Главный привод токарного станка с ЧПУ

Спецификация.doc

Пояснительная записка
Уплотнение лабиринтное
Коробка скоростей токарного станка
Прокладка регулировочная

Жарков.doc

Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
«ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Электромеханический факультет
Кафедра технологии автоматизированного машиностроения
Металлорежущие станки
«Главный привод токарного станка с ЧПУ»
Выбор станка аналога
Выбор электродвигателя
Определение числа зубьев колес передач
Выбор материала и термообработки зубчатых колес
Расчет на прочность элементов привода
1 Определение КПД привода и мощности на каждом валу
2 Определение крутящих моментов на валах
3 Определение параметров зубчатых колес
3.2 Определение геометрических параметров зубчатых колес
3.3 Определение межосевого расстояния
4 Расчет клиноременной передачи
5 Расчет действительных частот вращения шпинделя
6.1 Предварительный расчет валов
6.2 Уточненный расчет ведущего вала
6.3 Проверка шлицевых соединений
7 Выбор подшипников качения
Описание разработанной конструкции
Список используемой литературы
Высокие темпы роста выпуска продукции машиностроительной и других отраслей производства требуют разработки и внедрения новейшего высокопроизводительного оборудования различных типов станков-автоматов и автоматических линий.
При реализации поставленных задач важное место занимает проблема улучшения использования действующего металлорежущего оборудования за счет его усовершенствования (повышения скоростей обработки повышение точности и надежности работы увеличение мощности привода применение средств автоматизации и управления рабочим процессом использование приспособлений и устройств расширяющий технологические возможности станков).
Создание металлорежущих станков должно предусматривать их наибольший экономический эффект и высокие тактико-технические и эксплуатационные показатели.
Основные требования предъявляемые к создаваемому станку: высокая производительность надежность технологичность ремонтопригодность минимальные габариты и масса удобство эксплуатации экономичность техническая эстетика. Все эти требования учитываются в процессе проектирования и конструирования.
Выбор электродвигателя
nma nm Pдв = 7(кВт).
Выбирается регулируемый электродвигатель в зависимости от требуемой мощности.
Требованиям удовлетворяет асинхронный электродвигатель с частотным регулированием мод. 2AD100D с параметрами P = 75(кВт) nном = 1500 (обмин)
nmax = 7500 (обмин).
Определяется диапазон регулирования частот вращения привода:
Определяется диапазон регулирования частот вращения двигателя при
постоянной мощности:
Рисунок 1. Диаграмма P-n
Рисунок 2. График частот вращения
Рисунок 3. Кинематика привода.
Разрабатывается график частот вращения.
Для ориентирования используем стандартный ряд частот вращения (φ=125) а каркас графика должен охватывать частоты вращения от nmin = 50 до максимальной частоты вращения в приводе nэmax = 3000.
Определение числа зубьев колес передач
Метод наименьшего общего кратного.
Рисунок 4. Группа передач
Так как межосевое расстояние для всех зубчатых колес группы является величиной постоянной (рисунок 6) и равно
то при одинаковом модуле зубчатых колес должно быть справедливо соотношение
гдеaw – межосевое расстояние групповых передач;
– угол наклона зубьев (=0o);
Sz – сумма чисел зубьев сопряженных колес;
Z и Z – числа зубьев ведущего и ведомого колес.
Передаточное отношение
Наименьшее общее кратное
Для передаточного отношения определим Em
тогда сумма зубьев будет
Выбор материала и термообработки зубчатых колес
Таблица 1. Допускаемые контактные напряжения (Rк) и напряжения на изгиб (Rв)
Материал зубьев шестерни
Допускаемые напряжения
Механические свойства
Расчет на прочность элементов привода
1 Определение КПД привода и мощности на каждом валу
где N – мощность на рассчитываемом валу (кВт);
Nдв. – мощность электродвигателя (кВт);
– КПД кинематической цепи от электродвигателя до вала.
2 Определение крутящих моментов на валах
Определение крутящих моментов действующих на валах производится по формуле
гдеMкр. – крутящий момент (Н*м);
nр – минимальная частота вращения рассчитываемого вала при котором может быть полностью использована мощность электродвигателя.
3 Определение параметров зубчатых колес
Для стальных прямозубых колес модуль определяется:
по напряжениям изгиба
по контактным напряжениям
Из двух значений модуля выбирают большее и округляют до ближайшего большего стандартного значения.
Обозначения и размерности величин в формулах:
знак “+” – соответствует наружному зацеплению;
знак “-” – соответствует внутреннему зацеплению;
N – мощность передаваемая рассчитываемой шестерни определяется с учетом КПД передачи от электродвигателя до рассчитываемой шестерни кВт;
