборотов находятся в допустимых пределах.
Предварительный расчёт коробки скоростей.
1.Расчёт крутящих моментов:
где -КПД участка цепи
2 Предварительный расчет диаметров валов.
[]=250 320кгсм – допускаемое напряжение.
3 Расчет мощности на каждом валу.
NI=Nэn3n=75099098=728кВт.
NII=NIn3n=728099098=706кВт.
NIII=NIIn3n=706099098=685кВт.
NIV=NIIIn3n=685099098=665кВт.
NV=NIVn3n=665099098=644кВт.
2 Требования предъявляемые к зубчатым передачам (пункт 4.1)
Рекомендованные значения степени точности зубчатых колес (табл.4.1) зависят от окружной скорости. Далее из расчета будет определено что все они находятся в интервале 25 6 мс. Таким образом для прямозубых зубчатых колес выбираем степень точности 7-7-Х.
3 Материалы и термообработка зубчатых колес (пункт 4.2)
Для вертикально-сверлильного станка в процессе обработки характерны средние динамические нагрузки без больших перегрузок и ударов. Это обуславливает выбор материалов и термообработки. (табл. 4.2).
oтермообработкаобъемная закалка в масле
oпредел прочности при растяжении кгсмм2150-165
oпредел выносливости при изгибе кгсмм255 65
4 Расчет модуля зубчатых колес по напряжением изгиба.
К=12 – коэффициент учитывающий характер нагрузки
=8 – относительная ширина венцов
у – коэффициент формы зубьев
[Fp]=38кгсм2 – допускаемое напряжение изгиба для стали 40ГОСТ 4543-71 с термообработкой 45 50HRC
5 Расчет модуля зубчатых колес при расчете на контактную прочность.
где [H] = 135 кгсм2 – допускаемое контактное напряжение для стали 45 ГОСТ 1050-88
К = 07 – коэффициент долговечности
Наибольшее значение mиз и mк округляем до стандартного значения:
mII = 25мм mV = 45мм
Определим ширину зубчатого венца колёс
При условии что b= х m =6 8
bIII = 45 х 8 =36мм

