• RU
  • icon На проверке: 9
Меню

Проект главного привода токарного станка на базе токарно-винторезного станка модели 16К20Ф3

  • Добавлен: 29.05.2022
  • Размер: 2 MB
  • Закачек: 2
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Проект главного привода токарного станка на базе токарно-винторезного станка модели 16К20Ф3 - курсовой проект

Состав проекта

icon Компоновки.cdw
icon Спецификация.spw
icon РПЗ.docx
icon Узел главного движения.pdf
icon Деталирова вала №2.cdw
icon Спецификация.pdf
icon Развертка К.С.pdf
icon Развертка К.С.cdw
icon Узел главного движения.cdw
icon РПЗ.pdf
icon Киниматика станка..cdw
icon Киниматика станка..pdf
icon Компоновки.pdf

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Компоновки.cdw

Компоновки.cdw

icon Спецификация.spw

Спецификация.spw
КР-ТМ-КГУ-04МС1-08-00
КГУ каф.ТМ гр. ПТЗ 401-18
КР.ТМ.КГУ.04-МС1.08.00 СБ
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.01
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.02
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.03
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.04
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.05
КР. ТМ. КГУ 04-МС1.08.06
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.07
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.08
КР. ТМ. КГУ 04-МС1.08.09
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.10
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.11
КР. ТМ. КГУ 04-МС1.08.12
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.13
КР. ТМ. КГУ 04-МС1.08.14
КР. ТМ. КГУ 04-МС1.08.15
КР. ТМ. КГУ 04-МС1.08.16
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.17
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.18
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.19
КР. ТМ. КГУ 04-МС1.08.20
КР. ТМ. КГУ 04-МС1.08.21
КР. ТМ. КГУ 04-МС1.08.22
КР. ТМ. КГУ.04-МС1.08.23
КР. ТМ. КГУ 04-МС1.08.24
Шариковый радиональноупорный 36205 К
Роликовый двухрядный конический 697716 Л
Шариковый радиональноупорный 36206 К
Роликовый конический 17814 Л
Шариковый радиональноупорный 36210 К
Шариковый радиональноупорный 36207 К
Болт М10-6gx25.58 ГОСТ 7796-70
Винт М6-6gx25.58 ГОСТ 1491-80
Винт М8-6gx30.58 ГОСТ 1491-80
Винт М8-6gx47.58 ГОСТ 1491-80
Винт М12-6gx47.58 ГОСТ 1491-80
Гайка М64х2-7Н.05.05 ГОСТ 11871-88
Гайка М80х2-7Н.05.05 ГОСТ 11871-88
Шайба А10.01.08кп. 019 ГОСТ 6958-78
Кольцо 30 ГОСТ 13942-86
Кольцо 50 ГОСТ 13942-86
Кольцо 55 ГОСТ 13942-86
Кольцо 75 ГОСТ 13942-86
Кольцо 80 ГОСТ 13942-86
Кольцо 120 ГОСТ 13942-86
Кольцо 140 ГОСТ 13942-86
Манжета 1-25х42-3 Гост 8752-79
Манжета 1-30х52-3 Гост 8752-79
Манжета 1-75х100-3 Гост 8752-79
Пружина 7039-2032 ГОСТ 13165-67
Шпонка 8х7х20 ГОСТ 23360-78

