Міністерство утворення і науки України
Національний університет «Львівськаполітехніка»
Курсовий проект
Розрахунково-пояснювальна записка
Тема
Модернізація коробки швидкостей ст. 6А56 для обробки
жароміцної сталі
Група
Студент
Керівник проекту
Дата захисту
Оцінка проекту
2009 навчальний рік
Обсяг і зміст проекту
1. Пояснювальна записка на 25 — 30 аркушах. Розрахункова пояснювальна записка міститьуведення, кінематичні і силові розрахунки коробки швидкостей, переліквикористовуваної літератури.
2. Графічна частина на листі формату А1. Графічна частина складається зіскладального креслення (розгорнення) коробки швидкостей.
Дата видачі > 200 р. Срок виконання > 200р.
1. Загальна частина
1.1.1 Ведення
Машинобудування є основою науково-технічного прогресу, у різних галузяхнародного господарства. Безперервне удосконалювання і розвиток машинобудуваннязв'язаний із прогресом верстатобудування, оскільки разом з металорізальнимиверстатами й інші види технологічних машин забезпечують будь-яких нових видівустаткування.
Удосконалювання сучасних верстатів повинне забезпечувати підвищенняшвидкостей робочих і допоміжних рухів, при відповідному підвищенні потужностіприводу головного руху.
Виняткове значення здобуває підвищення надійності верстатів за рахунокнасичення їх засобами контролю і виміру.
Сучасні металорізальні верстати забезпечують виконавчу потужністьоброблених деталей. Відповідальні поверхні найбільш важливих деталей машин іприладів обробляють на верстатах з погрішністю в частках мікрометрів, ашорсткість поверхонь при алмазному гострінні не перевищує сотих частокмікрометра.
1.1.2 Призначення верстата
Верстат призначений для виконання універсальних робіт різними видамишвидкорізального і твердосплавного інструмента, а також для виконання простихрозточувальних і свердлильних робіт вертикальною подачею фрезерної бабки. Наверстаті можна обробляти деталі з кольорових і чорних металів, включаючиособливо міцні сталі.
Для фрезерования складних криволінійних поверхонь по розмітці вконструкції верстата передбачена ручна подача столу в подовжньому і поперечномунапрямках за допомогою сервопривода.
Безступінчасте регулювання приводу подач столу і фрезерної бабки даєможливість вибрати найбільш ефективний режим різання.
У конструкції верстата передбачені можливості побіжного фрезерования,Гідромеханічне кріплення фрез, механізований затиск бабки і салазок.
Охолодження інструмента, що ріже, розпиленням.
Керування верстатом кнопкове, з підвісного пульта.
Клас точності верстата Н.
1.1.3 Технічні характеристики станка
Основні розміри:
Розміри робочоїповерхні столу, мм 800×2000
КількістьТ-образных пазів столу 5
Ширина паза, мм 28
Відстань міжпазами, мм 140
Відстань відторця шпинделя до робочої 100-900
поверхні столу,мм 800
Відстань від осішпинделя до направляючих №3(ГОСТ836-62)
стійкі, мм
Конус отворушпинделя 1600
Найбільшепереміщення столу, мм: 750
подовжнє 150
поперечне 800
Найбільшепереміщення гільзи шпинделя, мм 4000
Механіка столу:
Кількістьшвидкостей шпинделя 18
Число оборотівшпинделя в хвилину 25-1250
Межібезступінчастих подач, мм/хв:
столу 6-1000
бабки 6-250
Швидкістьшвидкого переміщення, мм/хв:
столу 8000
бабки 750
Привод, габарит и вес станка
Електродвигуни: Тип Потужність,квт Число про/хв
приводуголовного руху А02-71-4 22,0 1450
приводу подачбабки П-52 4,3 1000/3000
приводу подачсалазок П-52 4,3 1000/3000
приводу подачстолу П-52 4,3 1000/3000
гідроприводу А02-31-6 1,5 950
привід насосазмащення ДПТ21-4 0,12×2 1450
Габаритиверстата 3900×5300×4000
Вага верстата,кг 18000
1.1.4 Мета і задачі модернізації
Науково-технічний прогрес викликав бурхливий розвиток усіх галузейнародного господарства, що вимагає нових машин, механізмів і устаткування, длякомплексної механізації, однак у промисловості мається велика кількістьзастарілих верстатів, замінити які в короткий час не представляється можливим.Одним зі шляхів рішення цієї проблеми є модернізація верстатів, що передбачаєпідвищення їхньої потужності, швидкості механізації й автоматизаціїтрудомістких процесів скорочення допоміжного часу.
