Коробка скоростей сверлильного станка

кинематическая схема кробки скоростей.cdw

КП-ИГЭУ-ТМС-12459-2015
Кинематическая схема
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12
График частот вращения

Коробка скоростей.cdw

Уровень шума не более 70дБ
Переключение скоростей при вращении валов запрещено.
В коробку скоростей залить масло И-Г-С-46 ГОСТ 17479.8-87.
Течь масла в местах соединений и уплотнений не допустима.
Необработанные поверхности внутри коробки красить
маслостойкой краской.
Температура в подшипниковых узлах не более 40
После сборки коробку обкатать в течении 30 мин.

Расчетно-пояснительная записка.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУПО
“Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина”
“Металлорежущие станки”
Ключевые слова: металлорежущий станок сверлильный станок главный привод коробка скоростей шпиндель зубчатые колеса вал инструмент.
Служебные назначения станка 4
Выбор станка аналога 5
Кинематические расчеты 6
Разработка кинематической схемы 9
Определение числа зубьев 11
Список литературы 36
Основной задачей послевоенного периода являлось восстановление промышленности и сельского хозяйства и их дальнейшее развитие. В строй вступили такие станкостроительные заводы как Коломенский Новосибирский Ульяновский Рязанский Воронежский Минский завод автоматических линий и многие другие.
Преимуществом станков выпускаемых нашей промышленностью является возможность встраивания их в автоматические линии. Вместе с механизацией и автоматизацией станков выросли требования к точности обработки. Это вызвало значительно увеличение выпуска прецизионных станков.
Развитие вычислительной техники позволило развернуть работы по созданию систем числового управления металлорежущими станками. Повышение мощности и быстроходности металлорежущих станков требовало обеспечения их жесткости и виброустойчивости. Решающую роль в ускорении технического перевооружения машиностроения принадлежит станкоинструментальной промышленности.
Служебные назначения станка
Сверлильные станки предназначены для сверления глухих и сквозных отверстий рассверливания зенкерования развертывания растачивания и нарезания резьбы. Основными формообразующими движениями при сверлильных операциях являются главное движения (вращательное) и движение подачи s шпинделя станка. Кинематические цепи осуществляющие эти движения Имеют самостоятельные органы настройки iv и is посредством которых устанавливается необходимая частота вращения инструмента и его подача.
Сверлильные станки подразделяются на вертикально-сверлильные настольные и напольные радиально-сверлильные для глубокого сверления центровальные и многошпиндельные. Настольные станки строят для сверления отверстий в стальных деталях (B= 500÷600 МПа) наибольшего условного диаметра 3;6; 12 и 16 мм вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные станки-для сверления отверстий диаметром 18;25;35; 50 и 75 мм. Вылет радиально-сверлильных станков составляет 1300-2000 мм.
Мощность главного привода: N= 6квт;
Минимальное число оборотов шпинделя: nm
Максимальное число оборотов шпинделя: nma
Класс точности: Н- нормальной
Выбор станка аналога
Станок универсальный вертикально-сверлильный модели 2Н150 используется на предприятиях с единичным и мелкосерийным производством и предназначен для выполнения операций: сверления рассверливания зенкования зенкерования. Наличие на станке механической подачи шпинделя при ручном управлении циклами работы допускает обработку деталей в широком диапазоне размеров из различных материалов с использованием инструмента из высоко углеродистых и быстрорежущих сталей и твердых сплавов. Установленное на станке электрическое устройство реверсирования главного движения позволяет производить нарезание резьбы машинными метчиками при ручной подаче шпинделя.
Технические характеристики:
Максимальный диаметр сверления в стали 45 мм 50
Размеры конуса шпинделя по СТ СЭВ 147-75 Морзе 5
Расстояние оси шпинделя до направляющих колонны мм 350
Максимальный ход шпинделя мм 300
Расстояние от торца шпинделя мм:до стола0-800до плиты 700-1250
Максимальное перемещение сверлильной головки мм 250
Движение шпинделя за один оборот штурвала мм 131 68
Размеры рабочей поверхности стола мм 500х560
Максимальный ход стола мм 360
Кол-во скоростей шпинделя 12
Пределы подач ммоб 005-224
Мощность основного электродвигателя движения кВт 75
Габаритные размеры станка мм 1355х890х2930