icon РПЗ.docx

Министерство образования Российской Федерации
Курганский государственный университет
Тема: Проект главного привода токарного станка на базе токарно-винторезного станка модели 16К20Ф3
Дисциплина: «Оборудование машиностроительных производств»
Студент: Абилова Д.Р подпись
Руководитель: Курдюков В.И.
I. Расчетно-пояснительная записка.
Привести описание технологических возможностей и общего устройства станка-прототипа с ЧПУ (указать модель) Проанализировать его технические характеристики и структуру привода главного движения.
Сформулировать техническое предложение на модернизацию привода главного движения базового станка.
Выбрать основные геометрические параметры нового станка и рассчитать необходимые силовые и скоростные характеристики его главного привода.
Разработать кинематическую схему проектного варианта станка и провести ее расчет.
Провести силовой расчет конструктивных элементов привода (ременной передачи валов шестерен шпинделя).
II. Графическая часть.
Общий вид спроектированного станка (05 – 10 лист формата А1).
Кинематическая схема станка-аналога и привода главного движения нового станка с соответствующими графиками частот крутящих моментов и мощностей на выходном валу приводного электродвигателя и на шпинделе нового станка (10 лист А1).
Шпиндельная бабка совмещенная с коробкой скоростей (1 лист А4) или в случае разделенного привода коробка скоростей (1 лист А2) и шпиндель(1 лист А2)
Обоснование выбора технической характеристики станка с ЧПУ5
Модернизация станка прототипа6
Определение технических характеристик и требования к нему6
Расчет режимов резания на токарные операции7
Кинематический расчет коробки скоростей9
Проектировочный расчет .. 15
Проверочный расчет .. 35
1. Проверка шпинделя на жесткость .. ..35
Металлорежущий станок-машина-орудие предназначенная для изготовления деталей других машин путём снятия стружки преимущественно лезвийным или абразивным инструментом. Процесс резания на станке осуществляется с помощью согласованных относительных движений режущего инструмента и заготовки которые образуют форму поверхности будущей детали.
Металлорежущие станки разнообразнее любых других технологических машин. Их различают по технологическому назначению и режущим инструментам по размерам и типовым разновидностям по системам управления и степени автоматизации и кроме того по компоновкам. Разнообразие компоновок является следствием не только множества технологических задач размеров и форм обрабатываемых деталей но и развития конструкций станков и способов обработки причем в самом относительном характере движения формообразования заключено многообразие возможных вариантов движений заготовки и инструментов а следовательно и компоновок станков.
В данной работе рассматривается модернизация станка 16К20Ф3 а именно модернизация привода главного движения.
Обоснование выбора технической характеристики станка с ЧПУ
По техническому заданию необходимо шпиндельную бабку станка токарного патронного с ЧПУ т.е требуется модернизировать его для обработки детали «Шкив коленчатого вала». Для этого нужно произвести расчет технической характеристики станка.
Приводы главного движения с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя позволяют точно выдерживать скорость резания заданную технологическим процессом обработки детали и автоматически регулировать её при выполнении различных технологических переходов по сравнению с приводами со ступенчатым регулированием частот вращения шпинделя. А это повышает точность и производительность обработки и даёт возможность автоматизировать процесс управления приводом главного движения поэтому такие приводы применяются в станках с ЧПУ. В качестве источника движения используются регулируемые электродвигатели постоянного и переменного тока.
В станках с ЧПУ токарной группы между электродвигателем и коробкой скоростей устанавливают ремённую передачу с передаточным отношением i=05 2 для гашения вынужденных колебаний от электродвигателя. Ремённая передача ставится также между коробкой и шпинделем если частота последнего более . Как правило на таких высоких оборотах шпинделя выполняются чистовые и отделочные операции когда требуется плавное безвибрационное вращение шпинделя.
Исходными данными для выполнения курсовой работы являются:
- чертеж обрабатываемой детали;
- технологический процесс обработки на одну операцию
- паспорт станка- прототипа 16К20Ф3.
Обрабатываемая деталь- «Шкив коленчатого вала». По вкачестве заготовки используется отливка нормальной точности материал- ВЧ50.
Токарный станок модели 16К20Ф3 относится к универсальным станкам нормального класса точности (Н). Применяется в мелкосерийном и серийном производстве с частой сменой объекта изготовления. Станок предназначен для обработки деталей типа тел вращения.
Модернизация станка прототипа
В качестве модернизации станка прототипа модернизируем коробку скоростей под коробку станка с ЧПУ 16К20Ф3.
