Министерствообразования Республики Беларусь
Кафедра«Технология и оборудование
машиностроительногопроизводства»
Курсовойпроект
на тему: «Проектированиетокарно-винторезного станка»
Содержание
Аннотация
Введение
1. Литературный и патентный обзорстанков, аналогичных проектируемому
2. Синтез и описание кинематическойструктуры станка
3. Определение техническиххарактеристик станка
4. Выбор и описание компоновки станка
5. Проектирование и описание кинематическойсхемы станка
6. Динамические, прочностные и другиенеобходимые расчёты проектируемых узлов
7. Расчет цилиндрической закрытой передачи
8. Прочностной расчет зубчатыхпередач
9. Расчет ременной передачи
10. Предварительный расчёт валов
11. Расчет шпоночного соединенияременной передачи
12. Расчет шпоночного соединения валас зубчатым колесом
13. Расчет подшипников для вала 1коробки
14. Описание конструкцииспроектированных узлов
15. Описание системысмазки спроектированных узлов
16. Описание системыуправления станком
Заключение
Списокиспользованной литературы
Аннотация
Данный курсовой проектбыл разработан студентом пятого курса машиностроительного факультета, группы06-ТОМ. Было предложено спроектировать токарно-винторезный станок, по следующимданным:
- класс точности – нормальный;
- наибольший диаметр обрабатываемойзаготовки – 400 мм.;
- наибольшая длина обрабатываемойзаготовки – 210 мм.;
- материал обрабатываемых изделий –сталь-чугун, цветные сплавы;
Курсовой проект содержит:
- пояснительную записку, из 45 листов,в которой было рассмотрено:
а) определение основныхтехнических характеристик станка; б) проектирование кинематики станка, выборкомпоновки; в) динамические и прочностные расчёты узлов, разрабатываемыхконструктивно; г) описание структурной и кинематических схем, настройки станка;д) описание конструкции спроектированных узлов и систем станка;
- графический материал, содержащийчетыре листа формата А1: кинематическая схема станка, развёртка приводаглавного движения, свёртка провода главного движения и фартук;
- спецификация привода главногодвижения;
токарныйстанок узел динамический
Введение
Курсовое проектированиеметаллорежущих станков является важным этапом в подготовке инженеров механиковпо специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки иинструменты», и преследует цель научить студента правильно использовать впрактической конструкторской работе полученные теоретические знания, развитьнавыки и применения вычислительной техники при проектировании.
В данном курсовом проектепредстоит спроектировать токарно-винторезный станок. Данный тип станка являетсяуниверсальным. Назначение станка – наружное и внутреннее точение, нарезаниеправой и левой метрической, дюймовой, модульной и питчевой резьб, одно- имногопроходных резьб с нормальным и увеличенным шагом, торцевой резьбы и т.д.Станок применяется в единичном и мелкосерийном производстве.
Основные задачи, решаемыепри выполнение при выполнение проекта, включают изучение и анализ существующиханалогичных решений, обоснование выполняемых разработок на всех этапахпроектирования, в том числе на разработку оригинальных конструкций. При этомпредлагается максимальное использование справочной литературы, ГОСТов, типовыхрешений и вычислительной техники.
1.Литературный и патентный обзор станков, аналогичных
проектируемому№ п/п Автор, название Источник Класс МКИ 1.
Токарный станок
Braun Hans-Dietoe; Mashinenfabrik Berthold Hermle AG -№95104209.61
Заявлено 10.03.98, опубл. 15.09.99
«Технология машиностроения»
2000г. Т.2 В23 В3/06 2.
Токарный станок
Werkzeugmashine; Jlg Herbert
№19715000.4 – Заявка. Германия
Заявк. 11.04..97 Опубл. 22.10.98
«Технология машиностроения»
2000г. Т.2 В23 В3/06 3.
Токарный станок
Braun Udo; Mashinenfabrik Berthold Hermle
Заявка №981042104
Заявлено 10.03.98, опубл. 13.10.99
«Технология машиностроения»
2000г. Т.4 В23 В7/02 4.
Токарный станок
Tomas Volker, Harzbecker Christian,
Заявка №19740208.9 Германия
Заявлено 12.09.97 Опубликовано 25.03.99
«Технология машиностроения»
2000г. Т.4 В23 Q5/40 5.
Токарный станок
Hagstrom Allan; Quantax Machine
Заявка №00850046.4
Заявлена 16.06.2000 Опубликовано 20.09.2000
«Технология машиностроения»
2000г. Т.1
В23 В1Æ100
В23 В3/06 6.
