38784

Розробка конструкцій розточної силової головки

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Глибина різання визначається за формулою: t=002D мм Визначаємо величину подачі З карти Т4 визначаємо швидкість різання φ =45 Визначаємо частоту обертання шпінделя Визначаємо мінімальну подачу Визначаємо силу різання з карти Т5 Визначаємо потужність різання з карти Т6 Визначаємо потужність електродвигуна 1. Визначаємо глибину різання Визначаємо подачу яка забезпечує шорсткість R = 25 мкм при радіусі закруглення різця r = 05 мм Визначаємо швидкість різання Визначаємо частоту обертання шпінделя Визначаємо мінімальну подачу...

Украинкский

2013-09-29

6.87 MB

5 чел.

Вступ

Темою дипломного проекта являється розробка конструкцій розточної силової головки. Силова головка є незалежним вузлом агрегатного станка і призначена для з’єднання інструмента головного руху подачі та установчих переміщень . Програма руху може бути здійснена автоматично.

За прототип взята силова електромеханічна головка з гідравлічним приводом. Силова головка виконана як два незалежних вузла . Зроблені перевірочні розрахунки діючих силових головок (відповідно ДСТУ) з максимальними параметрами розточки Ø320 мм. Розточка отвору передбачає чорнове та чистове розточування.

Ціль дипломного проекта сконструювати розточну силову головку з розширеним силовими можливостями та адаптивним управління привода подач.

1.Визначєння  основних технічних характеристик розточної головки

Основним параметром розрахунку режимів різання  являється найбільший діаметр розточуючого отвору.

1.1Чорнове точіння отвору діаметром D=320мм.

Ця операція визначає максимальне значення сили різання та потужність. Обробляємий матеріал Сталь 45( ГОСТ1050-88) HB=170-229. Матеріал ріжучого інструмента Т5К10; стійкість інструмента 100 хв.

Глибина різання визначається за формулою:

 t=0,02D мм    

Визначаємо величину подачі

  

З карти Т-4 визначаємо швидкість різання ( φ =45)

Визначаємо частоту обертання шпінделя

Визначаємо мінімальну подачу

Визначаємо силу різання з карти Т-5

Визначаємо потужність різання з карти Т-6

Визначаємо потужність електродвигуна

1.2 Чистове точіння отвору діаметром D=320мм.

Ця операція визначає мінімальну величину мінімальної подачі.

Подача визначається із умови отримання шорсткості Ra=2.5мкм при радіусі заокруглення різця r=0.5мм. Для розточування маємо різець з твердого сплава Т15К6, з періодом стійкості Т=200 хв.

Визначаємо глибину різання

Визначаємо подачу, яка забезпечує шорсткість Ra = 2,5 мкм при радіусі закруглення різця

r = 0,5 мм

Визначаємо швидкість різання

Визначаємо частоту обертання шпінделя

Визначаємо мінімальну подачу

1.3. Попереднє розточування отвору діаметром d = 65 мм

Визначаємо глибину різання

Визначаємо величину подачі і швидкість різання

               

Визначаємо частоту обертання шпінделя

Визначаємо мінімальну подачу

1.4. Тонке розточування отвору діаметром d = 65 мм

Розглядаємо режим різання для тонкого розточування отвору діаметром

    

Визначаємо частоту обертання шпінделя

Визначаємо мінімальну подачу

2. Кінематичний розрахунок приводу головного руху.

Вихідні данні для розрахунку

    

Порядок кінематичного розрахунку.

2.1 Складається розрахункова схема

Рис.1 Розрахункова схема

2.2 Складаємо рівняння кінематичного балансу

Перший ланцюг складає електродвигун з коробкою швидкостей та має передаточне відношення. Другим ланцюгом є коробка швидкостей зі шпінделем та має передаточне відношення , яке дорівнює  . Третій ланцюг з’єднує коробку швидкостей зі шпінделем та має передаточне відношення .

Для визначення передаточного відношення редуктора потрібно скласти структурну формулу , але для того необхідно знати число ступенів регулювання.

2.3 По нормам верстатобудування Н11-1 «Нормальні ряди чисел в верстатобудуванні» для заданого знаменника визначають ; і всі проміжні значення частот обертання шпінделя n1 ,n2 …nz

Вибираємо асинхронний електродвигун 4А132М643, Рном=7,5кВт n=750об/хв.(1,стр. 57)

Значення частот обертання :

60,75,95,118;150;190;236;300;375;475;600;750;970;1180.