Установим требования к точности и качеству обрабатываемых поверхностей на проектируемом станке для выполнения операций данная деталь подвергается следующим видам обработки: подрезание торцев продольное точение снятие фасок прорезание канавок растачивание отверстий. По точности данный станок будет проектироваться для выполнения 14 7 квалитетов точности шероховатость поверхностей Ra=125 16 мкм
Определение технических характеристик и требования к нему
В связи с ограниченным разнообразием вариантов компоновок для станков токарной группы предложено 4 структурные формулы ChOXZ ChOZX СhZOX ChOZXC. Отличия предложенных вариантов в большей степени зависят от геометрического расположения рабочих органов станка.
Наиболее приемлемый вариант структурной формул относящийся к базовому станку ChOZXC.
С- вращение заготовки установленной в патроне станка;
О- неподвижная часть станка- станина;
Z- продольное перемещение суппорта станка вдоль оси Z по направляющим станка;
Обратим внимание на то что в поперечном сечении направляющие станка имеют определенный угол наклона. Такая конфигурация обеспечивает автоматическую очистку направляющих от попадения на них стружки в процессе обработки детали.
Х- поперечное перемещение вдоль оси Х горизонтально расположенного револьверного суппорта.
С- поворот вокруг оси Z револьверного суппорта.
Расчет режимов резания на токарные операции
Операция 005 токарная
Поверхность 1 (торец) t=2
Остальные расчеты аналогичны поэтому сведем в одну общую таблицу результаты по всем расчетам:
Таблица 1 - Режимы резания
Кинематический расчет коробки скоростей
По режимам резания выясним минимальную и максимальную частоты вращения шпинделя а также наибольшую мощность резания Nр при выполнении различных технологических операций.
Из технологии обработки детали шкив коленчатого вала определим и :
ммин ммин Nр=408 кВт
Рассчитываем мощность электродвигателя по формуле:
Выбираем двигатель постоянного тока по рассчитанной мощности электродвигателя :
принимаем двигатель 4ПФ132М Nдв=10 кВт U=440 В (У станка прототипа N=10 кВт)
Рассчитываем диапазон регулирования шпинделя:
Вычисляем диапазон регулирования электродвигателя с постоянной мощностью:
где и - соответственно максимальная и номинальная частоты вращения электродвигателя значения которых находятся по каталогу:
Определим число ступеней коробки скоростей по формуле:
Для уменьшения габаритов коробки скоростей и упрощения её конструкции принимаем z=2.
Представим число z в виде двойного блока z=2
Принимаем стандартное значения знаменателя геометрического ряда . Предпочтительнее рассчитывать коробку скоростей с . Принимаем .
Строим график частот вращения с не превышением допустимых значений интервалов для понижающих и повышающих передач в коробке скоростей при выбранном значении :
Повышающие передачи – 3
Понижающие передачи - 6
Рисунок 1- График частот вращения станка
Так как на графике частот вращения присутствует зона с постоянным моментом то необходимо проверить мощность при :
где - КПД ременной передачи=095
- КПД ременной передачи=095
-КПД зубчатой передачи=097
- КПД подшипников качения=099
- передаточное отношение привода
Определим числа зубьев шестерен:
)Принимаем диаметр ведущего шкива - мм тогда диаметр ведомого шкива- мм по рекомендациям
При расчете чисел зубьев была использована таблица П3
Выполним проверку подбора зубьев шестерен.
Проверку правильности подбора зубьев шестеренок целесообразно выполнить для кинематических цепей с наибольшей частотой вращения электродвигателя:
Здесь число 0.985- коэффициент проскальзывания ремня.
Отклонение выходит за пределы 26%. Внесем изменения в числа зубьев некоторых пар колес в пределах ±1 зуб. Примем:
Для обеспечения плавности вращения и допустимого уровня шума от привода окружную скорость зубчатых колес ограничивают. Для шлифованных стальных прямозубых колес она не должна быть выше 16 мс для косозубых- до 30 мс а конических колес- до 5 мс. Для нешлифованных прямозубых колес окружная скорость не выше 6 мс косозубых- до12 мс. Допустимая скорость ременных передач зависит от типа и вида ремня для всех ремней рекомендуется принять среднюю допустимую скорость до 45 мс. Следовательно нужна проверка зубчатых и ременной передач привода на допустимую окружную скорость которая существенно зависит от их размеров. Для определения диаметров колес необходимо знать их модуль который для зубчатых колес округляется по выражению:
А- межосевое расстояние
- числа зубьев пары колес.
Предварительное значение межосевого расстояния определяется:
где К- коэффициент учитывающий твердость зубьев:
К=6 если твердости больше 45 HRC и К=8 если твердость меньше 45 HRC или 350 НВ; u- передаточное число; М- вращающий момент на валу Нм.
Передаваемые крутящие моменты на валах определяются в следующей последовательности. Если известна только мощность электродвигателя Nдв и частота его вращения nдв то момент на первом валу соединяемом напрямую с электродвигателем рассчитывается по формуле:
