124110 (Разработка электромеханического привода подачи станка модели 16К20)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Механический факультет

Кафедра Металлорежущие станки и инструменты

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Металлообрабатывающее оборудование»

на тему: «Разработка электромеханического привода подачи станка модели 16К20»

Выполнил:

студент гр. МС 04-н Володько А.Ю.

Консультант Молчанов А.Д.

Нормоконтролер Молчанов А.Д.

Донецк 2007

Реферат

Курсовой проект: 39 с. , 8 табл. , 9 рис. , 6 источников, 3 приложения.

Объект исследования – коробка подач токарно-винторезного станка.

В курсовом проекте необходимо определить нагрузки на привод в разные моменты цикла работы станка. Выбор электродвигателя. Кинематический расчет привода.

Выбор передачи винт-гайка качения. Описание используемого способа регулирования натяга в шарико-винтовом механизме, способов возврата шариков, смазывания механизма и защиты его от загрязнений. Обоснование способа установки винта на опорах и конструкций опор. Выбор соединительной муфты. Расчет передачи винт-гайка качения. Расчет силы предварительного натяга. Расчеты на жесткость, на устойчивость по критической осевой силе и критической частоте вращения.

СУППОРТ, СИСТЕМА СМАЗКИ, КРИТИЧЕСКАЯ СКОРОСТЬ.

Содержание

1. Кинематический расчет привода станка

1.1 Выбор и расчет предельных режимов резания

1.2 Предварительное определение мощности электродвигателя вспомогательного движения

1.3 Определение диапазона скорости вращения и выбор двигателя подач

2. Выбор и расчет передачи винт-гайка качения

2.1 Выбор винта

2.2 Выбор гайки

2 3 Способы смазывания шарико-винтового механизма и защиты от загрязнений

2.4 Расчет передачи винт-гайка качения

3. Силовой расчет привода станка

3.1 Определение расчетного КПД станка

3.2 Расчет модулей зубчатых колес

3.3 Определение параметров зубчатых колес

3.4 Расчет вала

3.5 Уточненный расчет вала

3.6 Расчет вала на усталость

3.7 Выбор элементов передающих крутящий момент

3.8 Выбор подшипников

3.9 Проверочный расчет подшипников

4. Определение системы смазки

5. Расчет динамических характеристик привода

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Перед станкостроителем всегда будет стоять задача - создание металлорежущих станков, отвечающих современным требованиям машиностроения и всего народного хозяйства.

Следовательно, требуется создание станков высокой производительности, точности и экономичности.

Токарно-винторезные станки являются наиболее распространенной группой станков, используемых как в единичном, так и в массовом производстве, поэтому они должны иметь возможность выполнять большинство технологических операций. Это обуславливает широкий диапазон регулирования, как привода главного движения, так и привода подач.

Расчет электромеханического привода подач включает определение диапазона регулирования подач, построение структурной сетки и в соответствии с ней графика подач и кинематической схемы, определения передаточного отношения постоянной передачи суппорта, определения требуемой эффективной мощности коробки подач, определения модулей и параметров зубчатых колес, определение параметров валов и уточненный расчет на усталость самого нагруженного вала, выбор шпоночных или шлицевых соединений передающих крутящий момент, выбор подшипников опор валов, выбор системы смазки, расчет динамических характеристик обеспечивающих заданную точность обработки.

1. Кинематический расчет привода станка

1.1 Выбор и расчет предельных режимов резания

При проектировании электромеханического привода необходимо определить следующие основные характеристики станка, к которым относятся:

1) Предельные значения чисел оборотов шпинделя, необходимых при обработке заданных металлов, при заданных условиях резания

и .

2) Диапазон регулирования чисел оборотов

.

3) Предельные значения подач

при продольной - и ;

при поперечной - и .

4) Диапазон изменения подач и некоторые другие характеристики станка

.

Основные характеристики имеют важное значение, так как являются исходными данными для кинематического и силового расчета всех элементов проектируемого станка.

Определяем предельные значения размеров обрабатываемой заготовки.

Наибольший диаметр обрабатываемой детали Dmax=1,1×Н=1,1×200=220мм.

Наименьший диаметр обрабатываемой детали Dmin=0,2×H=0,2×200=40 мм.

Где Н – высота центров станка, мм

Выбор предельных режимов резания, которые должны осуществляться на станке, рассчитывают при выполнении различных видов работ и на основе анализа полученных результатов.

Глубину резания и подачи выбирают из нормативных документов [1] и в зависимости от работ, которые предполагается выполнять на станке. Как правило, расчет ведут по основной (ведущей) операции, для которой спроектирован станок.

Выбор предельных скоростей резания для расчета характеристик универсальных станков производят при следующих условиях.

При токарной обработке для определения наибольшей скорости резания принимают:

глубину резания и подачу наименьшими;

материал заготовки: конструкционная углеродистая сталь;

материал режущей части резца твердый сплав ТК;

стойкость Т=25-30 минут.

При определении наименьшей скорости резания принимают:

глубину резания и подачу максимальными;

материал заготовки - легированная сталь =750 МПа (75 кгс/мм2);

материал режущей части резца - быстрорежущая сталь при стойкости Т=60-90 минут.

При назначении наименьшей скорости резания необходимо предусмотреть возможность нарезания резьбы на станке. При этом следует учитывать, что чистовое нарезание выполняется со скоростью 4 м/мин.

Рассмотрим точение и растачивание как вид обработки:

Выберем значения режимов обработки в соответствии с видом обработки и материалом режущего инструмента. Полученные данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Параметры, для расчета предельных скоростей резания

Расчет максимальной скорости резания.

Для стали:

;

;

.

Расчет минимальной скорости резания.

Для стали:

;

;

.

1.2 Предварительное определение мощности электродвигателя вспомогательного движения

Наибольшее значение сил резания необходимо определять при следующих условиях:

обрабатываемый материал заготовки сталь =750 МПа;

материал режущей части резца - быстрорежущая сталь;

глубина резания и подача наибольшие

Для стали [1]:

;

;

;

;

;

Силу резания принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка [1]:

Н;

Н;

Н.

Эффективная (полезная) мощность резания:

, кВт

где - наибольшее значение сил резания.

Предварительное определение мощность электродвигателя главного движения (до определения кинематической структуры привода) определяется по формуле:

, кВт

где - КПД цепи главного движения (для станков с вращательным главным движением =0,7-0,85).

- эффективная мощность подачи, кВт

где - тяговая сила подачи, даН;

- скорость подачи, мм/мин.

Тяговую силу можно определить по следующим формулам.

Для продольных суппортов токарных станков с треугольными и комбинированными направляющими

где - составляющая силы резания в направлении подачи, Н;

- составляющая сил резания, прижимающая каретку суппорта

или стола к направляющим, Н;

- масса перемещаемых частей, кг;

- крутящий момент на шпинделе, Н м;

- диаметр шпинделя, мм;

- коэффициент трения между пинолью и корпусом, на шлицах

или шпонках шпинделя;

- приведенный коэффициент трения на направляющих;

- коэффициент, учитывающий влияние опрокидывающего момента.

Для токарных станков с призматическими или комбинированными направляющими =1,15 и =0,15-0,18

, Н

, кВт

Мощность потребляемую на подачу определяют по формуле:

, кВт

где =0,15-0,2 - КПД цепи подачи.

1.3 Определение диапазона скорости вращения и выбор двигателя подач

Частота двигателя рассчитывается по формуле:

,