Токарный станок
Yamazaki Mazak, Fukumura Sadami
Пат. 6457391 США
«Технология машиностроения»
2003г. Т.6 В23 В35/00 7.
Устройство для ротационной обработки отверстий.
Бурский В.А.; Бел. оптико-механич. Оборудование(Бел ОМО)
№19990539 Беларусь
«Технология машиностроения»
2002г. Т.2 В23 В35/00 8.
Устройство для сверления радиальный отверстий на токарном станке
Monnet Thierr; Заявка 2804890 Франция.
Заявлено 14.02.2000 Опубликовано 17.08.2001
«Технология машиностроения»
2002г. Т.2
В23 В43/02
В23 В5/14
00.02-14А.200П Токарный станок.Заявка 0941790 ЕПВ, МПК6 В23 В3/06 /Braun Hans-Dietoe;Mashinenfabrik Berthold Hermle AG -№95104209.61
Патентуальный станокпредназначен для 5-координатной обработки вращающимся и не вращающимсяинструментом сложных деталей из пруткового материала. На продольныхнаправляющих станины установлен суппорт, на котором располагаются два суппорта.На одном суппорте смонтирована револьверная головка, а на другом выполненывертикальные направляющие под вертикальный суппорт. На последнем черезповоротное устройство установлена шпиндельная головка с приводом для приводногоинструмента. Бабка изделия смонтирована на станине на поворотном вокругвертикальной оси устройстве. Рядам с ней располагается пиноль откидной заднейбабки с центрам. На станке смонтирован магазин системы автоматической сменыприводного инструмента.
01.01.-14А 209П Токарныйстанок. Заявка 1036617 ЕПВ, МПК7 В23 В1/00, В23 В3/06. Quantax Machine Tools AB,Hagstrom Allan(Karllson, Leif Karl Gunnar) №00850046.4
Предложен способобработки для образования на детали поверхности, которая в сечение, проходящеечерез ось Y, вокруг которой деталь вращается впроцессе обработки, имеет профиль с варьируемым расстоянием r до оси Y, причём варьирование величины r больше, чем разность между радиальными расстояниями доконцевых точек профиля. В токарном станке по этому способу инструментусообщается перемещение вдоль первой линии посредствам первого приводногоустройства и вдоль второй линии посредствам второго приводного устройства. Притаком способе обработки исключаются дефекты, которые обычно возникают наповерхности при изменении направлении, требуемого при точении такой поверхности.В соответствии с таким способом линии первого и второго перемещений и осьвращения Y взаимно ориентированы так, чтоперемещение инструмента приводимыми устройствами осуществляются однонаправлено.
01.09-14А.214П Устройстводля ротационной обработки отверстий. Патент 3801 Беларусь, МПК7, В23В35/00. Бел. оптико-механич. Оборудование Бурский В.А. №19990539.
Предложенное устройствовключают корпус, первый и второй ротационные режущие инструменты, установленныена подшипниках с возможностью вращения. Оба режущих элементов установлены наобщей оси в цилиндрической втулке, размещённой в корпусе, выполненном в видевилки, охватывающий цилиндрическую втулку, с возможностью поворота посредствомосей, жестко соединённых с цилиндрической втулкой, и фиксация. Расстояние отторцовой плоскости первого режущего элемента, снимающего припуск на чистовуюобработку, до осей на величину снимаемого вторым режущим элементом припуска.Передняя поверхность первого режущего элемента выполнена выпуклообразнойзамкнутой треугольного профиля, а на передней поверхности второго режущегоэлемента выполнены рифления.
Технологическиевозможности проектируемого типа станков.
Операции, выполняемые натокарно-винторезном станке и соответствующие им методы формообразования:№ п/п Операция Схема резания Метод формообразования Формообразующие движения Инстр-умент экономии-ческие параметры обработки Предельные режимы резания Образующие Направляющие Точность Шерохова-тость Скорость Подача 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1. Обтачивание наружное продольное
/> След След
ФV(B1)
ФS(П2) Резец проход-ной прямой 12-14 квалитет Ra 6,3-12,5 107-330 м/мин 0,13-1,0 мм/ об 2. Обтачивание наружное конических поверхностей
/> След След
ФV(B1)
ФS(П2) Резец проходной широкий 12-14 квалитет Ra 6,3-12,5 107-330 м/мин 0,13-1,0 мм/ об 3. Обтачивание торцов и уступов
/> След След
ФV(B1)
ФS(П2)
ФS(П3) Резец проходной отогнутый 18-64 м/мин 0,08-1,0 мм/об 4. Прорезание конавок и отрезание
/> След След
ФV(B1)
ФS(П2)
ФS(П3) Резец прорезной или обрезной 47-131 м/мин 0,36-1,0 мм/об 5. Растачивание отверстий
/> След След
ФV(B1)
ФS(П2) Расточные резцы
14-17 кв
8-11 кв
Rz 320-40
Rz 40-1,25 150-319 м/мин 0,13-0,4 мм/об 6. Сверление зенкерование отв.