Определяем межосевые расстояния между валами коробки скоростей:
Рассчитаем модуль зубчатых колес:
Проверку на допустимую окружную скорость ременной и зубчатых передач произведем по кинематической цепи дающей наибольшую частоту вращения шпинделя.
Окружная скорость определяется по формуле:
Для ременной передачи:
Для зубчатой пары вращающейся с
Таким образом все колеса коробки скоростей должны быть шлифованными.
Определим предварительные значения диаметров валов:
Рекомендуемые диаметры валов из условий прочности и жесткости
где – расчётный коэффициент
Расчёты валов седеем в таблицу 1.14.
Таблица 2 – Предварительные расчёты диаметров валов
быстроходный (входной)
тихоходный (выходной)
Проектировочный расчет
Проектировочный расчет производился при помощи программы WinMachine. Посчитанные программой результаты приведем в таблицах:
Передача : Клиноременная
Таблица 3- Основные данные
Мощность передачи кВт
Продолжение таблицы 3
Частота вращения ведущего вала об.мин.
Коэффициент динамичности нагрузки
Максимально допустимое количество ремней
Таблица 4- Результаты расчёта ремённых передач
Диаметр ведущего шкива
Диаметр ведомого шкива
Межосевое расстояние
Передача: Прямозубая внешнего зацепления
Таблица 5- Основные данные
Рабочий режим передачи
Термообработка колес
Расположение шестерни на валу
Реверсивная передача
Момент вращения на ведомом валу Нм
Частота вращения ведомого вала об.мин.
Продолжение таблицы 5
Твердость поверхности зубьев шестерни
Твердость поверхности зубьев колеса
Число зубьев шестерни
Таблица 6- Основная геометрия
Диаметр вершин зубьев
Продолжение таблицы 6
Коэффициент смещения
Ширина зубчатого венца
Таблица 7- Свойства материалов
Допускаемые напряжения изгиба
Допускаемые контактные напряжения
Твёрдость рабочих поверхностей
Действующие напряжения изгиба
Действующие контактные напряжения
Таблица 8- Силы в зацеплении
Продолжение таблицы 8
Расстояние от торца колеса до точки приложения силы
Таблица 9- Параметры общей нормали
Радиус кривизны профиля в точках пересечения с общей нормалью
Число зубьев в общей нормали
Таблица 10- Проверка качества зацепления
Продолжение таблицы 9
Мин. число зубьев нарезаемых без подреза при данном смещении
Угол наклона линии вершины зубьев
Нормальная толщина зуба на поверхности вершин
Радиальный зазор в зацеплении
Коэффициент торцевого перекрытия
Коэффициент осевого перекрытия
Коэффициент перекрытия
Таблица 11- Допуски колеса и шестерни
Минимально возможный зазор
Максимально возможный зазор
Предельное отклонение межосевого расстояния
Продолжение таблицы 11
Класс отклонений межосевого расстояния
Минимальный возможный угол поворота
Максимальный возможный угол поворота
Допуск на радиальное биение зубчатого венца
Наименьшее дополнительное смещение исходного контура
Допуск на смещение исходного контура
Верхнее отклонение высоты зуба
Нижнее отклонение высоты зуба
Наименьшее отклонение средней длины общей нормали
Допуск на среднюю длину общей нормали
Верхнее отклонение средней длины общей нормали
Нижнее отклонение средней длины общей нормали
Наименьшее отклонение длины общей нормали
Допуск на длину общей нормали
Верхнее отклонение длины общей нормали
Нижнее отклонение длины общей нормали
Наименьшее отклонение толщины зуба с m>=1 мм
Допуск на толщину зуба с m>=1 мм
Верхнее отклонение толщины зуба
Нижнее отклонение толщины зуба
Передача : Прямозубая внешнего зацепления
Таблица 12- Основные данные
Таблица 13- Основная геометрия
Продолжение таблицы 13
Таблица 14- Свойства материалов
Таблица 15 - Силы в зацеплении
Таблица 16 - Параметры общей нормали
Таблица 17 - Проверка качества зацепления
Таблица 18 - Допуски колеса и шестерни
Продолжение таблицы 18
Таблица 19 - Основные данных
Продолжение таблицы 19
Таблица 20- Основная геометрия
Продолжение таблицы 20
Таблица 21- Свойства материалов
Продолжение таблицы 21
Таблица 22- Силы в зацеплении
Таблица 23- Параметры общей нормали
Таблица 24 - Проверка качества зацепления
Таблица 25 - Допуски колеса и шестерни
Продолжение таблицы 25
1 Проверка шпинделя на жесткость
Рисунок 2- Схема к расчету шпинделя на жесткость
Упругое перемещение переднего конца шпинделя рассчитывается по формуле:
а=121мм- вылет шпинделя;
b=132мм- расстояние от зубчатого колеса до передней опоры.
среднее значение осевого момента инерции сечения консоли
среднее значение осевого момента инерции сечения шпинделя между опорами
jA=0.145- радиальная жесткость передней опоры;
jB=0.12- радиальная жесткость задней опоры;
Е=- модуль упругости МПа;
Pz=1.8кН- сила резания.
Подставив численные данные получим:
Расчетную жесткость получаем из уравнения:
где =- прогиб шпинделя;
=1800 H- сила действующая на шпиндель
Рассчитаем обратную величину жесткости- податливость j:
Таким образом условие жесткости выполняется.
Рис.1 - Кинематика станка
Рис.3 - Развертка К.С
Рис.4 - Узел главного движения

