Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 61

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

Текст из файла (страница 61)

Выделение типовых элементов конструкции (см. табл. 8.2).4. Построение структурной схемы несущей системы станка вцелом илиотдельных его подсистем.Рассмотрим пример составления структурной схемы сборочной единицытипа привода подач с винтовой парой качения (рис.действует из зоны резания на корпусдового винта8.13,а). Пусть силаFвинтовой пары в направлении оси хо­87. Отклонения от кинематически заданного положения конечно­го звена привода подач определяются силовыми смещениями винта, его опори винтовой пары. Силовые смещения типовых элементов конструкции при­вода приведены к оси ходового винта7, а индексы при ихствуют номерам звеньев на рис.а.

Составим цепочку последовательно8.13,символах соответ­взаимодействующих элементов привода подач.Звено8взаимодействует со звеномповерхности диаметром9 по торцу фланца и цилиндрическойD 4 . При наличии натяга по диаметру D 4 получаем двапараллельно работающих типовых элемента: нормально деформируемый cr 8_9и тангенциально деформируемый • 8.9· При отсутствии натяга остается толькопервый элемент с коэффициентом приведения и =ЗвеноэлементыЗвеноньями3и9 взаимодействует со звеном 1О.cr9 _101 (рис. 8.13, б).Здесь также работают параллельнои Т9_10, а при отсутствии натяга - только элемент3 взаимодействует со звеном 4.

При отсутствии4 учитываются только нормальные деформацииcr9_10.натяга между зве­по торцу кольца ввиде элемента сrз.4•Звено3взаимодействует со звеном11.Тангенциальные силовые смеще­ния между ними учитываются в виде элемента т3 _ 1 1 , а нормальные контактныесмещениякорпус-в виде элемента cr3 _11 с коэффициентом приведения и3 _ 1 1 . Еслиподшипника крепится винтами к станине и плоскость стыка парал­лельна оси ходового винта, то всегда будут тангенциальные смещения,предотвратить которые может только жесткий упор, установленный с пред­варительным натягом.

Элемент cr3 _11 влияет на осевое смещение ходовоговинта в силу неравномерности давления по опорной поверхности корпусаподшипника.8.3. Расчет точностистанков на стадии проектирования315абk2k1сrз. 1 1сrб.7~kз.11Рис.Уплk6.7µ7k7crs.6~Упл~kzk1~ks.6k1.2У пл k\.12Уплcr1.12~k1.128.13. КонструкцияУплв(а), структурная схема(6) ианалоговая модель (в)привода подач координаnю-расточного станка:1-промежутоqное кольцо;ника;6-качения;2, 4, 5 - кольца подшипников ; 3 - корпус подшип­7 - ходовой винт; 8 - корпус винтовой пары1О - nолугайка; 11 - станина; 12 - гайкадистанционное кольцо;9-корпус гайки;Типовые элементы конструкции cr6.? и crs.6 характеризуют контактныенормальные силовые смещения звеньеви=1.5-7с коэффициентом приведения3168.Теория и расчет точности станковКомбинированный подшипник в опорах ходового винта-типовая сбо­рочная единица ттк.п• Нормальные силовые смещения в местах контакта бего­вых дорожек и тел качения можно оценить через известную их жесткостьсилу нагруженияF0k0ипо формуле:Ya = Falka.cr 1_2 и cr 1_12 характеризуют контактные нормальныеловые смещения звеньев 1, 2, 12 с коэффициентом приведения и = 1.Звено 7 включено в структурную схему в виде элемента µ 7 •Типовые элементыси­Винтовая пара качения учитывается как сборочная единица винт- гайкаэлементом 1tв-r•Типовой элементcr1.1 2учитывает силовые смещения вдоль оси ходовоговинта вследствие деформаций в резьбовом соединении винта7 и гайки 12.Уже сам по себе процесс выявления цепочки типовых элементов кон­струкции, передающих рабочую нагрузку и участвующих в формированииточности станка, нацеливает конструктора на осознанное(спозиций точно­сти) проектирование, заставляя обосновывать шероховатости рабочих по­верхностей деталей, площадь их контакта, посадки и т.

д. При этом изменяет­ся логический подход и психология проектирования. Например, нормальнодеформируемые стыки деталей5- 7 (см.рис.8.13,а), воспринимают одина­ковую осевую силу, а значит для них должна быть одинаковая площадь кон­такта, шероховатость, материал и вид обработки. Однако в реальной кон­струкции это не соблюдается.При анализе силового нагружения несущей системы внешние силовыевоздействия считаются заданными.Рассмотрев внешние силовые воздействия, переходим к анализу нагрузкина каждую деталь или типовой элемент конструкции.