/> След След
ФV(B1)
ФS(П2) Сверло, зенкер, развёртка
11 кв
10-11 кв
6-9 к в
Ra6,3-12,5
Rz 40
Ra2,5-0,32
18-55 м/мин
10-43 м/мин
12м/с
0,05-0,5
0,2-2
0,5-0,25 7.
Нарезани наружн. и внутр. резьбы
резцами
/> Копир Обкат
ФV(B1)
ФS(П2) Резцы резьбовые 8. Фасонное обтачивание
/> Копир. След
ФV(B1)
ФS(П2) Фасонный резец 12-6 кв. Rz 160-10 18-31 м/мин 0,03-0,09
Основные техническиехарактеристики токарных станков, близких по типоразмеру:Параметры 1К62 16К20 16К25 Наибольший диаметр устанавливае-мой над станиной, в мм. 400 400 500 Расстояние между центрами, в мм. 710,1000,1400 710,1000,1400, 2000 710,1000,1400,2000 Диаметр отверстия шпинделя 47 53 53 Число скоростей шпинделя 23 22 22 Частота вращения шпинделя об/мин 12,5-2000 12,5-1600 12,5-1600 Число ступеней подач 42 24 - Подачи на один оборот, в мм: продольные 0,07-4,16 0,05-2,8 0,05-2,8 поперечные 0,035-2,08 0,025-1,4 0,025-1,4 Шаг нарезаемой резьбы: метрической, в мм. 1-192 0,5-112 0,5-112
дюймовой(число ниток на 1//) 2-24 0,5-56 0,5-56 модульная, в мм. (0,5-48)p 0,5-112 0,5-112 Мощность электродвигателя в кВт 10 11 11
В качествестанка-прототипа выбираю токарно-винторезный станок 1К62 исходя из анализа егокинематики и технических характеристик.
2.Синтез и описание кинематической структуры станка
/>
Структурная схема станка
Формообразованиеобеспечивается вращательным движением заготовки (В1) по цепи:электродвигатель – шпиндель со звеном настройки ivи поступательным движениеминструмента (П2 и П3) по цепи: шпиндель – ходовой вал (приточении) или шпиндель – ходовой винт (при нарезании резьбы) со звеном настройкиir, для обработки конической поверхностииспользуется звено настройки iα
Главным движение в станкеявляется вращение шпинделя, которое он получает от электродвигателя черезклиноременную передачу со шкивами и коробку скоростей./>
3. Определениетехнических характеристик станка
Определение предельныхрасчётных диаметров:
Для вычисления предельныхзначений частоты вращения шпинделя необходимо определить предельные расчётныедиаметры Dmax и Dmin:
для токарных станков:
Dmax=1,12×D
Dmin=(0,1-0,3)× Dmax
D – максимальный диаметр над станиной
Dmax=0,2×1450=1624 мм
Dmin=0,2×1450=290 мм
Определение режимоврезания.
Определим режимы резаниядля трёх операций, выполняемых на токарно-винторезном станке:
1. Продольное точение проходным резцом
Максимальная глубинарезания соответствует черновой обработке и по возможности принимается равнойвсему припуску на обработку или большей его части.
Минимальная глубинарезания относится к чистовой обработке.
Выбираем резец с сечениемдержавки 16х25 мм.
Материал режущей части –твёрдый сплав.
tmax=8 мм
tmin=0,2 мм
Максимальная подача длятокарных станков соответствует черновому точению жестких заготовок из наиболеелегко обрабатываемого материала.
