Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 15
Текст из файла (страница 15)
При этом не следует802.Проектирование станковзабывать, что сила трения непосредственно влияет на точность станка и энергетические потери помимо влияния на износ направляющих.2.5.2. Расчет давленийв направляющихПри расчете прямолинейных направляющих исходят из того, что определение наибольших удельных давлений на каждой из рабочих граней направляющих представляет собой статически неопределимую задачу. Для ее решения составляют шесть уравнений статики и дополнительное уравнение деформаций, а эпюру давлений принимают линейной. Решение такой задачитрудоемко и неоднозначно.Между тем расчет прямолинейных направляющих можно представить какстатически определимую задачу, допуская, что эпюра давлений ограниченапрямой или плоскостью.
Тогда в общем виде уравнение давления р для любой точки опорной поверхности будет иметь вид(2.13)p=Ax+By+D,где р-давление; А, В,постоянные коэффициенты, характеризующиеD -равномерность распределения давления по опорной поверхности; х, у-координаты направляющих салазок.На риссалазок22.17,а по длине направляющихс указанием эпюры давления3.1выделена область расположенияНачало координат совмещено с одним из углов опорной поверхности. На схеме приведены необходимые длярасчета размеры, сосредоточенная сила F 1, сила тяжестиДля решения уравнения(2.13)Сумма проекций внешних силG и моменты М,и М2 •составим три уравнения статики.Ozуравновешивается реакцией'LFz = fJ(Ax+By+D)dxdy.(2.14)'LFzна осьоснования по всей опорной поверхности, т. е.QСумма моментов внешних сил 'LМх относительно оси Ох уравновешивается моментом реакции основания относительно той же оси по опорной поверхности:'LMx =ff (Ax+By+D)ydydx.(2.15)QАналогично сумма моментов внешних сил 'LМу относительно оси Оуопределится выражением'LMy = ff (Ax+By+D)xdxdy.(2.16)QРасставив пределы интегрирования в уравнениях(2.14)---(2.16),после решения и преобразования развернутых уравнений получим выражения для постоянных коэффициентов:А=12d(ш _'LFzN)·(2.17)В=~(шх- 'LFZ)·2(2.18)/РУl dld42dlB=!['LFZ( + зNгде81Обоснование формы направляющих станков и их расчет2.5.2Р2'')-'Lмх _.o__'LMбN]ldУ Р '(2.19)d = а + Ь.аАzрcos (j)2ууххбРис.2.17.ющихСхема расчета прямоmrnейных (а) и круговых (б) направля822.Проектирование станковПодставив коэффициенты А, В иDв уравнение(2.13),найдем формулыдля определения давления в утловых точках опорной поверхности:1) при у= О, х =р,О=![ 2.Flz(4С1dC,+3Ci) -IМх _i_-2.MбС.з ]·ldУ С, '2) при у= О, х = ср2_-12dc(IМ!С,У- 2.FzС32d)+ Pi,.3) при у=!, х = ОРз = 12(IМх _ 2.Fzldl2(2.20))+ р,·'4) при у=!, х = ср4=р2+р3 - р1,где С1 =4C2(a+b)-3Cf ; С2 =а 3 +Ь 3 +3Ьс(с -Ь); С3 =а 2 -Ь 2 +2Ьс.Формулы(2.20)справедливы для общего случая расчета, когда заданыдве непрерывные направляющие.
Если опорная поверхность задана в видеузкой направляющей, давление по ширине которой можно принять постоянным, расчет упрощается. Такое допущение с достаточной степенью точностиможно сделать при расчете боковой граниния4,5(см. рисроны направляющей. Учитывая, что в этом случае хС32.17,а). Эпюра давлепостроенная для этой грани, на рисунке показана только с одной сто=с=а, Ь= О, d =а,= а2, С2 = а3, С1 = а4, из условия постоянства давления по ширине направляющей можно заключить, что сумма внешних сил и моментов должна бытьприложена симметрично относительно продольной оси ползуна. Поэтомуследует принять2.Му =2.Fz а/2.Уравнения(2.20)для расчета давления в случае узкой направляющей будут иметь вид:для левого конца направляющей (у= О)_i_)·ро =!l ( LF i_LМах al 'zдля правого конца направляющей (у= l)Р1 =1(- 2.Fz ~-2.Mx:J.С учетом уравнения плоскости в цилиндрических координатах можнонаписать уравнение давления для круговых направляющих:2.5.р = A'pcosq>+ B'psinq> + D',где А', В', D' -2 .17,(2.21)те же коэффициенты, что и в формулевых направляющих; рНа рис.83Обоснование формы направляющих станков и их расчеттекущий радиус, <р-(2.13),произвольный угол поворота.-б на направляющих станины1нанесена эпюра давленийограниченная сверху произвольной наклонной плоскостью.направляющих ограничена радиусамино для круго2,Поверхностьr и R.Для определения постоянных коэффициентов составим три уравнениястатики:R 2n'i.Fz =f f(A'pcosq>+B'psinq>+D')pdpdq>;ОrR 2n'LMx =f f(A'pcosq>+B'psincp+D')pr2sinq> dpdq>;2cosq> dpdcp.ОR 2n'i.My =JJ(A'pcosq>+B'psincp+D')prОПосле их решения и преобразования по аналогии с тем, как это делалосьдля прямолинейных направляющих, получаем, 4 'i.M уА =- 44'i.Mу= 1 27 R4 - r 4 'nR -rD' = 1'i.Fzп R4-r4.При подстановке выражений А', В' и D' в уравнение(2.21) находим давление в любой точке опорной поверхности.
