Министерство образования инауки Украины
Житомирский государственныйтехнологический университет
Кафедра ТМ и КТС
Курсовой проект
по дисциплине: «Оборудованиеи транспорт механических цехов»
«Модернизация приводатокарно-винторезного станка мод. 1А616»
Житомир
Вступление
Проектирование или модернизация металлорежущего станкаили отдельного его узла – это скрупулезный творческий поиск, которыйобязательно сопровождается необходимыми проектными и проверочными расчетами,связанных с достижением заданных показателей точности и надежности,производительности и металлоемкости и т. д.
Для реализации всех этих задач необходимо постоянноповышать качество подготовки специалистов станкостроения.
Шпиндель и шпиндельный узел есть наиболееответственным элементом металлорежущего станка, так как от него зависитточность обработки детали. В связи с этим, к шпинделю и его опор при расчете ипроектировании предъявляются повышенные требования: проверка на прочность,проверка на жесткость и податливость, проверка на виброустойчивость и биение.
Только инженер, который владеет хорошей общейконструкторской и технологической подготовкой, может создать современную машинуили систему, отворив известный прототип, но на более высоком научно-техническомуровне.
Задание
Произвести модернизацию токарного станка, переделавего шпиндельный узел с ступенчатым регулированием частоты вращения двигатель вшпиндельный узел с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя.
При этом необходимо реализовать параметры всоответствии с заданием.
Исходные параметры
Материал обрабатываемого материала — СЧ.
Максимальная частота вращения шпинделя — />.
Мощности двигателя — />.
Диаметр сверла (при осевом сверлении) — 12 мм.
Данные: материал обрабатываемого материала — СЧ; />, на основе заданноймощности двигателя — />, был выбранбазовый станок 1А616, и двигатель из серии 4ПФ112SВБ.
Технические характеристики двигателя 4ПФ112SВБ
Мощность двигателя, кВт — 4.
Максимальны обороты двигателя, мин-1 — 4800.
КПД — 76.
Технические характеристики станка 1А616.
Высота центров, мм — 165.
Максимальное расстояние между центрами, мм — 710.
Наибольший диаметр заготовки, устанавливаемый над станиной,мм — 320.
Наибольший диаметр обработки над суппортом, мм — 180.
Диаметр сквозного отверстия в шпинделе, мм — 35.
Пределы величин продольных и поперечных подач суппорта, мм/об- 0,03-1,04.
Типы нарезаемой резьб:
метрическая, наг в мм — 0,5-48;
дюймовая, число ниток на 1" — 48-2.5;
модульная, модуль в мм — 0,25-40-,5;
питчевая, в питчах — 128-4,5;
Мощность главного электродвигателя, кВт — 4,5.
Расчеткинематики привода шпинделя с плавным регулированием скорости
Диаметры обработки
/>
/>
Глубина резания.
/>,
где />=0,6 для чугуна ибронзы; />=0,7 для сталей;
/>
/>
/>
Подача.
/>
/>
Для обеспечения необходимой частоты вращения шпинделя равной3500 мин-1 необходимо ставить ременную передачу с плоским зубчатымремнем. Передаточное отношение ременной передачи:
/>
Расчетременной передачи с зубчатым ремнем
Исходные данные:
/>
/>
/>
/>
Характеристика зубчатого ремня.
Толщина зуба — /> мм
Высота зуба — />
Угол профиля зуба — />
Толщина ремня — />
Число зубьев.
/>
/>
Диаметры шкивов:
/>
Скорость ремня:
/>
Межосевое расстояние:
/>
Количество зубьев в ремне:
/>
Длина ремня:
/>
Уточненное межосевое расстояние:
/>
Нагрузка, окружная сила:
/>
Угол обхвата ведущего шкива:
/>
Число зубьев ремня в зацеплении с ведущим шкивом:
/>
Удельная нагрузка:
/>
Ширина ремня:
/>
/>
Допустимая нагрузка ремня:
/>
предварительная натяжка:
/>
Расчетта проектирование шпинделя и шпиндельного узла
Расчет геометрических параметров шпинделя
Диаметр передней опоры:
/> мм
Диаметр задней опоры:
/> мм
Округляем полученные значения диаметров опор к ближайшему,большему стандартному значению.