Минимальная подача –чистовому точению:
Smax=1,8 мм/об
Smin=0,48 мм/об (при r=0,5)
Скорость резания:
/> м/мин
/> м/мин
Предельные значениячастоты вращения шпинделя определяются по формулам:
/> /> об/мин
/> /> об/мин
2. Прорезание канавки и отрезание:
Smax=0,37 мм/об
Smin=0,1 мм/об
/>
/> м/мин
/> м/мин
/> об/мин
/> об/мин
3. Растачивание отверстий:
tmax=5мм tmin=0,2 мм
Smax=0,4мм/об
Smin=0,13мм/об
/>
где K=0,9 – поправочный коэффициент прирастачивании
/> м/мин
/> м/мин
/> об/мин
/> об/мин/>
4. Выбор и описаниекомпоновки станка
Компоновка станка взначительной степени влияет на технико-экономические показатели. От компоновкизависит жёсткость конструкции, тепловой баланс и температурная деформация,универсальность станка и его переналаживаемость, металлоёмкость, трудоёмкостьизготовления, сборки, ремонтопригодность.
Прототипом проектируемогостанка является токарно-винторезный станок модели 1К62, поэтому выбираеманалогичную компоновку проектируемого станка.
Станина станкаустановлена на передней и задней тумбах, несёт на себе все основные узлы. Слевана станине размещена передняя бабка. В ней имеется коробка скоростей сошпинделем, на переднем конце которого закреплён патрон. Справа установленазадняя бабка. Её можно перемещать вдоль направляющих станины и закреплять взависимости от длины деталь на требуемое расстояние от передней бабки. Режущийинструмент (резцы) закрепляют в резцедержателе суппорта.
Продольная и поперечнаяподачи суппорта осуществляется с помощью механизмов, расположенных в фартуке иполучающих вращение от ходового вала или ходового винта. Первый используют приточении, второй – при нарезании резьбы. Величину подачи суппорта устанавливаютнастройкой коробки подач. В нижней части станины имеется корыто, кудасобирается стружка и стекает охлаждающая жидкость.
/>
Рис.1 – Схема компоновки токарно-винторезногостанка
Для схемы структурнаяформула имеет вид: COZXWR.
Достоинства: из-заподвижности только одного узла, система обладает высокой жесткостью;обеспечивает высокое качество обработки при небольших скоростях резания./>
5. Проектирование иописание кинематической схемы станка
Кинематический расчётпривода главного движения
1. Диапазон регулирования частотвращения шпинделя:
/>
/>
Число ступеней скоростишпинделя:
/>
j — знаменатель геометрического рядачастот вращения. Для универсальных станков рекомендуется j=1,26 и j=1,41.
Принимаю j=1,26
/>
Число ступеней не можетбыть дробным, поэтому, для обеспечения возможностирегулирования скорости вращения во всем диапазоне частот, и принимая во внимание что привод лучшереализовывать используя двух и трех венцовые блоки то принимается z=18.
2. Выбираем стандартный ряд частотвращения:
50; 63; 80; 100; 125;160; 200; 230; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1230; 1600; 2000; 2500.
Уточняем значениедиапазона регулирования:
/>
3. Определяем тип структуры привода:
при /> , где в приводах главногодвижения С = 8 для прямозубых колёс /> -условие выполняется, следовательно, структура привода простая.
4. Определяем число групп переключения ипорядок расположения и переключения и порядок расположения и переключения групп:
Для Z=18 принимаю 3 группы: Z=3×3×2
Р1=Р0=3
Р2=Р1=3
Р3=Р2=2
Формула структурыпривода:
3(1)×3(3)×2(9)
Осуществимость принятоговарианта структуры привода по диапазону регулирования группы проверяем дляпоследней в порядке переключения группы по условию:
/>/>
/> - условие выполняется
5. Структурная сетка
Z=3(1)×3(3)×2(9)
/>
6. График частот вращения
/>
Кинематическая схемапривода главного движения
/>
6. Расчёт параметров кинематической цепи
Привод главного движения
Определениечисленных значений передаточных отношений:
/> /> /> />
/> /> /> /> />
Определяем число зубьевдля данных передач коробки скоростей
Для Р1:
/>
/>
/>
/>
/> />
/> />
/> />
Число зубьев недопустимомалы, т.к. Zmin≥18¸20, поэтому увеличим их в 4 раза:
/> />
/> />
/> />
Для Р2:
/>
/>
/>
/>
/> />
/> />
/> />
Увеличим числа зубьев в 2раза:
/> />
/> />
/> />
Для Р3:
/>
/>
/>
/> />
/> />
Увеличим числа зубьев в 6раз:
/> />
/> />
9. Определяем фактическийряд чисел частот вращения и сравниваем его со стандартным рядом:
Dдоп=(j-1)×10=(1,26-1)×10=2,6%
/>
ni Уравнение кинематической цепи УКЦ Число n Di, % фактическое стандартное
n1
/> 51,3 50 2,6
n2
/> 64,2 63 1,9
n3
/> 81,6 80 2,0
n4
/> 99,1 100 0,9
n5
/> 124,6 125 0,3
n6
/> 156,8 160 2,0
n7
/> 195,7 200 2,1
n8
/> 244,8 250 2,0
n9
/> 309 315 1,9
n10
/> 408,4 400 2,1
n11
/> 516,2 500 3,2
n12
/> 642,8 630 2,0
n13
/> 793 800 0,8
n14
/> 997 1000 0,3
n15
/> 1246 1230 1,3
n16
/> 1558 1600 2,6
n17
/> 1958,4 2000 2,0
n18
/> 2448 2500 2,0
В результате проверочныхрасчётов фактическое значение n ненамного расходится от стандартного.