icon Деталирова вала №2.cdw

Деталирова вала №2.cdw
Неуказанные предельные отклонения размеров: валов -t2 остальных +t22

icon Развертка К.С.cdw

Развертка К.С.cdw

icon Узел главного движения.cdw

Узел главного движения.cdw

icon РПЗ.pdf

Министерство образования Российской Федерации
Курганский государственный университет
Тема: Проект главного привода токарного станка на базе токарновинторезного станка модели 16К20Ф3
Дисциплина: «Оборудование машиностроительных производств»
Студент: Абилова Д.Р
Руководитель: Курдюков В.И.
I. Расчетно-пояснительная записка.
Привести описание технологических возможностей и общего устройства
станка-прототипа с ЧПУ (указать модель) Проанализировать его
технические характеристики и структуру привода главного движения.
Сформулировать техническое предложение на модернизацию привода
главного движения базового станка.
Выбрать основные геометрические параметры нового станка и рассчитать
необходимые силовые и скоростные характеристики его главного
Разработать кинематическую схему проектного варианта станка и
Провести силовой расчет конструктивных элементов привода (ременной
передачи валов шестерен шпинделя).
II. Графическая часть.
Общий вид спроектированного станка (05 – 10 лист формата А1).
Кинематическая схема станка-аналога и привода главного движения
нового станка с соответствующими графиками частот крутящих
моментов и мощностей на выходном валу приводного электродвигателя и
на шпинделе нового станка (10 лист А1).
Шпиндельная бабка совмещенная с коробкой скоростей (1 лист А4)
или в случае разделенного привода коробка скоростей (1 лист А2) и
Обоснование выбора технической характеристики станка с ЧПУ 5
Модернизация станка прототипа 6
Определение технических характеристик и требования к нему 6
Расчет режимов резания на токарные операции 7
Кинематический расчет коробки скоростей 9
Проектировочный расчет .. 15
Проверочный расчет .. 35
1. Проверка шпинделя на жесткость .. ..35
станок-машина-орудие
преимущественно лезвийным или абразивным инструментом. Процесс
относительных движений режущего инструмента и заготовки которые
образуют форму поверхности будущей детали.
технологических машин. Их различают по технологическому назначению
и режущим инструментам по размерам и типовым разновидностям по
системам управления и степени автоматизации и кроме того по
компоновкам. Разнообразие компоновок является следствием не только
множества технологических задач размеров и форм обрабатываемых
деталей но и развития конструкций станков и способов обработки
причем в самом относительном характере движения формообразования
заключено многообразие возможных вариантов движений заготовки и
инструментов а следовательно и компоновок станков.
В данной работе рассматривается модернизация станка 16К20Ф3 а
именно модернизация привода главного движения.
Обоснование выбора технической характеристики станка с
По техническому заданию необходимо шпиндельную бабку станка
токарного патронного с ЧПУ т.е требуется модернизировать его для
обработки детали «Шкив коленчатого вала». Для этого нужно произвести
расчет технической характеристики станка.
Приводы главного движения с бесступенчатым регулированием
частоты вращения шпинделя позволяют точно выдерживать скорость
резания заданную технологическим процессом обработки детали и
технологических переходов по сравнению с приводами со ступенчатым
регулированием частот вращения шпинделя. А это повышает точность и
производительность обработки и дат возможность автоматизировать
процесс управления приводом главного движения поэтому такие
приводы применяются в станках с ЧПУ. В качестве источника движения
В станках с ЧПУ токарной группы между электродвигателем и
