Разработка привода главного движения cтанка модели 1336

1 лист.cdw

График частот вращения привода главного
движения модернизированного станка
Кинематическая схема привода главного
Курсовой проект по М
График частот вращения
и кинематическая схема

лист 2.cdw

Технические требования
* Размеры для справок.
Полости подшипников при сборке залить смазкой ЦИАТИМ - 203
или 59 - 2 ГОСТ 8773 на 12 свободного объёма..
Движение подвижных узлов должно быть плавным без скачков.
Техническиая Характеристика
Пределы частот вращения шпинделя 110..2000
Мощность электродвигателя главного движения

Спецификация.spw

Болт М8х22 ГОСТ 7798-70
Винт М6х16 ГОСТ 11738-84
Винт М8х30 ГОСТ 11738-84
Винт М10х40 ГОСТ 11738-84
Кольцо резиновое ГОСТ 9833-73
Кольцо 140-011 ГОСТ16048-70
Муфта 125-30-4-У3 ГОСТ21424-93
Подшипник 17716Л ГОСТ2893-82
Подшипник 697920Л ГОСТ3189-89
Подшипник 206 ГОСТ8338-75
Подшипник 207 ГОСТ8338-75
Шайба 8Н ГОСТ 6402-70

1 лист17.cdw

График частот вращения привода главного
движения модернизированного станка
Кинематическая схема привода главного
Курсовой проект по М
График частот вращения
и кинематическая схема

Спецификация17.spw

Болт М8х22 ГОСТ 7798-70
Винт М6х16 ГОСТ 11738-84
Винт М8х30 ГОСТ 11738-84
Винт М10х40 ГОСТ 11738-84
Кольцо резиновое ГОСТ 9833-73
Кольцо 140-011 ГОСТ16048-70
Муфта 125-30-4-У3 ГОСТ21424-93
Подшипник 17716Л ГОСТ2893-82
Подшипник 697920Л ГОСТ3189-89
Подшипник 206 ГОСТ8338-75
Подшипник 207 ГОСТ8338-75
Шайба 8Н ГОСТ 6402-70

лист 2 17.cdw

Технические требования
* Размеры для справок.
Полости подшипников при сборке залить смазкой ЦИАТИМ - 203
или 59 - 2 ГОСТ 8773 на 12 свободного объёма..
Движение подвижных узлов должно быть плавным без скачков.
Техническиая Характеристика
Пределы частот вращения шпинделя 110..2000
Мощность электродвигателя главного движения