6. Динамические,прочностные и другие необходимые расчёты
проектируемых узлов
1. Частота вращения навалах
nI=nдв=1460 мин-1
nII=1000 мин-1
nIII=1000 мин-1
nIV=630 мин-1
nV=160 мин-1
Угловые скорости на валахпривода
/> с-1
/> с-1
/> с-1
/> с-1
/> с-1
Определяем мощности навалах:
РI =11000 Вт
РII = РI ·hпод· ηцил·hрем = 11000 ·0,99·0,98·0,97 = 10350Вт
РIII = РII ·hпод· ηцил = 10350·0,99·0,98= 10040 Вт
РIV = РIII·hпод· ηцил =10040·0,99·0,98= 9740 Вт
РV = РIV·hпод· ηцил =9740·0,99·0,98= 9450Вт
где ηпод=0,99– КПД пары подшипников
ηцил=0,98– КПД цилиндрической прямозубой передачи
ηр.п=0,98– КПД ременной передачи
Определяем передаваемыекрутящие моменты:
ТI=РI/ωI=11000/152,8=71,99 Н∙м
ТII=РII/ωII=10350/104,7=98,85 Н∙м
ТIII=РIII/ωIII=10040/104,7=95,89 Н∙м
ТIV=РIV/ωIV=9740/65,94=147,7 Н∙м
ТV=РV/ωV=9450/16,7=565,86 Н∙м
7. Расчет цилиндрическойзакрытой передачи
Выбор материала шестернии зубчатого колеса:
а) шестерня:
o материал — сталь40Х
o твердость – HB1 = 280
o σв1 = 750 МПа
o σТ1 = 520 МПа
б) зубчатое колесо:
o материал — сталь55
o твердость – HB2= 260
o σв2 = 680 МПа
o σТ2 = 380 МПа
Условие выбора материала:HB1 = HB2 + (20 ÷ 40)
280 = 260 +20
Расчет допускаемыхконтактных напряжений:
Базовое число циклов (рис.4.1.3, [1]):
/>
Эквивалентное числоциклов:
/>
где /> — продолжительность работыпередачи, час; с=1- число зацеплений.
KНЕ=13·0,6+0,63·0,4=0,6864-коэффициент,учитывающий изменение нагрузки передачи в соответствии с циклограммой .
Коэффициентдолговечности:
/>
Предел контактнойвыносливости
Для HB1(2) ≤ 350 и способе термообработки– улучшение:
Таким образом,допускаемые контактные напряжения:
/>
Расчетные допускаемыеконтактные напряжения:
/>
ДОПУСКАЕМЫЕ ИЗГИБНЫЕНАПРЯЖЕНИЯ
Базовое число циклов NFlim=4·106 циклов
Эквивалентное числоциклов (см.п.3.1.3) :
/>
Коэффициентдолговечности:
/>
Предел выносливостизубьев при изгибе:
/>
Допускаемые изгибныенапряжения:
/>
Допускаемые напряженияпри действии максимальных нагрузки:
/>
8. Прочностной расчетзубчатых передач
Расчет межосевогорасстояния и выбор основных параметров передачи.
Межосевое расстояние
/>
Ориентировочное значениемодуля по формуле ([6], с. 184, форм. 9.5):
/>
где ybd ─ коэффициент ширины шестерниотносительно диаметра принимается ybd=0,6;
YF1 ─коэффициент учитывающий форму зуба принимается YF1=4,1;
KFb ─ коэффициент учитывающийнеравномерность распределения нагрузки по ширине венца принимается KFb=1,17;
Km ─вспомогательный коэффициент, для прямозубых передач принимается Km=1,4;
/>
принимаетсяm=3 мм.