U – передаточное число пары колес в которой работает рассчитываемая шестерня понимаемое всегда как отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни (всегда больше или равно единице);
z – число зубьев рассчитываемой шестерни;
– отношение ширины зуба к модулю;
Rb – допускаемое напряжение изгиба (МПа)
Rк – допускаемое контактное напряжение (МПа);
y – коэффициент формы зуба.
z=20; n=250 (обмин); U=5; N=7125 (кВт)
Предварительно принимаем и =1
z=60; n=250 (обмин); U=1; N=7125 (кВт)
Аналогично принимаем b=30 мм.
Диаметры делительных окружностей
Диаметры окружностей вершин
Диаметры окружностей впадин
3.3 Определение межосевого расстояния
4 Расчет клиноременной передачи
Выбираем сечение ремня УО
b0=10 мм; bp=85 мм; h=8 мм; S=56 мм2; L=6303550 мм
Межосевое расстояние
Определяется длина ремня:
Окончательно межосевое расстояние:
Угол обхвата на малом шкиве:
Коэффициент обхвата на малом шкиве
Начальное напряжение ремней
Усилие действующее на вал
Угол отклонения от линии центров шкивов
Фактическое значение передаточного отношения
5 Расчет действительных частот вращения шпинделя
Рисунок 5. Эпюры изгибающих моментов
Изгибающий момент в сечении:
Окончательный расчет вала на прочность
6.3 Проверка шлицевых соединений
Расчет запаса статической прочности и выносливости проводится по следующим
Момент сопротивления при изгибе для вала со шлицами:
Момент сопротивления при кручении для вала со шлицами:
Определяем коэффициенты запаса
– допускаемый запас выносливости вала.
S [S] следовательно выносливость вала обеспечена.
7 Выбор подшипников качения
Методика расчета подшипников качения основана на ISO и заключается в учете динамической грузоподъемности должно соблюдаться неравенство:
где Стр – требуемая величина динамической нагрузки кН
С – табличное значение динамической нагрузки кН
Величина Стр определяется
n – частота вращающегося кольца подшипника
Lh – долговечность подшипника – 5000ч
где Кд – коэффициент динамичности
Кк – коэффициент учитывающий какое кольцо вращается Кк=1
Q – приведенная нагрузка определяется по радиальной R и осевой А
Подшипники выбираются шариковые радиально-упорные однорядные 2шт по ГОСТ 8338 – 75 исполнение 206.
Описание разработанной конструкции
Коробка передач токарного станка с ЧПУ предназначена для обеспечения главного движения т. е. передачи крутящего момента от двигателя постоянного тока на шпиндель станка и изменения частоты вращения шпинделя.
На ведущем валу установлена муфта посредством которой производится переключение диапазонов частот вращения коробки скоростей.
Асинхронный электродвигатель с частотным регулированием мод. 2AD100D мощностью 75 (кВт) передает вращение через клиноременную передачу на ведущий вал далее через цилиндрические передачи 20100 или 6060 на шпиндель.
Комбинация двигателя с бесступенчатым регулированием и двухступенчатой коробкой скоростей обеспечивает 2 диапазона регулирования от 50 до 3000 (обмин). Коробка скоростей встроена в корпус станка. Для смазки зубчатых колес используют картерный способ. Подвод масла к электромагнитным муфтам осуществляется внутренним или внешним способом. Шпиндель изготовлен полым.
Подшипники шпинделя регулируются с помощью гаек.
В качестве смазки подшипников применяется смазка ЦИАТИМ-201 ГОСТ 6261-69.
В ходе выполнения курсового проекта был проведен анализ назначения и условий работы проектируемого станка наиболее рациональные конструктивные решения с учетом технологических монтажных эксплуатационных и экономических требований; кинематические расчеты; определение сил действующих на детали и узлы; расчеты конструкции на прочность; выбор материалов.
Список используемой литературы
Кочергин А. И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов А. И. Кочергин. – Минск: Высш. шк. 1991.
Колесов М. И. Основы технологии машиностроения: учебник для машиностроительных вузов М. И. Колесов. – М.: Машиностроение1988.
Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие С. А. Чернавский К. Н. Боков [и др.]. – М.:ООО ТИД «Альянс» 2005.– 416 с.
Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб.пособие.Изд-е 2-е перераб. и дополн. – Калининград: Янтар. Сказ 2002. – 454 с.:ил. черт. – Б.ц.

Жарков 1-й лист.cdw

Допуск осевого биения шпинделя не более 0
Допуск радиального биения шпинделя на длине 300 мм
Коническую шейку шпинделя проверить по краске на прилегание.
Пятно контакта не менее 85%.
Радиальный зазор в подшипниках поз. 10
обеспечить гайкой поз. 21.
После сборки обкатать в течение 30 минут при частоте вращения
двигателя 3000 обмин.
Температура в зоне подшипников не выше 50
Уровень шума не более 70 дБ.

Жарков 2-ой лист.cdw

Кинематическая схема
График частот вращения
Кинематическая схема станка