Разработка привода главного движения станка

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ВВЕДЕНИЕ

Анализ требований рынка технологии обработки деталей типа тел вращения послужил основанием для создания технического задания на разработку модельного ряда вертикальных токарно-фрезерных станков серии «Д». Анализ выявил спрос в диапазоне диаметров обработки от 1200 до 4000 мм.

В рамках серии «Д», на основании технического задания, предусмотрена широкая номенклатура станков от простых токарно-карусельных с цифровой индикацией и ограниченным набором функций до многоцелевых станков с 5 управляющими координатами и развитым набором периферийных систем

Ожидаемая экономическая эффективность станков модельного ряда «Д» основана на следующих преимуществах:

— увеличение надёжности станков (в том числе и за счёт сокращения кинематических цепей);

— расширенный набор функций и диапазон характеристик по каждой функции;

— возможность заказа только необходимых функций станка или их характеристик.

Расширенный набор функций и диапазон характеристик по каждой функции позволит реализовать режимы, недостижимые на станках более старых моделей. Например, для обработки алюминиевых сплавов возможно увеличение скорости резания с 60 до 500 м/мин. Снижение затрат на эксплуатацию за счёт оптимального подбора функций станка должно составить до 10%. За счёт увеличения надёжности сокращается время на обслуживание и ремонт. Увеличение времени эффективной работы по сравнению с более старыми моделями должны обеспечить снижение затрат до 35%.

Таким образом, разработка токарно-карусельных станков серии «Д» придерживается цели создания продукции, способной конкурировать с продукцией ведущих производителей мирового рынка. А также цели замены основного продукта существующей продуктовой палитры предприятий на более эффективный продукт.

Основной задачей, решаемой в данном дипломном проекте является разработка привода главного движения станка 1Д516МФ4, в соответствии с требованиями реально существующего технического задания, последующими техническими расчетами принятых конструктивных решений. В данном дипломном проекте осуществляется моделирование привода главного движения, выбор системы управления и датчиков. Также произведена разработка системы управления перемещения поперечины.

1. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Основой данного дипломного проекта является существующее техническое задание на разработку и постановку на производство модельного ряда вертикальных токарно-фрезерных станков с диметром обработки 1250 — 4000 мм.

Техническое задание предусматривает большой выбор размеров рабочих зон:

— диаметр 1250 — 4000 мм;

— высота 800−3200 мм.

Предусмотрен следующий набор механической обработки

— токарная;

— фрезерная;

— сверлильная;

— расточная;

— накатка;

— насечка;

— дробление;

— шлифование;

— строгание.

Приведем основные пункты технического задания, необходимые нам в дальнейших расчетах в таблице 1. 1

Таблица 1.1 — Технические параметры

Наименование параметра

Данные по моделям

Д12

Д16

Д20

Д25

Д32

Д40

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм

1250

1600

2000

2500

3150

4000

Наибольшая высота обрабатываемой заготовки, мм

800; 1250; 2000

1250; 2000; 3200

2000; 3200

Наибольшая масса заготовки, тн:

лёгкие сплавы

3,2

4,5

6,3

9

12,5

18

общемашиностроительные материалы

4,5; 8

6,3; 10

9; 14

12,5; 20

18; 28

22; 40

тяжёлые условия обработки

9

12,5

18

25

36

50

Диаметр планшайбы, мм:

лёгкие сплавы

900

1120

1400

1800

2240

2800

остальные материалы

1120

1400

1800

2240

2800

3550

Наименование параметра

Данные по моделям

Д12

Д16

Д20

Д25

Д32

Д40

Пределы частоты вращения планшайбы, об/мин:

Токарная обработка:

тяжёлые условия обработки

1,25… 200

1…160

0,8…

125

0,63…100

0,5…80

0,4…63

общемашиностроительные материалы

10… 400

8…315

6,3… 250

5…200

4…160

3,15… 125

лёгкие сплавы

10… 900

8…710

6,3… 560

5…450

4…360

3,15… 280

Круговое фрезерование и позиционирование

0,0008 …8

0,63 …6,3

0,0005 …5

0,0004 …4

0,32 …3,2

0,25 …2,5

Наибольшая величина перемещения поперечины, мм

0; 800

0; 800; 1600

800; 1600

Наибольшая величина перемещения вертикального суппорта, мм:

каретка по оси X

1350

1500

1700

1950

2300

2700

ползун по оси Z

630; 1000; 1600

1000; 1600

Наибольшая величина перемещения бокового суппорта, мм:

каретка по оси W

800; 1250; 2000

1250; 2000; 3200

2000; 3200

ползун по оси V

630

630; 1000

Пределы угла поворота суппорта, градусов:

вертикального по оси B

+45…-30

бокового по оси B1

+30…-45

Сечение державок закрепляемых резцов, мм

25×25; 32×32; 40×40; 50×50

Ёмкость магазинов инструмента, позиций (не менее):

токарного

12

сверлильно-фрезерно-расточного

24

Наименование параметра

Данные по моделям

Д12

Д16

Д20

Д25

Д32

Д40

Время смены инструмента, секунд (от положения инструмента на половине вылета ползуна и половине диаметра обработки до возврата в это же положение) (не более):

токарного

25

сверлильно-фрезерно-расточного

10

Мощность главного привода, кВт

40 — 110

Полная версия технического задания на разработку и постановку на производство модельного ряда вертикальных токарно-фрезерных станков серии Д, приведена в Приложении А.