Кинематические расчеты
1. Определяем диапазон регулирования и число ступеней шпинделя
Т.к класс точности Н-нормальный принимаем: φ=141
R= nmaxnmin=200030=666
Z= lgRlgφ+1=182015+1=13
Принимаем z = 12 по табл. 4.1 [1]
2. Частоты вращения шпинделя
n2=n1 φZ-1=30 1411=423мин-1принимаем n2=315мин-1 по [2] табл.20
n3=n1 φZ-1=30 1412=5964мин-1 n3=45мин-1
n4=30 1413=84 мин-1 n4=63мин-1
n5=30 1414=11844мин-1 n5=90мин-1
n6=30 1415=167мин-1 n6=125мин-1
n7=30 1416=23547мин-1 n7=180мин-1
n8=30 1417=332мин-1 n8=250мин-1
n9=30 1418=46813мин-1 n9=355мин-1
n10=30 1419=660мин-1 n10=500мин-1
n11=30 14110=93068мин-1 n11=710мин-1
n12=30 14111=131225мин-1 n12=1000мин-1
3. Выбор электродвигателя
По исходным данным к курсовому проекту выбираем асинхронный двигатель модели 4A132S4У3 по табл. 3.1 [1].
Рис. 1. Двигатель асинхронный серии 4А с основными элементами конструкции и размерами.
5. Разработка кинематической схемы
Строим вариант структурной сетки:
На основе величин Zn и выбираем оптимальный структурный вариант привода:
где p1pn - количество различных передач в каждой группе
x1xn - характеристика группы передач
Значения x1 x2 xn для = 141 должны удовлетворять условию:
для понижающих передач x1 = 6
для повышающих передач x2 = 3.
По выбранному оптимальному структурному варианту привода строим
Вариант №1: z = 12 = 3(1) x 2(3) x 2(6)
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12
Вариант №2: z = 12 = 2(1) x 2(2) x 3(4)
Вариант №3: z = 12 = 2(1) x 3(2) x 2(6)
Вариант №1 и для него строится график частот вращения
Рис.3.1. График частот вращения
Рис.3.2. Кинематическая схема коробки скоростей
6. Определение числа зубьев
Определяем количество зубьев для групповых передач:
Первая групповая передача:
Вторая групповая передача:
Третья групповая передача:
Полученные значения числа зубьев заносим в таблицу 2.
Передаточное отношение
1. Определение КПД привода
КПД определяем по формуле:
Где p- среднее значение КПД ременной передачи
з- среднее значение КПД зубчатой передачи
п- среднее значение КПД подшипников
a- число ременной передачи
b- число зубчатой передачи
c- число подшипников
2. Определение мощностей на валах
3. Определяем угловые скорости на валах привода:
4 Определяем передаваемые крутящие моменты
5 Расчет цилиндрической закрытой передачи
Выбор материала шестерни и зубчатого колеса:
- материал – сталь 40Х
- твердость – HB1 = 280
- материал – сталь 55
- твердость – HB2 = 260
Условие выбора материала:
Базовое число циклов нагружения
Эквивалентное число циклов перемены нагружения:
где - продолжительность работы передачи час.
C=1 – число зацеплений
– коэффициент учитывающий изменение нагрузки передачи в соответствии с циклограммой
Коэффициент долговечности:
Предел контактной выносливости:
Для и способа термообработки – улучшение допускаемые контактные напряжения равны:
Допускаемые напряжения изгиба для зубьев шестерни и колеса
Коэффициент долговечности:
Т.к. число циклов перемены нагружений соответствующих пределу выносливости для обоих колес и то [1]
Определяем допускаемые напряжения изгиба:
Допускаемые напряжения при действии максимальных нагрузок:
6 Расчет межосевого расстояния и выбор основных параметров передачи
Первая группа колес:
где Ка = 43 – для прямозубых колес [1];
ba = 04 – коэффициент ширины колеса.
KH = 102 – неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий.
Принимаем по ГОСТ 2185-66
Определяем модуль зацепления:
Принимаем по ГОСТ 2185-66 m =2
Вторая группа колес:
Принимаем по ГОСТ 2185-66 m =25
Третья группа колес:
Принимаем по ГОСТ 2185-66 m =3
Определяем размеры венцов колес
- Делительные диаметры
- Действительное межосевое расстояние
- Действительное передаточное число
- Рабочая ширина зацепления
Для передачи z13-z14
Расчет на контактную выносливость активной поверхности зубьев
Коэффициент нагрузки
– коэффициент внешней динамической нагрузки принимает – неравномерность режима нагружения потребителя малая.
– коэффициент внутренней динамической нагрузки - для степени точности 8 твердости поверхности НВ350 прямозубых колес.
– коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий – при твердости поверхности НВ350 несимметричном расположении шестерни относительно опор жестком вале.
– коэффициент распределения нагрузки между зубьями
– коэффициент формы сопряженных поверхностей [1 стр 68]
– коэффициент механических свойств материалов сопряженных колес – для пары стальных колес