/> мм
/> мм
Расстояние между опорами:
/> мм
Длина передней консоли:
/> мм
Диаметр шпинделя между опорами:
/> мм
Внутренний диаметр равен диаметру отверстия базового станка
/> мм
Исходя из значения скоростного коэффициента, выбираем схемуопор, которая будет иметь вид:
/>
Тип подшипников передней опоры: радиально-упорные 46217 вколичестве трех штук, а задней опоры 46212. в количестве двух штук
Силы резания.
/>,
Скорость резания.
/>
где /> длятвердосплавного инструмента- 92;
t — проектная глубина точения- 3.39 мм;
S — подача, которая соответствует проектной глубине резания-1.04 мм/об;
V — скорость резания =494,55 м/мин;
/> - для условийчерновой обработки- (1,05-1,5); x=1.0; y=0.85; n=0 определяются по справочнику.
/>
/>
/> длятвердосплавного инструмента — 54;
t — проектная глубина точения — 3.39 мм;
S — подача, которая соответствует проектной глубине резания-1.04 мм/об;
V — скорость резания =494,55 м/мин;
/> - для условийчерновой обработки- (1,05-1,5); x=0,9; y=0,75; n=0 определяются по справочнику.
/>
/>/>
Расчетшпиндельного узла токарного станка на радиальную и осевую жесткость
Расчетная схема:
/>
Определение реакций в опорах:
/>
/>
/>
Проверка:
/>
Крутящий момент на шпинделе:
/>
Проверочный расчет шпиндельного узла на прочность.
/>
Наименьший диаметр пустотелого вала:
/>
/>
/> прочностьобеспечена
Определяем упругое перемещение тел качения и колецподшипника в нагруженной опоре:
/>
/>
Определяем контактную деформацию посадочных поверхностейподшипника и корпуса:
/>
Жесткость передней опоры
/>
Передняя опора собрана по схеме «триплекс», поэтому
/>
Податливость передней опоры:
/>
Определяем упругое перемещение тел качения и колецподшипника в задней опоре:
/>
/>
Определяем контактную деформацию посадочных поверхностейподшипника и корпуса:
/>
Жесткость передней опоры
/>
Задняя опора собрана по схеме «дуплекс», по этому
/>
Податливость задней опоры:
/>
Перемещение переднего конца шпинделя от изгибающей нагрузки:
/>
/>
/>
/>
Перемещение переднего конца шпинделя от податливости опор:
/>
Перемещение переднего конца шпинделя от сдвига поперечнымисилами:
/>
/>
/>
Радиальная жесткость шпиндельного узла при действии наконсоль силы Р.
/>
Так как передняя опора собрана по схеме триплекс та попринципу суперпозиции />,/>, />.
Определение осевой жесткости шпиндельного узла:
Расчет осевой силы резания при сверлении />; S=0,5мм/об; />; />; q=1.2;y=0.75.
/>
Расчет осевой силы резания при точении /> = 46; t = 3.3 мм; S = 1.1 мм/об;V =494,5 м/мин; /> =(1,05…1,5);x=1.0; y=0.4; n=0, эти значения определяются по справочнику.
/>.
/> по этому,дальнейший расчет будет производится по осевой силе />.Упругое сближение тел качения и колец упорного подшипника:
Подшипник радиально-упорный 46117
/>/>
/>
/>
Контактная деформация колец подшипников и корпусаопоры в месте прикасания:
/>
площадь контакта
/>
Осевая жесткость:
/>
С учетом схемы установки подшипников />
Литература
1. Г.Д. Василюк., В.Ю. Лоев.,П.П. Мельничук. Конструювання, розрахунок та експлуатація токарніх верстатив зЧПК: Навчальний посібник.-Житомир: ЖІТІ, 2001,-400 с.
2. Кобзар Є. П., Мельничук Л.С.,Громовий О.А. Розрахунки та проектування вузлів та деталей верстатів і систем:Навчальний посібник.- Житомир: ЖІТІ, 2000,-361 с.
3. Перель Л.Я. Подшипникикачения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник.- М.:Машиностроение, 1983-543 с; ил.
4. Справочниктехнолога-машиностроителя. В 2-х т. Т1/под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова.-4-е из., перераб. И доп.-М.: Машиностроение 1985. 656 с., ил.
5. Справочниктехнолога-машиностроителя. В 2-х т. Т2/под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.-4-еиз., перераб. И доп.-М.: Машиностроение 1985. 496 с., ил.