1.2 Кінематичний аналіз ланцюга головного руху верстата 6А56
Основний розмір — розмір столу
Bст×Lст=800×2000мм
n=25…1250мм
Zn=18
Sпр=5…2200мм
Zs=18
1.2.1.Визначення знаменника ряду
n=25…1250мм
Zn=18
/>
φn/>
Побудова ряду частот
/>
Складаємо розгорнуте рівняння
/>
1.2.2. Визначаю функції групових передач
Перша група
φ/>
φ/>7
/>
Друга група
φ/>
φ/>
/>
Третя група
φ/>
1.2.3 Складаю структурну формулу ланцюга головного руху
Zn=1×3(2) ×3(6) ×2(9)=18
1.2.4 Побудова структурної сітки
/>
Эл.дв. I II III IV
Малюнок 1
1.2.5 Визначаємо передатні відносини групових і постійних передач
/>
Група «а»
/>
/>
/>
Група «б»
/>
/>
/>
Група «в»
/>
/>
1.2.6 Складемо структурний графік
/> /> /> />
/>/>
1420
/>
/>
/>
/>
/>
Малюнок 2
1.2.7 Визначаєм дійсні частоти обертання і їх відхилення від стандартних
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Висновок: усі відхилення уклалися в припустиме.
1.3 Кінематичний аналіз ланцюга головного руху відповідно до завдання по модернізації
1.3.1 Уточнюємо вихідні дані
Bст. × Lст. =800 × 2000
nшп = 25…1120 хв-1
Zn=12
nmin=25 хв -1; nmax=1120 хв-1
/>
φn/>
Побудова ряду частот
/>
1.3.2 Вибір і аналіз структурної формули
/>
/>
/>
/>
/>
Rimax=φn=1,41=3
1.3.3 Побудова структурної сітки
φ=1,41
/>
Эл. дв. I II III IV
Малюнок 3
1.3.4 Побудова структурної графіка
/> /> />
/>/>
630
/>
/>
/>
/>
Малюнок 4
1.3.5 Розрахунок зубчастих коліс
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
1.3.6 Визначення дійсної частоти обертання їхнього відхилення відстандартних значень
/>
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Висновок: усі відхилення уклалися в припустиме
1.4 Вибір електродвигуна
1.4.1 Вибір розрахункової обробки
Діаметр оброблюваної заготівлі.
/>, мм
В=800 – ширина робочої частини столу
/> мм
Розрахункове значення столу D коректується за ДСТ24359-80. Довідниктехнолога машинобудівника т.2. 1986 р. стор. 188 т.95.
/> мм.
/> мм.
Z=20 – число зубів.
Матеріал заготівлі частини інструмента, що ріже:
Заготівля З4; Інструмент ВК8; Фреза ДСТ24359-80
1.4.2 Визначення розрахункових режимів різання
t=(0,02…0,03)D, мм
t=0,02∙400=8 мм
Ширина фрезерования
/>, мм
/>мм
Подача на зуб фрези
/> мм
Приймаю Sz=0,3 мм.
Швидкість різання
/>
Стійкість фрези T=(1,0…1,5)D, хв, т.к. D=400>200, то /> хв. из т. 39. вибираюзначення для інструмента ВК6 — матеріал жароміцний.
Cv=108 m=0,32 Yv=0,3 Pv=0
qv=0,2 Xv=0,06 Uv=0,2
Kv – загальний поправочний коефіцієнт на швидкість різання.