Определяем размеры венцовколёс:
для передачи Z3-Z3/
d1=m∙Z3=3∙36=108 мм
d2=m∙Z2=3×36=108 мм
Диаметры вершин:
для Z3-Z3/
da1=d1+2∙m=108+2∙3=114 мм
da2=d2+2∙m=108+2∙3=114 мм
Диаметры впадин:
для Z3-Z3/
df1=d1-2,5∙m=108-2,5∙3=100,5 мм
df2=d2-2,5∙m=108-2,5∙3=100,5 мм
Расчётное межосевоерасстояние, мм
aw=0,5(d2+d1)=0,5(108+108)=108 мм
Действительноепередаточное отношение:
/>
Рабочая шириназацепления:
/>
Проверочный расчет навыносливость по контактным напряжениям.
Окружная сила:
/>
Окружная скорость:
/>;
/>
Удельнаярасчетная окружная сила, Н/мм
/>
Расчетныеконтактные напряжения:/>
/> , где
/> - коэффициент, учитывающий формусопряженных поверхностей зубьев;
для косых зубьев />,
Удельная расчетнаяокружная сила при изгибе, Н/мм
/>
Коэффициент, учитывающийформу зуба ([1], рис.4.2.5).
YFS1=3,95
YFS2=3,45
Расчетные напряженияизгиба зуба, МПа
/>
Следовательно, на изгибзубья вполне прочные.
Проверка прочности зубьевпри перегрузках
1) Максимальныеконтактные напряжения, МПа
/>
/>
Максимальные напряженияизгиба, МПа
/>
Силы в зацеплениизубчатых колес
1)Уточненный крутящиймомент на шестерне, Нм
/>
2)Окружные силы, Н
/>
3)Радиальные силы, Н
/>
Остальные размеры колёсрассчитываются аналогично и записываются в таблицу 1.
Таблица 1. Основныеразмеры и характеристики зубчатых колёсZ Диаметры, мм Число зубьев колёс Ширина зубчатых венцов, мм Отношение b/d d
da
df
Z1
Z`1
Z2
Z`2
Z3
Z`3
Z4
Z`4
Z5
Z`5
Z6
Z`6
Z7
Z`7
Z8
Z`8
84
132
96
120
108
108
54
162
84
132
120
96
54
216
180
90
90
138
102
126
114
114
60
168
90
138
126
102
60
222
186
96
76,5
124,5
88,5
112,5
100,5
100,5
46,5
154,5
76,5
125,5
112,5
88,5
46,5
208,5
172,5
82,5
28
44
32
40
36
36
18
54
28
44
40
32
18
72
60
30
20
16
20
16
20
16
20
16
20
16
20
16
20
24
20
24
0,24
0,12
0,21
0,13
0,18
0,14
0,37
0,098
0,24
0,12
0,16
0,16
0,37
0,11
0,11
0,26
9. Предварительный расчёт валов
Для валов выбираемматериал: Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Термическая обработка:нормализация + отпуск НВ 230¸285
/>
Т – крутящий момент, Н∙мм
[τк] – допускаемое напряжение при кручении, МПа
[τк]=20...30
Выходной конец валаэлектродвигателя dI=28мм
/> мм
Принимаем dII=30 мм
/> мм
Принимаем dIII=30мм
/> мм
Принимаем dIV=35 мм
/> мм
Принимаем dV=55 мм
Основной расчёт валов.
На валу размещен блок изтрёх зубчатых колес.
/>
Вал передает момент />
В зацеплении со сторонышестерни действуют силы:
¾ окружная />
¾ радиальная />
Нагрузка, изгибающая валв ременной передачи определяется по формуле:
¾ />
Расстояние междусерединами подшипников />
Опорные реакции ввертикальной плоскости:
/> />
Опорные реакции вгоризонтальной плоскости:
/> />
Полные поперечные реакциив опорах А и В:
/>
/>
Изгибающие моменты:
¾ в вертикальнойплоскости
/>
/>
¾ в горизонтальнойплоскости
/>
/>
Суммарный изгибающиймомент в сечении под шестерней (это самое нагруженное сечение).
/>
/>
Эквивалентный момент.
/>
/>
/>
Диаметр в рассчитываемомсечении.
/>
Окончательно принимаем поГОСТ 6636-69 диаметр вала d = 28мм.
/>
10. Расчет ременнойпередачи
Выбираем для нашегопривода клиноременную передачу.
Расчетный момент набыстроходном валу:
/> Нм
При значении момента71,98 Нм в соответствии с рекомендацией принимаем ремень сечения В(Б).
