123789 (689616), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Конструкция переднего (нижнего) конца шпинделя

Нижний конец шпинделя служит для базирования и закрепления режущего инструмента. Передний конец шпинделя выполняется по ГОСТ. Точное центрирование и жёсткое сопряжение инструмента со шпинделем коническим соединением. Применяем конус конца шпинделя по ГОСТ 24644 – 81 с уклоном 7:24. Степень точности конуса АТ5.

Рис. 5 Конструкция нижнего конца шпинделя

Цепь подач

В вертикально-фрезерном станке движение подач – перемещение стола в продольном, поперечном и вертикальном направлениях. Кроме того, для всех направлений есть ускоренное перемещения.

Привод подач раздельный от цепи привода главного движения и осуществляется отдельным электроприводом. С цепями подач, как правило, сопрягаются цепи подач для быстрых и ускоренных перемещений рабочих органов станков. В отличие от приводов главного движения, приводы подач являются тихоходными, с большой степенью редукции.

Выбор структуры привода

В станкостроении широкое применение получили приводы подач с одним высокомоментным электромотором и зубчатыми коническими и цилиндрическими передачами. Подача осуществляется путём добавления в конце кинематической цепи пары, преобразующей вращательное движение, в поступательное (винт-гайка, колесо-рейка).

Приводы должны обеспечивать широкий диапазон режимов обработки, максимальную производительность, высокую точность позиционирования исполнительных органов.

Анализируя существующую гамму вертикально фрезерных станков, приходим к выводу, что целесообразно применить традиционную схему цепи подач со ступенчатым регулированием режимов обработки. Вращение от электродвигателя передаётся через муфту и зубчатые пары на тяговый механизм винт-гайка.

Выбор электродвигателя

Для выбора электродвигателя по мощностным характеристикам необходимо знать усилие, затрачиваемое на подачу.

N_п = N_эп/η_п (27)

где η_п = 0,15-0,2 КПД привода подач

N_эп – эффективная мощность подачи

N_эп = Q * S_v / 60 * 102 * 1000 (28)

где Q – тяговое усилие станка (принимаем 2000 Н)

S_v – скорость подачи мм/мин

N_эп = 2000 * 1600 / 60 * 102 * 1000 = 0,298 кВт

N_п = 0,298 / 0,15 = 1,987 кВт

Согласно рассмотренной гамме станков и потребной мощности на подачу, принимаем электродвигатель марки АО2-314С2 мощностью 2,5 кВт и частотой вращения ротора 2800 об/мин. Этот электродвигатель обеспечивает подачи стала станка 25-1250 мм/мин и ускоренный его ход 1600 мм/мин.

Кинематическая схема подач вертикально-фрезерного станка

После того как произведён выбор электродвигателя, необходимо разработать принципиальную схему привода подач станка. Принимаем согласно тех заданию привод подач, обеспечивающий пределы подач станка от 25 до 1250 мм/мин. Для обеспечения данного количества подач станка, строим кинематическую схему подач (рис.6).

Все подачи станка могут осуществляться механически и в ручную. Кроме того, для всех направлений предусмотрено ускоренное перемещение.

От электродвигателя мощностью 2,5 кВт вращение передаётся через зубчатое колесо 27 и подвижный блок шестерён 28, находящимся на валу II на вал III, затем через 2 тройных блока шестерён – на вал VI. Посредством пары зубчатых колёс вращение передаётся на вал VII, а от него через зубчатые колёса на вал VIII, от которого через пару конических шестерён осуществляется вертикальное перемещение консоли при помощи ходового винта и гайки.

Вращение от вала VIII на вал IX передаётся через пару зубчатых колёс, и так же от вала IX на вал X через пару зубчатых колёс. От вала IX через две пары конических колёс на винт-гайку и осуществление продольных перемещений стола.

Рис. 6. Кинематическая схема цепи подач

Вращение от вала X посредством винт-гайки преобразуется в поперечное поступательно движение стола.

Ручные перемещения стола осуществляются при помощи маховиков, расположенных на ходовых винтах, а вертикальное ручное перемещение консоли - при помощи рукоятки, насаженной на вал VII.

Расчёт цепи подач

Для примера произведём проверочный расчёт вертикальной подачи консоли.

Расчёт конической передачи

Диаметр внешней делительной окружности колеса.

(29)

где V_Н = 1,035

К_НВ – коэффициент зависящий от ψ_d

Ψ_d = 0,166 * (φ² + 1)^0,5 = 0,29

Отсюда К_НВ по таблице = 1,45

Крутящие моменты на валах

Конусное расстояние и ширина колёс

Угол делительного конуса колеса.