                

             

Підраховуємо число ступенів регулювання Z=14

2.4 Розробляємо структурну формулу коробки швидкостей

Перевіряємо в необхідній групі розмножувальне передаточне відношення

2.5 Будуємо графік частот обертання коробки швидкостей

Р1=7   Х1=1 Р2=2   Х2=2

Рис.2 Графік частот обертання

2.6 У відповідальності з графіком частот обертання коробки швидкостей визначається величина передаточних відношень в кожній передачі. Показник ступеня у підвишеної передачі позитивний , у знижуючих- негативний.

2.7 Розраховуємо числа зубців зубчастих колес . Рорахунок проводять для кожної розмножувальної групи окремо , так як розмножувальна група – цех двух  валовий механізм. Основна розмножувальна група складається з:

21

 

3

 

18

 

9

 

2

 

9

 

18

 

Передаточна  група складається з передач

2

 

6

 

2.8 Креслимо кінематичну схему привода

Рис.3 Кінематична схема привода

3.Розрахунок привода з гідро двигуном.

Оскільки привод подач-незалежний то вихідні данні є хвилинні  Smin,Smax, відповідають силі різання Рх,Ру,Рz, крутний момент на шпінделі Мр.

3.1 Визначаємо тягнуче зусилля подачі за формолою

,

Де Кп - коефіцієнт , який враховує вплив перекидного моменту, котрий впливає в наслідок несиметричного прикладення сили подачі,

F- сила поршня в направляючих, котра визначається за експериментальною формолою згідно норм верстатобудування Н18-61;

В силових головках зона різання знаходиться за межами силового стола , тому пвздовжній перекидний момент буде в півтора рази більше.

Насос Н2 в сукупності з Н1 забезпечують швидкість швидких перемішень робочого органу (стола)

3.2 Приймаємо що перепад тиску на фільтрі , клапані Г55 та гідро розподільнику ГР, а відповідно тиску в силовій полості

При нормальному тиску  в напорній гідроліній  Рном=12,5 МПа

Рис.5 Основні параметри гідроциліндра

3.3 При русі штока в право

де Ктр = 0,9…0,95- коефіцієнт , який враховує тертя в циліндрі

Р1,Р2- тиск в штоковій             полостях

Значення F1 та F2 в рівнянні отримали відносно D

Визначаємо гідро циліндр (2,стр.65)

ГИЗ100х50х800

     

;   

Уточнений розрахунок валів проводиться з ціллю перевірки пружності при деформацій згину з крученням т.к. приблизний розрахунок вала проводиться на кручення   з положенням допустимого порушення

Розрахунок проводиться за формолою:

Де

МUmax- найбільший згинальний момент.

Мкр – Крутний момент

W – Момент супротиву

Де , d- діаметр вала,

       В- ширина шпонкового пазу, мм

3.4 Розраховуємо використання рідини, як відповідає найбільшій робочій подачі Sn max(витрата Q’), та швидкість холостого ходу (витрата Q” )

По витраті  Q’ вибирається двух поточний насос , у котрого подача Q1≥1.25Q,n  а подача  Q2≥ Q” - Q’

Витрату Q’ визначаємо по формулі

Витрату Q” визначаємо по формулі

Підставивши значення отримуємо

3.5 Визначаємо потужність електродвигуна насосної станцій для робочої подачі та для холостих перемішень по довжині.

Де, 0,8 – коефіцієнт враховуючий перегрузки двигуна

Рн1,2- тиск в гідро ліній насоса .

Q1,Q2- подачі насосів

 η  -ККД насоса

η- ККД гідроциліндра

При робочій подачі  тиск в самій гідро ліній Рн= Рлом зворотній клапан ОК закритий, а клапан ПК2  відкритий тиск Рлом,тому тиск набраній гідро ліній насоса Н2 дорівнює тиску на відкритому клапані ПК2

Визначаємо потужність електродвигуна для робочої подачі

При холостому ході тиск Рн1=Рн2. Гідророзподільник ГР2 включен і рідина через нього вільно зливається в бак , обходячи клапан Г55.

Тиск в самій гідроліній

Де Р- теплова сила при швидких перемішеннях,Н

D і d- діаметр вала  і штока.

˄р- втрати тиску

  f=0.2- коефіцент навантаження(2,стр.45)

m- 1717.5 кП

Q= 17175 H

˄P=1.1 мПа

Клапан та фільтр гидророзподільник вибираються по найбільшій витраті рідини та тиску

Після вибору гідро розподільника ,насоса та гідроциліндра уточнюється подача

Швидкість швидких ходів вправо

Швидкість швидких ходів вліво

Максимальне тягове зусилля

4. Попередній силовий розрахунок привода головного руху.

4.1 Визначення крутних моментів на валах,
Розрахунок частоти обертання згідно рекомендацій

nр=150об/хв.

Uном=750об/хв

Nном=7.5кВт 

Розрахуємо крутний момент на шпінделі

Номінальний момент на валу електродвигуна

На основі кінематично розрахунку отриманих силових параметрів будуємо навантажувальну характеристику.