коробкой скоростей устанавливают ремнную передачу с передаточным
i=05 2 для гашения вынужденных колебаний от
электродвигателя. Ремнная передача ставится также между коробкой и
шпинделем если частота последнего более 3000
таких высоких оборотах шпинделя выполняются чистовые и отделочные
операции когда требуется плавное безвибрационное вращение шпинделя.
Исходными данными для выполнения курсовой работы являются:
- чертеж обрабатываемой детали;
- технологический процесс обработки на одну операцию
- паспорт станка- прототипа 16К20Ф3.
Обрабатываемая деталь- «Шкив коленчатого вала». По вкачестве
заготовки используется отливка нормальной точности материал- ВЧ50.
Токарный станок модели 16К20Ф3 относится к универсальным станкам
нормального класса точности (Н). Применяется в мелкосерийном и
серийном производстве с частой сменой объекта изготовления. Станок
предназначен для обработки деталей типа тел вращения.
Модернизация станка прототипа
В качестве модернизации станка прототипа модернизируем коробку
скоростей под коробку станка с ЧПУ 16К20Ф3.
Установим требования к точности и качеству обрабатываемых
поверхностей на проектируемом станке для выполнения операций данная
деталь подвергается следующим видам обработки: подрезание торцев
продольное точение снятие фасок прорезание канавок растачивание
отверстий. По точности данный станок будет проектироваться для
выполнения 14 7 квалитетов точности шероховатость поверхностей
Определение технических характеристик и требования
В связи с ограниченным разнообразием вариантов компоновок для
станков токарной группы предложено 4 структурные формулы ChOXZ
ChOZX СhZOX ChOZXC. Отличия предложенных вариантов в большей
степени зависят от геометрического расположения рабочих органов
Наиболее приемлемый вариант структурной формул относящийся к
базовому станку ChOZXC.
С- вращение заготовки установленной в патроне станка;
О- неподвижная часть станка- станина;
Z- продольное перемещение суппорта станка вдоль оси Z по
направляющим станка;
Обратим внимание на то что в поперечном сечении направляющие
станка имеют определенный
угол наклона. Такая конфигурация
обеспечивает автоматическую очистку направляющих от попадения на
них стружки в процессе обработки детали.
расположенного револьверного суппорта.
С- поворот вокруг оси Z револьверного суппорта.
Расчет режимов резания на токарные операции
Операция 005 токарная
Поверхность 1 (торец) t=2
V V k1 k 2 k 3 945 12 09 14 143
k1 =12; k 2 =09; k 3 =14.
Остальные расчеты аналогичны поэтому сведем в одну общую
таблицу результаты по всем расчетам:
Таблица 1 - Режимы резания
Кинематический расчет коробки скоростей
По режимам резания выясним минимальную nmin и максимальную
nmax частоты вращения шпинделя а также наибольшую мощность резания
Nр при выполнении различных технологических операций.
Из технологии обработки детали шкив коленчатого вала определим nmin
nmax 1719мин1 Nр=408
nmin 63мин1 n max 2000 мин 1
Рассчитываем мощность электродвигателя по формуле:
где 08 - КПД привода
Nдв Nр 4.08 08 5.1 кВт
Выбираем двигатель постоянного тока по рассчитанной мощности
электродвигателя nддmax nmax :
принимаем двигатель 4ПФ132М
U=440 В (У станка прототипа N=10 кВт)
Рассчитываем диапазон регулирования шпинделя:
Dшп nmax nmin 2000 63 31.74
Вычисляем диапазон регулирования электродвигателя с постоянной
где nmax и n. - соответственно максимальная и номинальная частоты
вращения электродвигателя значения которых находятся по каталогу:
Dдв nдв max nдв.ном 4000 750 5.33
Определим число ступеней коробки скоростей по формуле:
z lg Dшп lg Dдв lg 31.74 lg 5.33 2.06
Для уменьшения габаритов коробки скоростей и упрощения е