Пояснительная записка v2.0.docx

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное образовательное учреждение
Тульский государственный университет
Кафедра "Технология машиностроения
ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
РАЗРАБОТКА ПРИВОДА ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Студент группы. .Помоз А.Д.
Руководитель работы
Служебное назначение и технические характеристики станка мод. ИР500ПМФ44
Кинематический расчет привода7
1 Построение графика частот вращения шпинделя7
2 Построение графика частот вращения шпинделя8
3 Определение чисел зубьев10
4 Разработка кинематической схемы коробки скоростей10
Силовой расчет привода12
1 Определение расчетной частоты вращения шпинделя12
2 Определение величины мощности и крутящих моментов на валах привода12
3 Проектировочный расчет валов привода13
4 Проектировочный расчет зубчатых передач14
Расчет валов привода18
1 Разработка компоновочной схемы18
2 Выбор обоснование и расчёт опор валов и шпинделя18
3 Выбор подшипников качения21
4 Выбор параметров соединений21
Проверочные расчеты шлицевых и шпоночных соединений23
1 Проверочный расчет шпоночных соединений на смятие.23
Библиографический список25
Металлорежущие станки являются основным видом заводского оборудования предназначенным для производства всех современных машин приборов инструментов и других изделий поэтому количество металлорежущих станков их технологический уровень в значительной степени характеризует производственную мощь страны.
Основной задачей станкостроения является значительный рост выпуска станков увеличение типажа повышение их качества и надежности.
Однако не менее важной задачей является и снижение себестоимости станков и оборудования которое можно получить путём модернизации станка упрощения его конструкции получения параметров необходимых для данного типа производства что в конечном итоге отражается на себестоимости продукции.
В данном курсовом проекте рассматривается вопрос модернизации привода главного движения горизонтального обрабатывающего центра ИР500ПМФ4.
Служебное назначение и технические характеристики станка мод. ИР500ПМФ4
Сверлильно-фрезерно-расточной станок с числовым программным управлением (ЧПУ) автоматической сменой инструмента (АСИ) и сменой обрабатываемых деталей предназначен для высокопроизводительной обработки корпусных деталей массой до 700 кг из конструкционных материалов от легких сплавов до высокопрочных сталей.
Широкий диапазон частоты вращения шпинделя и скоростей подач позволяет производить сверление зенкерование развертывание растачивание точных отверстий связанных координатами фрезерование по контуру с линейной и круговой интерполяцией нарезание резьбы метчиками.
Таблица 1 – Технические характеристики станка ИР-500
Наименование параметра
Основные параметры станка
Класс точности по ГОСТ 8-82
Размеры рабочей поверхности стола (длина х ширина) мм
Перемещение поперечное стола (ось X) мм
Перемещение вертикальное шпиндельной бабки (ось Y) мм
Перемещение продольное стойки (ось Z) мм
Вращение индексируемого поворотного стола (ось B) град
Наибольший диаметр сверления в стали мм
Наибольший диаметр растачиваемого отверстия мм
Наибольший диаметр торцовой фрезы мм
Точность позиционирования по осям X Y мм
Точность позиционирования по осям Z мм
Рабочая подача по осям X Y Z мммин
Скорость быстрых установочных перемещений по осям X Y Z ммин
Наибольшее допустимое усилие подачи стола и стойки по осям X Z Н
Наибольшее допустимое усилие подачи шпиндельной бабки (вертикальное) по оси Y Н
Расстояние от оси шпинделя до стола мм
Модель устройства ЧПУ
Количество управляемых координат
Количество одновременно управляемых координат при линейной круговой интерполяции
Максимальная нагрузка на стол (по центру) кг
Количество резьбовых отверстий на поверхности стола
Диаметр резьбовых отверстий на поверхности стола мм
Усилие зажима поворотного стола кН
Частота вращения шпинделя обмин
Количество скоростей шпинделя
Наибольший крутящий момент Нм
Конус шпинделя для крепления инструмента 7:24
Количество инструмента в магазине
Время смены инструмента с
Время смены инструмента от стружки к стружке с
Максимальный диаметр рядом стоящего инструмента мм
Максимальный диаметр свободно стоящего инструмента мм
Максимальная длина инструмента от торца шпинделя мм
Масса инструментальной оправки с инструментом кг
Электрооборудование и привод
Количество электродвигателей на станке
Электродвигатель постоянного тока привода главного движения кВт
Электродвигатели привода подач (X Y Z B) и магазина кВт
Электродвигатель насоса гидростанции кВт
Электродвигатель вентилятора гидростанции кВт
Электродвигатель вентилятора шпинделя кВт
Электродвигатель насоса смазки шпиндельной бабки кВт
Электродвигатель насоса смазки направляющих кВт
Электронасос охлаждающей жидкости Мощность кВт
Суммарная мощность всех электродвигателей на станке кВт
Габариты и масса станка
Габариты станка (длина ширина) мм
Габариты станка (высота) мм
Рис. 1 Кинематическая схема станка ИР-500ПМФ4
Кинематический расчет привода
1Построение графика частот вращения шпинделя
- число частот вращения бесступенчатое регулирование
- пределы частот вращения