Рис.6 Навантажувальна характеристика привода головного руху

На графіку частот обертання , отриманому в кінематичному розрахунку товстими лініями (рис.7) виділяються ті передачі , які з’єднують розрахункову частоту обертання з валом електродвигуна.

Рис.7 Розрахункові передачі

4.2 Визначаємо розрахунковий крутний момент на валах

4.3 Приблизний розрахунок валів (на кручення).

Діаметри валів коробки швидкостей та коробки подач визначаються по емпіричній формулі

4.4 Розрахунок модулів зубчатих коліс

Визначення модулів зубчатих передач в першій передаточній групі

Розрахунок модуля на згин

Z=36, ψ=8, K=, Ni=3.24 кВт, σзгин= 220 мПа , y=0.255- ці коефіцієнти знаходяться [3,cтр.123]

Розрахунок модуля на зминання

ψ=8, σпов=1200 МПа, і=2.5 - ці коефіцієнти знаходяться [4,cтр.125]

Модуль

 

Визначаємо модуль зубчастих передач для другої передаточної групи

Розрахунок модуля на згин

Z=60, ψ=8, K=1, Ni=1,4 кВт, σзгин= 220 мПа, y=0.255

Розрахунок модуля на зминання

Коефіцієнти знаходяться (4,стр.32)

i=4

σпов=1200 МПа

ψ=8

Модуль

 

Виходячи з конструктивних особливостей приймаємо модульна першій та другій передаточній групи m=4

4.5Вибір електромеханічних муфт

Електромеханічних муфти в випускаються двух видів: безконтактні та   з струмознімачем. Муфти вибираються по крутному моменту. Дані електромашинних муфт беремо в атласі Решетов Д.Н. з деталей машин.

5. Компоновка привода головного руху

5.1 Визначаємо міжосьову відстань.

5.2 Розраховуємо розміри зубчастих коліс та блоків для кожної множиної групи окремо.

Ширина зубчастого колеса визначається по формулі

Де ψ- коефіцієнт ширини зуба

m- модуль зубчастого колеса

Діаметри зубчастого колеса визначаються по формулі

Відступимо від стрілок на відстань

Уточнюючи цей факт, потрібно коефіцієнт Кп вибрати рівним 1,8. Коефіціент тертя рекомендується вибрати рівним f=0.2 Pz=9,кН

   

Розрахункове значення масової сили Р=12,44 кН

Тягова схема привода подач зображена на Рис.8 . Насоси Н1 та Н2 призначені для виконання робочої подачі,при цьому тиск в напорній частині гідроліній Р має велике значення .

Рис.8 Схема гідроприводу подач

6. Уточнений силовий розрахунок

6.1 Складаємо розрахункову схему

Вал привода головного руху розглядаємо як балку на двух опорах

          

Рис.9 Схема нзагрузки

7. Розрахунок шпиндельного вузла на жорсткість

Рис.10 Вихідні данні для розрахунку

Р=Q=0,4 кН - повна сила в зубчастих зачепленнях.

7.1 Складаємо розрахункову схему. Визначаємо переміщення точок під дією сил.

7.2 Визначаємо Q

Розрахунок шпінделя на жорсткість полягає в тому ,що Мп визначає величину φ в шпинделі  в передньому центрі та кут Θ вісі шпинделів, яке характеризує жорсткість шпінделя.

7.4Вибираємо підшипники

Шарикопідшипник радіальний

d=110 мм. , D= 220мм.

Шарикопідшипник упорний

d=180 мм. , D= 225мм.

Роликові подшипники двухрядні

d=160 мм. , D= 240мм.

Розраховуємо рівняння відносно Р0

Максимальний тиск на направляючі

Мінімальний тиск на направляючій

Прямокутні направляючі роблять симетричними, тому що а= с, тоді

,,

Якщо А>С, то максимальний тиск на направляючій а

а,мінімальний тиск буде на направляючій С

Мінімальний тиск визначає область нормальної роботи направляючих, а нормальна робота направляючих буде при:

8. Розрахунок направляючих ковзання на довговічність

Основою критичної працездатності направляючих є їх зносостійкість. з практики зносостійкості допускаються слідуйчі величини тиску на поверхність направляючих:

  •  При робочій подачі (Р)=2..3 МПа
  •  При швидких перемішенях  (Р)=1,2 МПа.