2.cdw

Расчёт.doc

В данном курсовом проекте по предмету «Металлорежущие станки» необходимо спроектировать коробку скоростей вертикально-сверлильного станка. Коробка скоростей является приводом станка и осуществляет его главное движение – вращение шпинделя.
Сверлильные станки предназначены для: сверления рассверливания зенкерования и развертывания отверстий а также для нарезания внутренней резьбы машинными метчиками в условиях единичного и серийного производства.
Состав вертикально-сверлильного станка:
шпиндельная бабка с коробкой подач и подъемным механизмом;
Станок: вертикально-сверлильный
Минимальное число оборотов шпинделяnmin=224 обмин
Знаменатель геометрического ряда φ=141
Предварительная мощность двигателя N=75 кВт
Число скоростей Zn=12
Задание: спроектировать коробку скоростей.
Разработка кинематической схемы и структурного графика коробки скоростей.
Для Zn=12 могут быть варианты:
Все варианты имеют множительную структуру. Целесообразно иметь первую переборную группу X1=3вторую переборную группу X2=3х2=6третья переборная группа X3=6х2=12
Построение графика чисел оборотов.
В основе структурной сетки учитывают то чтобы передаточное отношения находились в пределах:
и то что ускоряющие передачи работают лучше замедляющих.
Общее число передач:
Zn max при φ=141=2х=12
Находим частоты вращения шпинделя по формуле: nk= nmin φк-1
n2=n1хφ=224об 141=3158обмин
n3= n1хφ2=224об х1412=4453обмин
n4= n1хφ3=224об х1413=6279обмин
n5= n1хφ4=224об х1414=8854обмин
n6= n1хφ5=х224об 1415=12484обмин
n7= n1хφ6=224об х1416=17602обмин
n8= n1хφ7=224об х1417=24819обмин
n9= n1хφ8=224об х1418=34995обмин
n10= n1хφ9=224об х1419=49342обмин
n11= n1хφ10=224об х14110=69573обмин
n12= n1хφ11=224об х14111=98097обмин
Полученные рассчитанные значения приводим к нормализованному ряду частот вращения применяемых в станкостроении.
n1=224обмин n7=180обмин
n2=315обмин n8=250обмин
n3=45обмин n9=355обмин
n4=63обмин n10=500обмин
n5=90обмин n11=710обмин
n6=125обмин n12=1000обмин
Вес зубчатых колес смонтированных на одном валу будет наименьшим при минимальной разнице в их размерах. Минимальная разница в размерах у основной группы поскольку передаточные отношения не значительно отличаются друг от друга поэтому целесообразна структура у которой основная группа содержит наибольшее количество передач.
Выбор электродвигателя.
Максимальное число оборотов шпинделя: n12=1000обмин
Предварительная мощность станка: N=75кВт.
Примем электродвигатель 3-х фазный асинхронный короткозамкнутый серии АИР132 М6 ТУ РБ-05755950-420-93.
Мощность электродвигателя: Nэ=75кВт.
Частота вращения вала: nэ=960 обмин
Диаметр вала: dэ=38мм
Двигатели серии АИР выпускаются как общепромышленного назначения так и в различных модификациях:
- повышенной точности по установочно-присоединительным размерам;
- с повышенным скольжением;
- со встроенной температурной защитой;
- прочие (различного климатического и монтажного исполнения
исполнения по степени защиты и т.д.).
Для двигателей устанавливаются следующие показатели надежности:
- средняя наработка на отказ – не менее 20 000 ч
- класс изоляции обмотки – «F».
Основные размеры трехфазных двигателей электрические параметры и массы общепромышленного исполнения приведены на рисунке и в таблице.
Определение передаточных отношений.
Между I и II валами:
Между II и III валами:
Между III и IV валами:
Все полученные передаточные отношения находятся в допустимых пределах:
Определение чисел зубьев зубчатых колёс.
Z1=25 m=3 Z9=37 m=35
Z2=48 m=3 Z10=37 m=4
Z3=36 m=3 Z11=20 m=4
Z4=36 m=3 Z12=54 m=35
Z5=30 m=3 Z13=60 m=3
Z6=42 m=3 Z14=30 m=4
Z7=24 m=3 Z15=18 m=4
Z8=48 m=35 Z16=72 m=4
Определение чисел оборотов шпинделя:
n1=nэхU1х U4 х U6х U8=960 х х х х=2315 обмин.
n2=nэхU1х U3 х U6х U8= 960х х х х=3306 обмин.
n3=nэхU1х U2 х U6х U8= 960х х х х=463 обмин.
n4=nэхU1х U4 х U5х U8= 960х х х х=625обмин.
n5=nэхU1х U3 х U5х U8=960 х х х х=8929 обмин.
n6=nэхU1х U2 х U5х U8=960 х х х х=125 обмин.
n7=nэхU1х U4 х U6х U7=960 х х х х=18518 обмин.
n8=nэхU1х U3 х U6х U7=960 х х х х=26455 обмин.
n9=nэхU1х U2 х U6х U7=960 х х х х=37037 обмин.
n10=nэхU1х U4 х U5х U7=960 х х х х=500 обмин.
n11=nэхU1х U3 х U5х U7=960 х х х х=71428 обмин.