- мощность электродвигателя NЭ = 75 кВт;
Выбор электродвигателя существенно зависит от режима работы в котором станок и соответственно двигатель будут эксплуатироваться. Всего нормировано восемь режимов работы которые условно обозначаются S1 S2 S8. Наиболее распространены номинальный S1 и перемежающийся S6 режим работы.
На рис.1 приведены подробные зависимости мощности асинхронного электродвигателя 1PH7103–NG (выбираем привод по заданной по задании мощности 75 электродвигателя с учетом того что перегрузка электродвигателей допускается до 7% и на максимальной мощности как правило двигатели используются крайне редко) от частоты его вращения заимствованные из каталога [4].
Рисунок 2. Зависимости мощности электродвигателя от частоты вращения
Для режима S1 зависимость определяет участок работы двигателя с постоянной номинальной мощностью = 7 кВт начиная с и конечная частотой .
При этом определяется по формуле:
Интересующий нас диапазон регулирования двигателя с постоянной мощностью в этом режиме работы:
Диапазон регулирования электродвигателя с постоянным моментом составит: А общий диапазон регулирования электродвигателя: .
2 Построение графика частот вращения шпинделя
Построение графика частот вращения включает в себя три основных этапа:
- Нанесение лучей передаточных отношений;
- Предварительного вычисления передаточных отношений определяемых частотами вращения валов (
- Определение чисел зубьев колес и фактических величин передаточных отношений.
Нанесение лучей передаточных отношений на графике частот вращения
Принимаем количество валов для бесступенчатого привода таким же как и в ступенчатом базовом приводе базового станка (рис. 1) т. е. 2.
Выписываем числа стандартного ряда частот вращения шпинделя со знаменателем начиная с 100 и заканчивая 6300 .
Строим сетку будущего графика в виде 3 вертикальных линий – валов и 34 горизонтальных линий – частот вращения валов привода.
Напротив вала шпинделя (III вал) наносятся частоты вращения от 100 до 6300 а на валу электродвигателя отмечаются и . При этом частоты вращения которые не равны значениям стандартного ряда отмечаются на графике в середине интервалов.
Назначаем места расположения групповых и одиночных передач в разрабатываемом приводе. Из задания следует что число ступеней частот вращения обеспечиваемое механикой бесступенчатого привода должно быть равно . В коробке скоростей все передачи бут одиночными
Наносим на график лучи линии минимальной редукции привода соединяющие частоты и . Лучи передаточных отношений понижающих пар между соответствующими валами предварительно наносятся на график.
На завершающей стадии построения графика производим его коррекцию с целью обеспечения заданного диапазона регулирования 110-2000 обмин.
Рис.2. График частот вращения шпинделя модернизированного станка
3 Определение чисел зубьев
Определение чисел зубьев понижающего редуктора
Передаточное отношение
Zк = 3150003150 = 49
Z = Zш + Zк=31+49 = 80
Результаты сводим в таблицу 2.
Передаточные отношения и числа зубьев
4 Разработка кинематической схемы коробки скоростей
Кинематический расчет завершаем вычерчиванием кинематической схемы понижающего редуктора. В качестве исходный данных используем график частот вращения и кинематическую схему базового станка. Кинематическая схема понижающего редуктора модернизированного станка приведена на рис.2.
Рис.2. Кинематическая схема понижающего редуктора модернизированного станка
Силовой расчет привода
1 Определение расчетной частоты вращения шпинделя
Расчетную частоту вращения шпинделя определяем по формуле [1]:
где nmin и nmax – соответственно минимальная и максимальная частоты вращения шпинделя по геометрическому ряду.
Расчетную кинематическую цепь выделяем на графике утолщенной линией.
Частота вращения на втором валу
2 Определение величины мощности и крутящих моментов на валах привода
Мощность на валах коробки скоростей определяется произведением [2]:
где – мощность электродвигателя определяем по графику (рис. 2) для частоты вращения 566 обмин;
– КПД пары подшипников качения ();
– КПД пары прямозубых цилиндрических колес();
x y – показатели степеней равные соответственно числу пар подшипников и зубчатых передач.
Крутящие моменты на валах расчетной кинематической цепи:
Н·м; (по характеристикам привода [4])
Результаты расчета сведены в таблицу 4.
Результаты расчета крутящего момента на валах расчетной
Частота вращения n обмин
Крутящий момент Н·м
3 Проектировочный расчет валов привода
В результате проектировочного расчета ориентировочно определяем диаметры и конструкцию валов.
Предварительно диаметр валов определяем по формуле [1]:
где с = 13 ÷ 15; принимаем с = 13;
ni – частота вращения рассчитываемого вала обмин.
4 Проектировочный расчет зубчатых передач
Расчет цилиндрических зубчатых колес (шестерен) заключается в определении требуемого модуля. Для стальных прямозубых колес модуль определяется по следующим формулам [2]:
– из условия изгибной прочности зубьев:
где N – мощность на валах привода;
Z – число зубьев шестерни;
n – расчетная частота вращения вала;
в – отношение ширины зубчатого венца (в) к модулю (m);
Кп – коэффициент перегрузки;
Кд – коэффициент динамичности;