- коэффициент суммарной длины контактных линий
Расчет на контактную статическую прочности при действии максимальной нагрузки
Для стали 55 при термообработке – нормализация до твердости НВ 230..250 габарит 100 мм предел текучести
Допускаемые напряжения при расчете на контактную статическую прочность
Расчет на изгибную выносливость
– коэффициент формы зуба смещение х=0 эквивалентное число зубьев
– коэффициент наклона зубьев
коэффициент распределения нагрузки между зубьями для косозубых передач
– условие прочности выполняется
Расчет на изгибную статическую прочности при действии максимальной нагрузки
Допускаемые напряжения при расчете на изгибную статическую прочность
Остальные колеса рассчитываются аналогичным способом и записываются в таблицу 3.
Таблица 3. Основные размеры и характеристики зубчатых колес
Ширина зубчатых венцов мм
Для валов выбираем материал сталь 45 ГОСТ 1050 – 88 термическая обработка – нормализация + отпуск HB 230..285.
T – крутящий момент на валу
– допускаемое напряжение на кручение Мпа = 20..30
Определяем диаметры первого вала:
Определяем диаметры второго вала:
Определяем диаметры третьего вала:
Определяем диаметры четвертого вала:
Валы округляем до стандартных значений. Длины валов принимаем конструктивно.
9 Расчет подшипников
Расчет проводится путем определения реакций в опорах вала с помощью программы OPORA.
9.1. Исходными данными для расчета служат:
Схема расположения опор и действующих на вал нагрузок;
Значения нагрузок действующих на вал;
Угол между двумя силами.
9.2. Расчет усилий P и Q по следующим формулам (1) и (2).
где М – крутящий момент на соответствующем валу Нмм
d – диаметр соответствующего зубчатого колеса мм
Все исходные данные для расчета занесены в таблицу 4
Статич. грузопоть левой стороны Н
Статич. грузоп-ть правой стороны Н
Динамич. грузоп-ть левой опоры Н
Динамич. грузоп-ть правой опоры Н
Изгибающий момент от силы Р Н
Изгибающий момент от силы Q Н
По результатам расчета принимаем:
подшипники шариковые радиальные однорядные 106 (ГОСТ 8338-75)
для 3 вала: подшипники шариковые однорядные 107 (ГОСТ 8338-75)
10 Расчет шпоночных соединений на смятие
Призматические шпонки применяемые в коробке скоростей проверяют на смятие.
Условие прочности для шпонки [2]
[]см допускаемое напряжение на смятие при стальной
Ft – окружная сила на колесе Н;
Асм – площадь смятия мм2;
lp – рабочая длинна шпонки со скруглёнными концами:
b h t1 – стандартные размеры шпонки мм.
Мкр – крутящий момент на валу ;
d – делительный диаметр вала мм.
Проверочный расчёт на шпинделе:
Шпонка 10х8х40 ГОСТ 23360-78
Ft =275.23100032=4701 Н;
Асм = (0948 5)(40 10) = 75.6 мм2;
см = 4701 75.6 = 62.18 ≤ 110 шпонка подходит.
В зависимости от климатических условий заполнить масляный резервуар до нужного уровня. Уровень масла следует проверять по красной точке маслоуказателя до пуска станка и после его выключения (через 10-15 минут т.е. после стока масла в резервуар).
Смазать при помощи шприц-масленки все точки указанные на рис.
Через 2-3 минуты после пуска станка масло должно показаться в контрольном глазке .
Во время эксплуатации станка необходимо постоянно следить через контрольный глазок за подачей смазки. Если масло в контрольный глазок не поступает – работу на станке следует прекратить. В этом случае необходимо осмотреть насос выяснить и устранить причину мешающую нормальному поступлению смазки.
В связи с тем что насос крепиться на нижней плите коробки скоростей для доступа к нему надо снять боковую крышку сверлильной головки.
Список использованной литературы
Кочергин А.И. конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов [Текст] Курсовое проектирование А.И. Кочергин: Учебное пособие для вузов. – Мн.: Выш. Шк. 1991. – 382 с.ил.
Белкин И.М. допуски и посадки: Учебное пособие для студентов машиностроительных специальностей для высших технических заведений [Текст]И.М.Белкин – М.: Машиностроение 1992 – 582с.: с ил.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2под.ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещеряков. 4-е изд. перераб. И доп. – М.: Машиностроение 1985. 496 с. ил.
Анурьев В.И.: « Справочник конструктора-машинострителя » : В 3 т. Т. 1 Т2 Т3 – 8-е изд.перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: Машиностроение 2001. – 920с.: ил.
Справочник технолога-машиностроителя в 2-х т. Т1 Т2 Под ред. А.Г. Косиловой Р.К. Мещерякова.– 4-е изд. перераб. и доп.– М.: Машиностроение 1985 654 с. ил.