Диаметр меньшего шкива потаблице 2.2.1 (Атлас ДМ)
/> мм.
Диаметр ведомого шкива
/> мм.
По таблице 2.2.4принимаем ближайший /> мм.
Действительноепередаточное число передачи
/>
Скорость ремня
/> м/с.
Минимальное межосевоерасстояние
/> мм.
Число ремней передачи
/>
/> мощность передаваемая одним ремнем(таб 2.2.7 Атлас);
/> коэффициент, учитывающий числоремней в передаче;
/>
Следовательно, числоклиньев 7.
Длина ремня
/>
Принимаем по (таб 2.2.6) />мм.
Угол обхвата ремнемменьшего шкива
/>
Сила, нагружающая валыпередачи
/>Н.
/> предварительное натяжение ремня;
/> Н. окружное усилие;
/> коэффициент тяги.
11. Расчет шпоночногосоединения ременной передачи
Исходные данные:
Т=98,85 Н·м — момент, передаваемый валом
d = 30 мм — диаметр участка вала
/>
Принимаем материалшпонки — сталь 45 с [sсм] =100Н/мм2
Для соединения этого валас зубчатым колесом подбираем шпонку с размерами: b´h = 10´8 мм.
Определим рабочую длинушпонки lp исходя из условия прочности насмятие:
/>
lp ³ />мм
Полная длина шпонки:
L = lp + b = 21,9+10 = 31,9мм
Принимаем по СТ СЭВ189-75 призматическую шпонку 10´8´32 мм.
12. Расчет шпоночногосоединения вала с зубчатым колесом
Принимаем материал шпонки— сталь 45 с [sсм] =100Н/мм2
Размеры шпонки для этоговала: b´h = 10´8 мм.
Т = 98,85 Н·м
Определим рабочую длинушпонки lp исходя из условия прочности насмятие:
/>
/>
lp ³ />мм
где Т — передаваемыйвращающий момент,
[sсм] – допускаемое напряжение присмятии.
Полная длина шпонки:
L = lp + b = 21,9 +10 =31,9 мм
Принимаем по СТ СЭВ 189-75призматическую шпонку 10´8´32 мм.
13. Расчет подшипниковдля вала 1 коробки
Исходные данные:
Реакции опор (изпредыдущего расчётов); радиальные нагрузки
RА=420,69 Н,
RB= 319,25Н;
Суммарная осевая нагрузкаFa=0 Н;
Рекомендуемый внутреннийдиаметр подшипника d=30мм;
Частота вращения вала n=1000 мин-1;
Продолжительность работы Lh=7008 час;
Схема установки – враспор;
1)d=30мм, D=62мм, В=16
Обозначение- 36204 C=15700 Н Co=8310Н
Вычисляем эквивалентнуюдинамическую радиальную нагрузку:
(4, п.1.2, с. 85)
/>
V-коэффициент вращения V=1.
X,Y-коэффициенты радиальнойи осевой нагрузки.
K=/>
Prср=Рr/>k=504,82/>0,8627=435,5 Н
Расчет динамическойрадиальной грузоподъемности:
/>
р = 3 – для шариковыхподшипников.
/>
Условие C≥Cрасч 15700≥3262,6(выполняется)/>
14. Описание конструкцииспроектированных узлов
В данном курсовом проектенеобходимо было спроектировать токарно-винторезный станок, максимальный диаметрдетали над станиной у которого 400 мм.
Коробка скоростейпредставляет тобой совокупность передач, при помощи которых можно передать 18частот вращения начиная от 50 мин-1 до 2500 мин-1. Вкоробке скоростей установлены шлицевые валы, на которые насажены единичные иблочные передачи. Всего в коробке два блока, состоящих из трёх колёс и одинблок, состоящих из двух колёс, и восьми одиночных колёс. В коробке такжерасположен шпиндель, на конце которого закрепляется патрон.
Так как компоновка станкане отличается от компоновки станка – прототипа, то все остальные конструктивныеэлементы и узлы взяты из него./>
15. Описание системысмазки спроектированных узлов
Основное назначениясистемы смазки коробки скоростей и коробки подач сводится к уменьшению потерь мощностина трение, сохранению точности работы, предотвращению вибрации, снижениюинтенсивности износа трущихся поверхностей, а также к предохранению их отзаедания, задирав и коррозии.
В качестве смазочныхматериалов для подшипников возможно применение масла индустриального 20(веретенное 3) или турбинного 30 (турбинное УТ), т.к. диаметры валов подподшипники не превышают 60 мм, а число оборотов составляет 2500 мин-1.