Но для характеристики распределения давления по направляющим достаточно найти его лишь в отдельныхточках. Удобнее всего это сделать для точек, где функция от <р обращается вноль или единицу:1) прир=R, q> =Ор12) прир=1,27LМ у4R-r4R+0,318'i.FzR2 -r 2;= R, q> = 7t2Р2 =1,27 ~х 4 R +О,318R -r;FzR -r2 ;842.3) прир= R, ср = пРз4) приПроектирование станковр=R, ср =_"'LМу"i,Fz--1,27 4R+0,318 24RR-r-r.2,Зп2р4=-1,27"'LМ х4R -r4R+0,318"i,FzR 2 - r2.2.6. БАЗОВЫЕ ДЕТАЛИ СТАНКОВНесущая система должна обеспечивать и сохранять показатели работоспособности станка в течение всего срока его службы.
На точность обработки и качество обрабатываемой поверхности влияют изменения перемещений инструмента и заготовки по нормали к обрабатываемой поверхности.Показатели качества несущей системы в значительной степени зависят откомпоновки станка, поскольку она определяет схему нагружения на каждыйэлемент несущей системы. Компоновка-это совокупность узлов и деталейстанка, которая характеризуется их типом, взаимным расположением, сопряжением, перемещением и возможностью выполнения заданного технологического процесса.Большинство станков для обработки тел вращения имеет горизонтальнуюкомпоновку. Горизонтальные станины токарных станков выполняют на ножках, сплошными или рамными. Станины на ножках применяют в станках дляобработки длинных деталей при относительно небольших силах резания.Сплошными делают станины крупных станков, предназначенных для обработки крупных деталей с большими силами резания.
Рамные станины используютдляавтоматизированныхвысокопроизводительныхстанковпризначительном объеме снимаемой стружки.Горизон.талън.ые стан.ин.ы должны обеспечивать размещение зоны обработки на удобном для наблюдения уровне. Поэтому станины небольшихстанков выполняют на ножках, а более крупных-рамными или сплошными. Особенности конструктивного исполнения станин зависят от расположения направляющих, условий удаления стружки и охлаждающей жидкости ит. д., а также требований жесткости и технологичности.Основные типы сечений горизонтальных станин приведены на рис.Сечения, приведенные на рис.2.18,2.18.а, в, применяют в случае необходимостибольшого отвода стружки, например в станках токарной группы. В станках,где используются станины на ножках, в основном используют сечения, показанные на рис.2.18, а;для повышения жесткости стенки выполняют двойными П-образными (например, как на рис.2.18,в).
В высокопроизводительныхстанках распространены станины замкнутого контура (см. рис.2.18,б). В тя-2. 6. Базовые детали станков85желых токарных станках предпочтение отдают станинам с сечением, как нарис.2.18,в. Сечения приведенного на рис.2.18,г типа применяют при необходимости размещения рабочей жидкости для гидросистемы станка, например шлифовального. Если отсутствует необходимость отвода большого объемастружки,товнебольшихбесконсольно-фрезерных,продольнострогальных, долбежных, расточных и других станках используют сечение,как на рис.рис.2.18,д. В тяжелых станках применяют сечения приведенного на2.18, е типа.iii---i--oiу1i6аввz__ _j__Oj--,t---01уiРис.i1гд2.18.уоу1еОсновные типы сечений горизонтальных станинСтанины обычно нагружены пространственной статической и динамической нагрузкой, и при их конструировании должна быть обеспечена соответствующая жесткость, особенно при кручении.
Наибольшую жесткость прикручении имеют станины замкнутого контура сечения.При наличии технологических окон в стенках или перегородках жесткость станины зависит от их размеров и формы. Наибольшее повышениежесткости может быть достигнуто, если выполнять окна не прямоугольными,а круглыми или треугольными, расположенными так, чтобы стенка или перегородка работала как ферма.Конструктивное оформление сечения стоек (вертикальные станины) зависит главным образом от условий нагружения и необходимости размещенияв них противовесов.
Стойки с круглым сечением применяют в тех случаях,когда должен быть обеспечен поворот узлов относительно оси стойки,например поворот траверсы радиально-сверлильного станка.Для одностоечных и портальных станков чаще применяют сечения стоек,показанные на рис.2.19.При этом для станков с различными схемами нагружения рекомендуются разные отношения параметра сечения.862.Проектирование станковхууhhРис.2.19.
Основные типы сечений стоекВ многоцелевых станках при симметричном расположении шпиндельнойбабки относительно стойки получили распространение стойки рамной конструкции. Во избежание искажения контура сечения стойки, как и горизонтальные станины, выполняют с перегородками.При выборе размеров корпусных деталей из условия жесткости прочность, как правило, обеспечивается с необходимым запасом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