конструкции принимаем z=2.
Представим число z в виде двойного блока z=2
Принимаем стандартное значения знаменателя геометрического
ряда . Предпочтительнее рассчитывать коробку скоростей с 1.26 .
Строим график частот вращения с не превышением допустимых
значений интервалов для понижающих и повышающих передач в коробке
скоростей при выбранном значении :
Повышающие передачи – 3
Понижающие передачи - 6
Рисунок 1- График частот вращения станка
Так как на графике частот вращения присутствует зона с постоянным
моментом то необходимо проверить мощность при nmin 63мин1 :
N Nдв пр n (nдв iпр ) 5.1 кВт
где Р - КПД ременной передачи
Р - КПД ременной передачи
з -КПД зубчатой передачи
п - КПД подшипников качения п =099
i пр - передаточное отношение привода i i1 i3 i5
пр м Р з 2 п 4 095 097 2 0984 082
N Nдв пр n (nдв iпр ) 10 082 63 (750 0.625 04 0.375) 7.34кВт 5.1 кВт
Определим числа зубьев шестерен:
u 3 05; (i3 2) u 4 267
) Принимаем диаметр ведущего шкива - 125 мм тогда диаметр
ведомого шкива- 200 мм по рекомендациям
) Принимаем z 91 тогда z1 26 и z 2 65
) Принимаем z 92 тогда z 3 61 и z 4 31
) Принимаем z 92 тогда z 5 25 и z 6 67
При расчете чисел зубьев была использована таблица П3
Выполним проверку подбора зубьев шестерен.
Проверку правильности подбора зубьев шестеренок целесообразно
выполнить для кинематических цепей с наибольшей частотой вращения
n2000 4000 (125 200) 0.985 (26 65) (61 31) 1938(погрешность 3.1% 2.6%)
n375 4000 (125 200) 0.985 (26 65) (25 67) 367(погрешность 2.1% 2.6%)
Здесь число 0.985- коэффициент проскальзывания ремня.
Отклонение n 2000 выходит за пределы 26%. Внесем изменения в числа
зубьев некоторых пар колес в пределах ±1 зуб. Примем:
n2000 4000 (125 200) 0.985 (26 65) (62 31) 1970(погрешность 1.5% 2.6%)
Для обеспечения плавности вращения и допустимого уровня шума от
привода окружную скорость зубчатых колес ограничивают. Для
шлифованных стальных прямозубых колес она не должна быть выше 16
мс для косозубых- до 30 мс а конических колес- до 5 мс. Для
нешлифованных прямозубых колес окружная скорость не выше 6 мс
косозубых- до12 мс. Допустимая скорость ременных передач зависит от
типа и вида ремня для всех ремней рекомендуется принять среднюю
допустимую скорость до 45 мс. Следовательно нужна проверка
зубчатых и ременной передач привода на допустимую окружную
скорость которая существенно зависит от их размеров. Для определения
диаметров колес необходимо знать их модуль который для зубчатых
колес округляется по выражению:
А- межосевое расстояние
- числа зубьев пары колес.
Предварительное значение межосевого расстояния определяется:
К- коэффициент учитывающий твердость зубьев:
К=6 если твердости больше 45 HRC и К=8 если твердость меньше 45
HRC или 350 НВ; u- передаточное число; М- вращающий момент на валу
Передаваемые крутящие моменты на валах определяются в следующей
последовательности. Если известна только мощность электродвигателя
Nдв и частота его вращения nдв то момент на первом валу соединяемом
напрямую с электродвигателем рассчитывается по формуле:
Определяем межосевые расстояния между валами коробки
Рассчитаем модуль зубчатых колес:
Проверку на допустимую окружную скорость ременной и зубчатых
передач произведем по кинематической цепи дающей наибольшую
частоту вращения шпинделя.
Окружная скорость определяется по формуле:
Для ременной передачи:
Определим предварительные значения диаметров валов:
Рекомендуемые диаметры валов из условий прочности и жесткости
где K – расчтный коэффициент
Расчты валов седеем в таблицу 1.14.
Таблица 2 – Предварительные расчты диаметров валов
быстроходный (входной)
тихоходный (выходной)
Проектировочный расчет