Конусное расстояние

(30)

Ширина колёс

(31)

Модуль передачи

Внешний торцовый модуль передачи

(32)

где V_Н = 0,85

К_FВ = 1,67

Числа зубьев

(33)

(34)

Окончательные значения размеров колёс

Углы делительных конусов колеса и шестерни

Делительные диаметры колёс

(35)

(36)

Внешние диаметры колёс

(37)

где х_n1 – коэффициент смещения.

Силы в зацеплении

(38)

где d_m2 = 0,85*d_e2 = 0,857*133,86 = 113,78 мм (39)

Осевая сила в шестерне

(40)

где γ_а = 0,44*sinδ₁ + 0,7*cosδ₁=0,7

Радиальная сила на шестерне

(41)

где γ_r = 0,44*cosδ₁ - 0,7*sin₁=0,436

Радиальная сила на колесе

Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба

(42)

где Y_F1 = 3,83, Y_F2 = 3,62

V_F = 0,81

Напряжения изгиба в зубьях шестерни

(43)

Проверка зубьев колёс по контактным напряжениям

(44)

Ориентировочное определение диаметров валов

Диаметры валов коробки подач принимаются одинаковыми:

(45)

Выбор материала колёс

Марки сталей одинаковы для колёс и шестерён. Выбираем Сталь 40Х ГОСТ 4543-71. Термическая обработка – улучшение на зубчатом венце и цементация на ступице. Твёрдость после улучшения HRC 48…56.

Твёрдость сердцевины НВ 219…269, σ_т = 800 МПа.

Допускаемые контактные напряжения и напряжения изгиба:

[σ_Н] = 1064 МПа

[σ_Т] = 750 МПа

Расчёт передачи ходовой винт-гайка

Расчёт на износостойкость (ведут по среднему давлению)

(46)

где Р – наибольшая тяговая сила, Р = 6000 Н

d_cp – средний диаметр резьбы, d_cp = 25 мм.

t, K – шаг винтовой линии и число заходов, t = 6 мм, K = 1

L = λ* d_cp – длина гайки, λ = 1,5 – 4.

Допустимо р=12 МПа

Крутящий момент, передаваемый ходовым винтом.

Ход винта Н = t = 6 мм.

(47)

Площадь поперечного сечения стержня винта при d₁ = d – t = 25 – 6 = 19 мм.

(48)

Момент сопротивления

(49)

Расчёт на прочность

Приведённое напряжение

(50)

Расчёт на жесткость

Поскольку Е=1,8*10¹⁰ Н/м², максимальная продольная деформация винта:

что допустимо

Программное обеспечение «Ansys » для автоматизированного проектирования деталей станков

Широкое распространение современной вычислительной техники за последние 10-15 лет существенно изменило процесс инженерной деятельности. Появление на рынке программного обеспечения современных комплексов CAD и CAE позволяет ускорять процессы проектирования и исследования различных конструкций, в том числе и машиностроительных. Использование современных методов вычислений, реализованных в комплексах CAD, дает возможность проводить исследования различных характеристик проектируемых объектов, что позволяет менять конструкцию этих объектов без создания экспериментальных образцов и не прибегать к длительной и дорогостоящей процедуре натурных исследований.

Среди средств CAE (средств обеспечения исследований) важное место занимают комплексы метода конечных элементов (МКЭ, FEA), позволяющие проводить имитационное моделирование работы исследуемой конструкции на основе подробного описания ее геометрии, физики моделируемых процессов, свойств применяемых материалов, эксплуатационных характеристик и иных указываемых пользователем исходных и начальных данных.

Комплекс МКЭ ANSYS позволяет инженерам-исследователям проводить исследования не только характеристик динамики и прочности машиностроительных, строительных и иных конструкций (то есть расчеты задач механики деформируемого твердого тела, МДТТ), но и расчеты задач расчета полей температур, динамики жидкости и газа, электромагнитных и акустических полей.

Комплекс МКЭ ANSYS применительно к прочности позволяет решать задачи статические (линейные, а также физически и геометрически нелинейные), определять собственные частоты модели (собственные колебания), исследовать поведение модели при воздействии гармонически изменяющихся нагрузок (вынужденные колебания), задачи линейной и нелинейной устойчивости, а также линейные и нелинейные динамические переходные процессы и т. д.

Характеристики

Список файлов курсовой работы