n12=nэхU1х U2 х U5х U7=960 х х х х=1000 обмин.
Числа оборотов должны отличаться от нормализованных значений не более чем на +10(φ-1)% т.е. +10(141-1)%=41%
В приводе от асинхронного электродвигателя допускается смещение ряда в сторону уменьшения до 5% т.е. все рассчитанные значения чисел оборотов находятся в допустимых пределах.
Предварительный расчёт коробки скоростей.
1.Расчёт крутящих моментов:
где -КПД участка цепи
2 Предварительный расчет диаметров валов.
[]=250 320кгсм – допускаемое напряжение.
3 Расчет мощности на каждом валу.
NI=Nэn3n=75099098=728кВт.
NII=NIn3n=728099098=706кВт.
NIII=NIIn3n=706099098=685кВт.
NIV=NIIIn3n=685099098=665кВт.
NV=NIVn3n=665099098=644кВт.
2 Требования предъявляемые к зубчатым передачам (пункт 4.1)
Рекомендованные значения степени точности зубчатых колес (табл.4.1) зависят от окружной скорости. Далее из расчета будет определено что все они находятся в интервале 25 6 мс. Таким образом для прямозубых зубчатых колес выбираем степень точности 7-7-Х.
3 Материалы и термообработка зубчатых колес (пункт 4.2)
Для вертикально-сверлильного станка в процессе обработки характерны средние динамические нагрузки без больших перегрузок и ударов. Это обуславливает выбор материалов и термообработки. (табл. 4.2).
oтермообработкаобъемная закалка в масле
oпредел прочности при растяжении кгсмм2150-165
oпредел выносливости при изгибе кгсмм255 65
4 Расчет модуля зубчатых колес по напряжением изгиба.
К=12 – коэффициент учитывающий характер нагрузки
=8 – относительная ширина венцов
у – коэффициент формы зубьев
[Fp]=38кгсм2 – допускаемое напряжение изгиба для стали 40ГОСТ 4543-71 с термообработкой 45 50HRC
5 Расчет модуля зубчатых колес при расчете на контактную прочность.
где [H] = 135 кгсм2 – допускаемое контактное напряжение для стали 45 ГОСТ 1050-88
К = 07 – коэффициент долговечности
Наибольшее значение mиз и mк округляем до стандартного значения:
mII = 25мм mV = 45мм
Определим ширину зубчатого венца колёс
При условии что b= х m =6 8
bI = 2 х 8 =16мм bIV = 45 х 8 =36мм
bII = 25 х 8 =20мм bV = 45 х 8 =36мм
Расчёт шпоночных соединений
Устанавливаем третий вал коробки призматические шпонки ГОСТ 23360-78 со скруглёнными торцами.
Расчёт шпонки под 8х7х30
Условие выполняется значит шпонка 8х7х30 под зубчатое колесо подходит.
Расчёт шпонки 20х12х50
Условие выполняется значит шпонка 20х12х50 шестерню z2 и подходит.
Смазка приборов главного движения станка
Смазка имеет большое значение для обеспечения работоспособности и долговечности станка способствует уменьшению потерь на трение повышению допустимых скоростей за счет отвода тепла из зоны тепловыделения и уменьшения износа трущихся поверхностей.
Приводы главного движения металлорежущих станков отличается наличием большого количества трущихся пар. смазки здесь следует считать централизованную непрерывную смазку.
Для смазки приводов станков применяют жидкие масла (индустриальное 20).
По частоте вращения и количеству необходимой смазки наиболее целесообразным является применение шестеренного насоса.
Насос выбирается по потребленной производительности которая равна количеству подаваемой смазки.
k=1..3 – коэффициент
N=75 кВт – мощность привода
= 092 – КПД привода.
Объем резервуара – отстойника принимается равным
производительности насоса за 4-6 минут работы.
Для отделения твёрдых частиц находящихся в масле во взвешенном состоянии служат фильтры. По производительности так же выбираем пластинчатый фильтр конструкции ЭНИМС.
Уровень масла в коробке будет контролироваться визуально при помощи маслоуказателя установленного на стенке корпуса коробки.
Для герметизации выходящих наружу вращающихся частей коробки (входного вала и шпиндельного вала) применяются уплотнения.
Библиографический список
Методические руководства к выполнению курсового проекта по курсу «Металлорежущие станки»
Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя»
в 3тТ123 8-е издание перераб. и доп. М.«Машиностроение»2001. 920с:ил.
Дунаев П.Ф. Леликов О.П. «Конструирование узлов и деталей машин» М.: Высш. шк. 1985 – 416с.

3.cdw

Мощность электродвигателя
Число ступеней оборотов шпинделя 12.
Частота вращения шпинделя
Кинематическая схема
Техническая характеристика

1.cdw

Вал.cdw