Кнр – коэффициент неравномерности распределения нагрузки;
yн – коэффициент формы зуба;
[и] = и прКи реж – допускаемое напряжение на изгиб;
и пр – длительный предел выносливости зуба при работе на изгиб;
Ки реж – коэффициент переменности режима нагрузки;
– из условия контактной прочности (усталости) поверхностных слоев зубьев:
[к] – допускаемое напряжение при расчете на контактную прочность;
Z – число зубьев шестерни.
Из двух рассчитываемых модулей выбираем большее значение и округляем до стандартного. Исходные величины необходимые для расчета модулей зубчатых колес приведены в таблице 5.
Исходные данные для определения модулей зубчатых колес
Исходные данные и определяемые величины
Обозначение и размерность
Степень точности зубчатых колес
Марка стали и термообработка
-Сталь 40Х – нормализация
-Сталь 12ХН3А – цементация и закалка
-40ХФА – азотирование
Мощность на валах привода
Число зубьев шестерни
Расчетная частота вращения вала (шестерни)
Из кинематического расчета
Передаточное число зубчатой пары
Определяется отношением числа зубьев большего колеса к меньшему
Отношение ширины зубчатого венца к модулю
– неравномерности распределения нагрузки
Общая продолжит. работы
Суммарное число циклов нагружения зуба
Коэффициенты переменности режима нагрузок для расчета модуля на изгиб
Длительный предел выносливости зуба при работе на изгиб
Допускаемое напряжение на изгиб
Коэффициент переменности режима нагрузок для расчета модуля на контактную прочность
Длительный предел контактной выносливости (для трех сталей)
Допускаемое напряжение при расчете на контактную прочность
Далее производится численный расчет и на ЭВМ по программе «Шестерня».
Результаты расчета на ЭВМ приведены в приложении 1.
По результатам расчета выбраны модули для зубчатых колес представленные в табл.6.
Модули зубчатых передач
Номера валов на которых расположены шестерни
Расчет валов привода
1 Разработка компоновочной схемы
Компоновочная схема выполняется в виде развертки по валам и свертки определяющей пространственное расположение валов. Эта схема вычерчивается в произвольном масштабе на формате А1 и помещается в записку. При ее разработке следует использовать чертежи коробки скоростей базового станка чтобы осуществить по возможности наиболее близкую компоновку разрабатываемой коробки и имеющейся. Кроме того необходимо пользоваться рекомендациями по выбору конструктивных параметров зубчатых колес и других элементов привода. С помощью этой схемы могут быть определены все необходимые расстояния между опорами шестернями а также направления тангенциальных и радиальных усилий. Компоновочная схема приложена к записке в приложении 3.
2 Выбор обоснование и расчёт опор валов и шпинделя
Расчет диаметров валов в опасных сечениях производим на ЭВМ. Расчетная унифицированная схема нагружения изображена на рис.3. Исходные данные для расчета сведены в таблицу 6. В приложении 2 представлены результаты расчета.
А– расстояние от левой опоры до силы Р.
В– расстояние до силы Q
L– расстояние между опорами.
Рис.3. Расчетная унифицированная схема нагружения вала
Рис. 4. Расчетная схема нагружения вала 1
Рис. 5. Расчетная схема нагружения вала 2
Рис. 6. Расчетная схема нагружения вала 3
Исходные данные для расчета диаметров валов
определяемые величины
Крутящий момент на рассчитываемом валу
Сталь 45 нормализованная
Делительный диаметр шестерни и колеса зубчатой передачи
Радиальная нагрузка действующая на вал
Угол между силами Р и Q
Расчет валов на прочность проведем с помощью ЭВМ результаты расчета валов на прочность представлены в приложении 2.
3 Выбор подшипников качения
Выбор подшипников качения осуществляется по динамической грузоподъемности с помощью ЭВМ пользуясь рассчитанными динамическими грузоподъемностями и учитывая конструкционные особенности выбираем марки подшипников:
Подшипник 205 ГОСТ 8338-75.
Подшипник 206 ГОСТ 8338-75.
Подшипник 207 ГОСТ 8338-75.
4 Выбор параметров соединений
Для закрепления неподвижных зубчатых колес выбраны [6 304] шпоночные соединения представленные в табл.9.
Шпоночные соединения
Проверочные расчеты шлицевых и шпоночных соединений
1 Проверочный расчет шпоночных соединений на смятие.
– крутящий момент вала;
– допускаемое напряжение на смятие (для материала Сталь 45
– глубина шпоночного паза на валу;
– рабочая длина шпонки;
шпоночное соединение обеспечит передачу необходимого крутящего момента.
Библиографический список
Металлорежущие станки оборудование автоматизированного производства. Оборудование машиностроительного производства. Г.В. Сундуков: Тула 2007. 36с.
Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Том 1. 5-е изд. перераб. и доп. М. Машиностроение 1980. 728 с.
Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Том 2. 5-е изд. перераб. и доп. М. Машиностроение 1980. 560 с.
Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Том 3. 5-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение 1980. 560 с.
Белкин И. М. Допуски и посадки: Учеб. пособие для студентов машоностроительных специальностей вузов. М. Машиностроение 1992. 527 с.
Кочергин А. И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учебное пособие для вузов. Мн.:Выш. шк. 1991. 382 с.