Аналоговая модель не­сущей системы станка в развернутом виде является расчетной схемой и пока­зывает физическое участие всех типовых элементов конструкции в формиро­вании точности, выраженных через типовые элементы упругофрикционнойсистемы (рис.8.13,в). Ее составляют на базе структурной схемы с учетомтиповых элементов конструкции (см. табл.8.2).Аналоговая модель в нагляд­ной форме показывает физическую природу формирования силовых смеще­ний и силовой составляющей точности. При известных параметрах типовыхэлементов конструкции можно находить их силовые смещения и несущейсистемы в целом,оценивать влияние каждого типового элемента конструк­ции в общем балансе силовых смещений.На рис.8.13,в в качестве параметров типовых элементов конструкциивыступают: для нормально деформируемых стыковкостьk-переменная жест­и пластическое смещение Упл; для тангенциально деформируемыхстыков- постоянные жесткости первого k1 и второго k2 участков (см.

k1 и k28.2) и сила трения Fтр 1 , соответствующая концу первого участка; длядеформируемых деталей собственная жесткость k7 • Все параметры должныв табл.сохранить индексы типовых элементов конструкций, заданных при составле­нии структурной схемы.8.3.

Расчет точности станков на стадии проектирования317Следующим этапом является составление уравнения точности несущейсистемы станка. Математическое описание силовой составляющей точностинесущей системы базируется на теории силовых смещений, которые можнопредставить в виде суммы силовых смещений типовых элементов кон­струкции:niУв.сп2п3n5п4в,р+ "L,Y1:iв,р И,:; +"н,р+"в,р-_ "L, Yµ;Uµ; +"L,YaiИа;L,Ул; Ил;L, Y11i·i=lИндексыi= lµ, cr, .

, 7ti=li=l(8.12)i=lздесь указывают на смещение соответствующего типо­вого элемента, причем для µ-элемента смещения при нагружении и разгрузкеприняты одинаковыми. Силовые смещения с индексом «Лi» зависят соответ­ственно от зазоров в цепи звеньев несущей системы и проявляются при сило­вом нагружении несущей системы станка.

Практика наших расчетов показа­ла, что их можно учесть в первом приближении при оценке точности станкана стадии проектирования.Существующая обширная статистика о параметрах звеньев ( см. табл.8.2),полученная при исследовании нормальной и тангенциальной контактнойжесткости, позволяет представить уравнениеn1F';uµ;n2z=lkµ;1=1(8.12) в развернутом виде:nз(•mli't -'ti)Yн c =I--+IC1;0"; V1;V2;Ua; +Z: - + - - V ;U,:;+1=1n4k1kп5в,р+" н,р+ "L,Ул;Ил; L,Y11; ·i= lФорма записи уравнения(8.13)i=l(8.13)удобна тем, что позволяет использовать из­вестные конструктору параметры всех элементов несущей системы станков:силуF;,жесткостьk;,нормальныеках, а также коэффициенты С;,cr и тангенциальные 't напряжения в сты­v 1;, v 2; и показатели степени т 1 ; и т 2;, характе­ризующие материал, вид и качество обработки, плоскостность деталей несу­щей системы.

Появляется возможность оценить влияние этих параметров наосновное функциональное качество станка-точность и производитель­ность.Используя такие обобщенные представления о силовых смещениях типо­вых элементов конструкции, можно от аналоговой модели перейти к ее мате­матической-математическому описанию силовых смещений.

Для примеравоспользуемся схемой привода подач (см. рис.8.13, а) и запишем в общемвиде уравнение его силовых смещений Ун.с через силовые смещения типовыхэлементов конструкции у;:Ун.с= y,(crg.9,'tg.9)+ Y2(cr9_10,'t9_10) + Уз(сrз.4) + Уi•з.11) + Ys(crз.11) + Y6(cr6_1) ++ Y1(crs.6) + уg(1tк.п) + y9(cr1.2) + У10(•1.12) + У11(µ1) + У12(1tв-г) + Y1o(cr7.12),(8.14)где индекс силового смещения элемента указьmает его порядковый номер, а вскобках даны обозначения типового элемента и номера образующих его де­талей по рис.8.13, а.3188.Теория и расчет точности станковСиловые смещения рассчитывают методом статистической линеаризации.Исходную информацию задают в виде математических ожиданий и среднихквадратических отклонений параметров типовых элементовСначала по математическим моделям (см.

табл.8.2)конструкций.находят характеристикираспределений типовых элементов конструкций, а через ниххарактери­-стики распределения системы в целом. Появляется возможность построитьгистограммы силовых смещений системы и выявить наиболее слабые эле­менты конструкции; определить характеристику силовых смещений системы.Вероятностные значения параметров типовых элементов конструкций втехнической литературе, как правило, не приводятся и базу данных надо фор­мировать заново, самостоятельно. Но такой расчет необходим. В этом случаерешается и важная обратная задача: если ужесточается поле допуска на точ­ность изготовляемых деталей, то можно определить необходимые поля допус­ков на параметры типовых элементов конструкции станка для их получения.На рис.8.14,а приведена расчетная характеристика силовых смещенийнесущей системы, включающей привод подач станка: Ун.с= f(F).Силовоесмещение несущей системы получено суммированием силовых смещенийвсех учитываемых элементов системы в соответствии с уравнением(8.14).Большой интерес для анализа и совершенствования конструкции, а такжепроцесса обработки составляющих ее деталей представляют математическиеожидания нагрузочных (при максимальной силе) М[у;] (рис.точных (после разгрузки) М[у0 ;) силовых смещений (рис.8.14, б) и оста­8.14, в).

Характеристики

Список файлов книги