Технічний розрахунок направляючих базується на слідуйчих допущеннях:

  •  Власна спряженість базових деталей значно більше контактної.
  •  Тиск розподіляється по ліній ному закону.
  •  Тиск та деформація  по ширині кожної направляючої дорівнює const

Рис.11 Розрахункова схема направляючих ковзання

При  Xa =0 реакція А діє в центрі направляючої  “а” і тиск вздовж направляючої буде розподілятися рівномірно

При Ха не дорівнює 0 виходить традиційний закон розподілення тиску. Якщо привести реакцію А до центру направляючої О, то отримаємо силу А, діючу в центрі направляючої О та момент діючий навколо осі У і перекидаючи салазки викликаючи цим  справа від осі Z збільшення тиску, а зліва від осі Z зменшення тиску.

Момент Муа створює епюру тиску, ця епюра підсумовується з Раср.

Для визначення нормального тиску та його розподілення відповідно до розрахункової схеми (рис.11)

На рис.12 показано розподілення тиску по ширині а та довжині в направляючих. В точці К відбувається різання і в ній прикладена сила різання Р.

8.1 Складаємо п’ять рівнянь статики в кареткі.

Рис.12 Розподілення тиску на направляючій поверхні каретки.

З перших рівнянь визначаємо реакцій А,В,С і Q

Для знаходження Ха, Хв,Хс ми складаємо ше одне рівняння

Розподілення тиску по довжині направляючих залежить від положення реакцій А,В і С

Рис.13 Розподілення тиску по довжині направляючих a

9. Вибір електроапаратури.

В цілях збільшення довговічності і надійності вибираємо систему з застосуванням безконтактних торцевих перемикачів. Ці перемикачі призначені для управління безконтактними логічними елементами, котрі здійснюють під дією управляючого елемента з конструктивних матеріалів або контролюючої деталі з феромагнітного матеріалу без безпосердньго контакту з ними.

 

Список використаної літератури.

  1.  Металорежуше станки (Н.С.Колев и др. машиностроение 1980).
  2.  Металорежуше станки (под. ред. В.Э.Пуша машиностроение 1985).
  3.  Краткий справочник металлиста(под ред. П.Н.Орлова, Е.А.Скороходова машиностроение 1980).
  4.  Детали машин Атлас конструкций (под ред. Д.Н.Решетова машиностроение 1979).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55477. Володимир Вербицький. Вірш «Гімн» 55 KB
  Мета: ознайомитись та вивчити біографічні відомості про Івана Липу; проаналізувати вірш Гімн розкрити її моральноетичне значення; навчати учнів розказувати на пам’ять звертаючи увагу на особливість авторської оповіді...
55478. Свято сімейного вогнища 101.5 KB
  Виховувати: Здатність любити і поважати свою сімю родинуцінувати один одного; допомагати єднатися для досягнення спільної мети. Очікуваний результат: свято чудовий настрій учасників гостей радість від спілкування укріплення дружніх стосунків в сім’ї.
55479. Зустріч птахів 94.5 KB
  З далеких країв повертаються наші пернаті друзі птахи. Летять птахи Вже весна прийшла в оселі Розквітла земля рясний садок І летять веселі Зграї радісних пташок. Ведуча: Птахи дуже рано відчувають весну. Ведучий: Відчули весну і інші птахи.
55480. Розмноження і розвиток птахів 941 KB
  Мета: розкрити особливості розмноження і розвитку птахів розвивати цікавість учнів до звичаїв і обрядів наших предметів виконувати шанобливе ставлення до природи до братів наших менших.
55481. Птицы весной. Оригами 77.5 KB
  Расширить знания учащихся об изменениях в жизни птиц с приходом весны; формировать навыки наблюдения в природе; развивать навыки работы в группах логическое мышление память речь познавательные способности умение рассуждать делать выводы выделять главное творческие способности;...
55482. Птахи в взимку 37 KB
  Все пухнастим снігом вкрила: продовжуючи ходьбу плавно розводять руки в сторони І дерева і будинки струшують кистями піднятих вгору рук І поля й луги й стежинки ходьба гусячим кроком Сніг кружляє сніг іде діти підводяться і плавно обертаються навколо себе Він несеться він мете легкий біг із хаотичними махами рук. Вправа В лісі...
55483. Свято зимуючих птахів 72 KB
  Цілі: розширити і закріпити знання учнів про птахів, їхню поведінку і спосіб життя, про роль і місце у природі, про значення у житті людини й у природі; поглибити знання учнів про зимуючих птахів нашої місцевості...
55484. Різноманітність птахів 409.5 KB
  Мета: освітня: сформувати знання учнів про різноманітність птахів ознайомити з основними особливостями будови та життєдіяльності представників рядів...
55485. Загальна характеристика классу Птахи 34.5 KB
  Мета: ознайомитись з особливостями зовнішньої будови та способом життя птахів; вивчити зовнішню будову та покриви тіла птахів; визначити риси ускладнення у порівнянні з плазунами;...