/>
Kmv=1; Kuv=0,9; Knv=0,1
/> м/хв.
/> хв-1
/> /> хв-1
/> м/хв.
1.4.3 Визначаю потенційну силу різання
/>,(Н)
из табл. 4.3. выбираю значения
Cp=218 Xp=0,92 up=1,0Kp=1
qp=1,15 yp=0,78 Wp=0
/> Н
/>
1.4.4 Визначаю потребную потужність електродвигуна
/> кВт
К1=1 – коефіцієнт, що враховує додаткові витрати потужності наподачу супорта.
К1=1 – коефіцієнт, що враховує можливість короткочаснихперевантажень.
1.4.5. Выбор електродвигуна за ДСТ
/>
Тип електродвигуна 4А160S4
Nэл.дв.=15,0 квт;
Nдв=1465 хв -1;
Виконання за ДСТ 19523-81
1.5 Силовий розрахунок приводної передачі
1.5.1 Кінематичний розрахунок зубчастих коліс
/>
/>
/>
Z=112-78=34
/>
/> мм
1.5.2 Силовий розрахунок зубчастих коліс
Розрахунок зводиться до визначення σн (контактної напруги)і σF (напруги вигину) у матеріалі зубчастих коліс. Розрахунковіпіддаємо менше колесо приводної передачі.
/> [МПа]
/> [МПа або Н/мм2],
де
Zн – коефіцієнт форми сполучених поверхонь зуба,
Zн=1,76 (прямозубі колеса з />)
ZM – коефіцієнт, що враховує механічні властивості матеріалівсполучених коліс ZМ=274 – сталь по сталі.
ZЕ — коефіцієнт, що враховує сумарну довжину контактних ліній,ZЕ=0,9
/> - длясталевих коліс.
1.5.3 Ft — окружна сила на колесі, що розраховується
/> [H],/>
/> />
/> H
b=20 мм.
1.5.4 />
KHα — враховує розподіл навантаження між зубами KHα=1
KHβ – по ширині зубцюватого вінця. Для /> - KHβ залежитьвід твердості робочої поверхні зубів.
KHβ=1…1,05 консольне розташування, KHβ=1,03
KHv – динамічний коефіцієнт.
KHv залежить від ступеня точності окружної швидкості,твердості поверхні зубів. Рекомендують застосовувати 7-ю ступінь точності.
/> м/с,звідси KHv=1,2
/>
/>МПа/>МПа
К
оефіцієнт форми зуба YF=3,85
/>
KF=1 (для прямозубих коліс)
KFβ=1,13…1,28 (консольне розташування)
/>
/>
/>МПа/>МПа
Вибираю сталь 40ХН, загартування ТВЧ наскрізна HRC=48…55
[σн]=1000МПа; [σF]=270МПа;
1.5.5 Визначення розрахункових частот обертання
Тихохідна коробка швидкостей.
nшп.min
25 хв -1
/>
Приймаємо найближче менше 50 хв -1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> хв-1
/> /> />
/> /> /> />
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Малюнок 4
1.5.6 Визначення розрахункових моментів
/>; />
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
1.5.7 Перевірочний розрахунок моделей групових і постійних передач
Група «а»
/>
m=4
/> мм.
Розрахунок ведемо по меншому колесу
/> Н
/>
/>
KHα=1
KHβ=1,05
/>
KHV=1,12
/>
Для сталі />
/>МПа
YF=3,87
/>
KFα=1
KFβ=1,12
KFV=KHV=1,14
/>
/>МПа
Сталь 45 нормалізація НВ 180…200
[σH]=420МПа; [σF]=110МПа.
Розрахунок задовольняє умови.
Група «б»
/>
m=5
/> мм.
Розрахунок ведемо по меншому колесу
/> Н
/>
/>
KHα=1
KHβ=1,03
/>
KHV=1,05
/>
Для сталі />
/>МПа
YF=3,81
/>
KFα=1
KFβ=1,12
KFV=KHV=1,04
/>
/>МПа
Сталь 45 поліпшення НВ 240…280
[σH]=600МПа; [σF]=130МПа.