В качестве смазочныхматериалов для зубчатых передач применяют жидкие минеральные масла. Выбор сортаминерального масла производится в зависимости от условий работы коробкискоростей и коробки подач, передаваемой мощности, окружной скорости взацепление, а также температуры масла в картере коробок.
Также значение имеетвязкость, чем она меньше, тем выше окружная скорость т.к. в спроектированнойкоробке скоростей окружная скорость не превышает 5,65 м/с, то принимаем маслоцилиндровое 24 (вискозин).
Кроме вязкости масла навыбор смазки зубчатых колёс большое влияние оказывает его маслянистость – способностьобразовывать на поверхности трение прочные абсорбированные плёнки с пониженнымсопротивление сдвига.
Учёт маслянистости привыборе масла обеспечивает минимальный износ зубчатых передач, т.к. удельноедавление при скорости 2,5-6 м/с составляет 1-5 кг/мм2, то выбранныйсорт масла цилиндровое 24 (вискозин) удовлетворяет нашим условиям.
Все передачи иподшипники, расположенные в общем корпусе, целесообразно обслуживать от одноцентрализованной системы смазки, что позволяет применить один и тот же смазочныйматерил.
В спроектированном станкеприменяем картерную систему смазки, когда масло из общей ванны увлекается иразбрызгивается зубчатыми передачами, образующийся при этом туман смазываетразмещённые внутри коробки подшипники и передачи. Кроме того, масло, стекая постенкам корпуса, также попадает на подшипники качения. Зубчатое колесо,разбрызгивающее масло, не должно быть слишком глубоко погружено в ванну, т.к.излишне высокий уровень заливки масла приводит к потерям мощности и перегревувсей системы. Зубчатые цилиндрические колёса достаточно нагружать в маслонаполовину высоты зуба. 16. Описание системыуправления станком
Главным движение в станкеявляется вращение шпинделя, которое он получает от электродвигателя мощностью№11 кВт через клиноременную передачу со шкивами Ø125 мм и Ø180 мми коробку скоростей. Вращение шпинделя осуществляется по следующей цепизубчатых колёс: 28-44, или 32-40, или 36-36 на вал III, затем через колёса 18-54, 28-44, или 40-32 движениепередаётся на вал IV, а затем череззубчатые передачи либо 18-72, либо 60-30 движение передаётся на шпиндель V. Переключая блоки колёс можнополучить 18 вариантов зацепления.
Движение подачи: механизмподачи сообщает движение суппорту по четырём кинематическим цепям: винторезной,продольной и поперечной подачи, быстрого перемещения.
Продольная и поперечнаяподачи осуществляются путём ряда зубчатых колёс и блоков на ходовой вал.
Заключение
Токарно-винторезныестанки классифицируются по основным размерам: наибольшему диаметруобрабатываемой детали над станиной D, наибольшей длине обрабатываемой детали L.
По весовымхарактеристикам токарные станки делятся на лёгкие до 500 кг (D=100÷200), средние до 4 тонн (D=250÷500 мм), тяжёлые – до 15т. (D=1600÷4000 мм), крупные –более 15 т. (D=630÷1250 мм).
Спроектированный станокотносится к средним станкам до 4 тонн, т.к. диаметр обрабатываемой детали надстаниной 400 мм.
По точности различаютстанки нормальной точности – Н, повышенной точности – П, высокой точности – В,особо высокой точности – А, особо точные – С.
Станком-прототипомданного спроектированного станка является токарно-винторезный станок 1К62.
На спроектированномстанке могут выполняться следующие операции:
• обтачивание наружных цилиндрическихи внутренних поверхностей
• обтачивание торцов
• прорезание канавок
• отрезание/>
Список использованнойлитературы
1. Общемашиностроительныенормативы режимов резания для технического нормирования работ по МРС, ч. I и II. Москва. Машиностроение. 1974 г.
2. Данилов В.А. ”Методическиеуказания к курсовому проекту по курсу МРС”, 1977 г.
3. Кузьмин ”Конструирование деталей машин”
4. Государственныйстандарт ЕСКД.
5. Свирщевский Ю.И. ”Расчети конструирование коробок скоростей и подач.” 1976 г.
6. Анурьев В.И. ”Справочникконструктора-машиностроителя”. Москва. Машиностроение. 1974 г.
7. Кучер А.М. ”МРС.Основы конструирования и расчет. ”Ленинград. 1970 г.
8. Режимы резанияметалла. Справочник. Москва. 1972 г.