Проектировочный расчет производился при помощи программы
WinMachine. Посчитанные программой результаты приведем в таблицах:
Передача : Клиноременная
Таблица 3- Основные данные
Мощность передачи кВт
Продолжение таблицы 3
Частота вращения ведущего вала
Коэффициент динамичности
Максимально допустимое
Таблица 4- Результаты расчта ремнных передач
Передача: Прямозубая внешнего зацепления
Таблица 5- Основные данные
Рабочий режим передачи
Термообработка колес
Расположение шестерни на валу
Реверсивная передача
Момент вращения на ведомом валу Нм
Частота вращения ведомого вала об.мин.
Продолжение таблицы 5
Межосевое расстояние
Твердость поверхности зубьев шестерни
Твердость поверхности зубьев колеса
Число зубьев шестерни
Таблица 6- Основная геометрия
Диаметр вершин зубьев
Продолжение таблицы 6
Коэффициент смещения
Ширина зубчатого венца
Таблица 7- Свойства материалов
Допускаемые напряжения изгиба
Допускаемые контактные
Тврдость рабочих поверхностей
Действующие напряжения изгиба
Действующие контактные
Таблица 8- Силы в зацеплении
Продолжение таблицы 8
Расстояние от торца колеса
до точки приложения силы
Таблица 9- Параметры общей нормали
Радиус кривизны профиля в
точках пересечения с
Число зубьев в общей
Таблица 10- Проверка качества зацепления
Продолжение таблицы 9
нарезаемых без подреза при
Нормальная толщина зуба
на поверхности вершин
Коэффициент торцевого
Коэффициент перекрытия
Таблица 11- Допуски колеса и шестерни
Минимально возможный
Максимально возможный
Предельное отклонение
межосевого расстояния
Продолжение таблицы 11
Минимальный возможный
Максимальный возможный
Допуск на радиальное
биение зубчатого венца
дополнительное смещение
Нижнее отклонение высоты
Наименьшее отклонение
Допуск на среднюю длину
Допуск на длину общей
Верхнее отклонение длины
Нижнее отклонение длины
толщины зуба с m>=1 мм
Допуск на толщину зуба с
Передача : Прямозубая внешнего зацепления
Таблица 12- Основные данные
Момент вращения на ведомом валу
Частота вращения ведомого вала
Твердость поверхности зубьев
Таблица 13- Основная геометрия
Продолжение таблицы 13
Таблица 14- Свойства материалов
контактные напряжения
Таблица 15 - Силы в зацеплении
Таблица 16 - Параметры общей нормали
Таблица 17 - Проверка качества зацепления
Таблица 18 - Допуски колеса и шестерни
Продолжение таблицы 18
Таблица 19 - Основные данных
Продолжение таблицы 19
Момент вращения на ведомом
Таблица 20- Основная геометрия
Продолжение таблицы 20
Таблица 21- Свойства материалов
Допускаемые напряжения
Действующие напряжения
Продолжение таблицы 21
Таблица 22- Силы в зацеплении
Таблица 23- Параметры общей нормали
Таблица 24 - Проверка качества зацепления
Таблица 25 - Допуски колеса и шестерни
Продолжение таблицы 25
1 Проверка шпинделя на жесткость
Рисунок 2- Схема к расчету шпинделя на жесткость
Упругое перемещение переднего конца шпинделя рассчитывается по
a (b 3 2 b l 2 3 b 2 l )
а=121мм- вылет шпинделя;
b=132мм- расстояние от зубчатого колеса до передней опоры.
106 среднее значение осевого момента инерции сечения
среднее значение осевого момента инерции
сечения шпинделя между опорами 4 .
jA=0.145- радиальная жесткость передней опоры;
jB=0.12- радиальная жесткость задней опоры;
Е= 2 105 - модуль упругости МПа;
Pz=1.8кН- сила резания.
Подставив численные данные получим:
Расчетную жесткость получаем из уравнения:
= 1.88 10 3 - прогиб шпинделя;
Pz =1800 H- сила действующая на шпиндель
Рассчитаем обратную величину жесткости- податливость j:
[ ] [] Pz 0.005 1800 9
Таким образом условие жесткости выполняется.
Рис.1 - Кинематика станка
Рис.3 - Развертка К.С
Рис.4 - Узел главного движения

icon Киниматика станка..cdw

Киниматика станка..cdw
up Наверх