Розрахунок задовольняє умови.
Група «в»
/>
m=4
/> мм.
Розрахунок ведемо по меншому колесу
/> Н
/>
/>
KHα=1
KHβ=1,07
/>
KHV=1,05
/>
Для сталі />
/>МПа
YF=3,75
/>
KFα=1
KFβ=1,12
KFV=KHV=1,05
/>
/>МПа
Сталь 45 нормалізація НВ 180…200
[σH]=420МПа; [σF]=110МПа.
Розрахунок задовольняє умови.
1.5.8 Геометричний розрахунок передач
Приводна
/>
/> мм.
/> мм.
Знаходимо міжосьову відстань
/> мм.
група «а»
/>
/>мм.
/> мм.
/> мм.
/>
/>мм.
/> мм.
/> мм.
/>
/>мм.
/> мм.
/> мм.
група «б»
/>
/>мм.
/> мм.
/> мм.
/>
/>мм.
/> мм.
/> мм.
група «в»
/>
/>мм.
/> мм.
/> мм.
/>
/>мм.
/> мм.
/> мм.
Дані розрахунку параметрів коліс зводимо в таблицю 1
Зведена таблиця параметрів зубчастих коліс
Таблиця 1Група передач Модуль Позначення Число зубів Діл. діаметр Між. відст. Ширина вінця Матеріал приводна 2,5
iпр
/>
/> 140 20 Сталь 40ХН Група «а» 4
I1
/>
/> 138 20 Сталь 45
I2
/>
/>
I3
/>
/> Група «б» 5
I4
/>
/> 160 40 Сталь 45
I5
/>
/> Група «в» 4
I6
/>
/> 278 40 Сталь 45
I7
/>
/>
1.5.9 Попередній розрахунок валів
I вал.
/> н/мм2
Сталь45 [τкр]=30 н/мм2
II вал.
/> н/мм2
Сталь45 [τкр]=30 н/мм2
III вал
/> н/мм2
/> н/мм2
Сталь45 [τкр]=30 н/мм2
IV вал
/> н/мм2
/> н/мм2
Сталь45 [τкр]=30 н/мм2
1.6.1 Уточнений розрахунок діаметрів валів
Z=20
/>
III
Z=49 Z=18
II
I
Z=46
90 240
470
Малюнок 5
Визначаємо окружні і радіальні складові зусилля
/> 1.Мкр=50,9 Нм
/> 2.Передача до вала, що розраховується />, m=4 мм.
/> 3.Передача від вала, що розраховується />, m=5 мм.
/> Н
/> Н
/> Н
/> Н
Визначаємо реакції лівої і правої опор у двох площинах.
Для розрахунку складемо схему дії всіх сил на вал.
Для розрахунку складемо схему дії всіх сил навал.
/>
242 Н
/> В
/>
519 Н
А 1131 Н 240 />
/>
527 Н
90
470
Малюнок 6
Реакції опор у горизонтальній площині
/>
/> Н
/>
/> Н
Реакції опор у вертикальній площині
/>
/> Н
/>
/> Н
Визначаємо сумарні реакції в опорах
/> Н
/> Н
Визначаємо згинальні моменти в розрахункових перетинах
/> />
/> />
Для визначення приведеного моменту використовуємо більше значеннязгинаючого моменту (Мизг=1130 />)
Визначаємо приводний момент
/> />
Визначаємо діаметр вала при матеріалі вали Сталь50ХН, n=1,3, σ-1=480
/> мм.
/>
Висновок: раннє прийняте значення вала дорівнює dрасч.min. Значитьвал витримає навантаження.
1.6.2 Розрахунок підшипників
Розрахункові піддаються підшипники вала, для якого робляться остаточнийрозрахунок. Якщо підшипники однакові то розрахункові піддається один підшипник,той на который діє велике навантаження.
/> -долговечность.
Lh — розрахункова довговічність.
n – частота обертання даного вала.
С – динамическая грузоподъемность подшипника.
Р — приведене радіальне навантаження.
/>,где
/> – сумарнамаксимальна реакція опор.
V – коефіцієнт обертання V=1,0
/> – коефіцієнтбезпеки />=1…1,2
/>– температурнийкоефіцієнт />=1,0
Приймаю підшипники 410
/> Н
/> годин
Підшипники обрані правильно тому що LH>12000 ч.
1.6.3 Розрахунок шпонкових з'єднань
/>
/>
М – момент, що крутить, на даному валові.
d – діаметр на який установлена шпонка
b – ширина шпонки
lmin – довжина шпонки
Перевіряються тільки не рухливі з'єднання на τср і на σсмі ті й інші.
Вал приводної передачі
/> МПа
/> МПа
Вал III
/> МПа
/> МПа
Вал IV
/> МПа
/> МПа
/> МПа
/> МПа
1.6.4 Розрахунок шлицевых з'єднань
/>
М – розрахунковий момент, що крутить.
Z – зовнішній діаметр вала
d – внутрішній діаметр вала
lmin – найменша довжина шлицевого з'єднання.
Вал I
/> МПа
Вал II
/> МПа
Вал III
/> МПа
Вал IV
/> МПа
Вал приводної передачі
/> МПа
1.6.5 Вибір норм точності
Вимір товщини зубів при довжині загальної нормалі W має та перевага передвиміром по постійній хорді, що не потрібно більш точного виготовлення зубчастихколіс по зовнішньому діаметрі.
Для прямозубих коліс без зсуву:
/>
где
mn – нормальний модуль
W\ — довжина загальної нормалі при mn=1 мм.
Z=46 b=40 мм. M=5
Ступінь точності 7-С
Для даного колеса /> мм.
W\=16,810, т.к. Z=46, число зубів охоплюємо при вимірі 7, mn=1,а т.к. m=5, то
/> мм.
Допуск на радіальне биття венца
Fz=0.053 мм.
Визначаємо верхнє і нижнє відхилення довжини загальної нормалі. Верхнєскладається з 2-х слогаемых:
Iое/> - найменше відхилення середньоїдовжини загальної нормалі в тіло зуба [4, т.31, с.304]
Вид сполучення в нас, ступінь точності 7, ділильний діаметр у межах180-250, одержуємо
/>=0,085мм.
IIое/> - допуск на радіальне биттязубцюватого вінця [4, с.304, т.32]
/>=0,014мм.
в.о=/>+/>=0,085+0,014=0,099мм (-)
Нижнє відхилення: TWn – (4. т.33, с.305)
н.о.=в.о.+TWn, тогда
н.о.=0,099+0,068=0,167 мм. (-)
/>
Допуск на коливання довжини загальної нормалі.
VW=0,036 мм
Коливання вимірювальної міжцентрової відстані на одному зубі:
/>=0,026мм – [4, т.26, с.296].
Допуск на напрямок зуба
Fβ=0,012 мм
Таблиця 2Модуль m 5 Число зубів z 46 Вихідний контур – ГОСТ 1375-68 Коефіцієнт зсуву вихідного контуру x Ступінь точності за ДСТ1643-72 – 7-С Довжина загальної нормалі W 84,41 Допуск на коливання по довжині загальної нормалі
VW 0,036 Допуск на напрямок зуба
Fβ 0,012 Коливання між центрової відстані за 1 оборот
/> 0,075 на 1 зубі
/> 0,026 Ділильний діаметр d 230 Зачеплення з деталлю
Література
1. А.М. Хаскин«Креслення». Вища школа 1986р. Г. Київ.
2. А.Г.Косиловой., Р.К. Мещеряковас правочник технолога машинобудівника тім 1 і 2Москва «Машинобудування» 1986р.
3. Методичка поконструираванию.
4. В.И.Анурьев«Довідник конструктора — машинобудівника» Москва«Машинобудування» Том 1 1978р. Том 2 1982р.
5. А.А.Панів Оработкаметаллорезания Справ очник технолога — машинобудівника. 1988р.