2. РАЗРАБОТКА ОБЩЕЙ КОМПОНОВКИ ИЗДЕЛИЯ

2.1 Обоснование принятого решения

Принятие конструкционных решений в области общей компоновки вертикальных токарно-фрезерных станков, опирается на многолетний опыт проектирования станков данной группы. Расположения составных частей токарно-карусельных станков является классической, отработанной схемой. Отличительной особенностью конструкции данных станков является выполнение большинства сборочных единиц в виде самостоятельных изделий, что облегчает сборку не только в процессе изготовления, но и при ремонте. Отличительной особенностью компоновки станков серии «Д» является симметричная конструкция стойки, а также компактность расположения привода главного движения. На рисунке 5.1 представлены основные сборочные единицы станка.

Рисунок 2.1 — Схема расположения составных частей станка

Перечень сборочных единиц с учетом рисунка 2.1 представлен в таблице 2. 1

Таблице 2.1 — Перечень сборочных единиц

Позиция на рисунке

Наименование

Масса, кг (ориентировочно)

1

Привод круговых подач

200

2

Гидростанция

220

3, 13, 14

Основание с планшайбой и шпиндель с блоком (стол)

6100

4

Двигатель привода главного движения

255

5

Стойка

9000

6

Механизм перемещения поперечины

580

7

Станция охлаждения

450

8

Редуктор вертикальных подач с двигателем

250

9

Суппорт

2250

10

Поперечина

2500

11

Магазин инструментальный

350

12

Редуктор горизонтальных подач с двигателем

250

15

Пульт управления стационарный

80

2.2 Описание конструкции и служебного назначения изделия

Ниже представлено кроткое описание конструкции и служебного назначения составных частей станка.

Стойка предназначена для перемещения по ней поперечины и суппорта, установлена на горизонтальную плоскость основания станка, имеющую привалочную поверхность с отверстиями для ее крепления.

Стойка стоит из корпуса, правой и левой накладок. Накладки выполнены из легированного чугуна и имеют направляющие поверхности высокой твердости. В пазах накладок установлены специальные планки с закаленными выступами, предназначенными для фиксации на них поперечин после ее перемещения. Сверху стойки крепится механизм подъема машины.

Редуктор привода главного движения предназначен для передачи вращения от электродвигателя к планшайбе и имеет три ступени механических передач.

Редуктор приводится в движение электродвигателем постоянного тока. Регулирование частоты вращения планшайбы в пределах одной ступени редуктора осуществляется бесступенчато электрическим путем. Переключение со ступени на ступень осуществляется гидравлически и происходит при минимально допустимых оборотах двигателя, устанавливаемых автоматически. Контроль требуемой ступени — электрический. Разгон и торможение планшайбы осуществляется также двигателем.

Стол состоит из основания, шпиндельного блока, планшайбы и привода планшайбы. Привод планшайбы осуществляется от двухступенчатого редуктора через зубчатое колесо с наклонным зубом.

Конструкция шпиндельного блока позволяет производить регулирование радиального и осевого зазоров и создавать предварительный натяг в подшипниках вне станка для обеспечения необходимой точности, плавности вращения планшайбы и повышения виброустойчивости станка.

На верхней плоскости планшайбы имеются Т-образные пазы, служащие для крепления зажимных кулачков или специальных приспособлений для крепления обрабатываемых заготовок.

Для точной установки приспособлений по центру планшайбы в ней имеется центрирующее отверстие. Заглушка предохраняет внутреннюю полость стола от попадания стружки, пыли и охлаждающей жидкости. Станок комплектуется четырьмя кулачками для крепления обрабатываемых заготовок. Каждый кулачок имеет независимое перемещение.

Для предотвращения отбрасывания незакрепленных кулачков с планшайбы при случайном включении ее вращения, а также для надежного крепления кулачков, воспринимающих усилие резания, в корпус кулачка вставляется планка с шипом, входящим в паз планшайбы.

Поперечина перемещается по направляющим стойки и предназначена для обеспечения горизонтального перемещения суппорта и восприятия усилия резания. Корпус поперечины представляет собой отливку коробчатой формы, усиленную внутренними ребрами жесткости. Поперечина снабжена призматическими направляющими, по которым перемещается суппорт.

На торцах поперечины смонтированы гидроцилиндры-фиксаторы, предназначенные для фиксации поперечины в заданном положении, а также встроены эксцентриково-рычажные гидромеханические устройства для зажима поперечины. Распределительная гидроаппаратура для управления механизмами зажима и фиксации поперечины расположена на панели и крепится с обратной стороны поперечины справа.

Контроль зажима и фиксации поперечины электрический. К левому торцу поперечины прикреплен привод подачи суппорта по горизонтали. К правому торцу поперечины прикреплен кронштейн с магазином инструментов.

Механизм перемещения поперечины размещен на верхней плоскости стойки и состоит из двух электродвигателей и переменного тока и трех червячных редукторов, связанных с электродвигателями посредством валов и муфт. Электродвигатель и червячные редукторы предназначены для установочных перемещений поперечины, а электродвигатель и червячный редуктор — для медленных перемещений поперечины при установке и снятии ее с упоров заданной позиции. Поперечина перемещается по направлениям стойки при помощи двух винтовых передач. Ходовые винты связаны с гильзами червячных редукторов, обеспечивающими возможность некоторого осевого перемещения.

В гильзах червячных редукторов встроены пакеты тарельчатых пружин, которые сжимаются от осевого перемещения ходовых винтов при установке поперечины на упоры заданной позиции. При этом происходит дополнительный прижим поперечины к упорам и отключение привода перемещения поперечины. Зубчатая муфта, состоящая из полумуфт и соединяющая вал электродвигателя с червячным редуктором, служит для предварительной установки поперечины параллельно рабочей поверхности планшайбы при ее перемещении. Поворотом полумуфты на один зуб одна сторона поперечины перемещается на 0,004 мм.

Суппорт верхний предназначен для перемещения режущего инструмента и состоит из салазок, накладки салазок, ползуна и механизма зажима инструмента. С задней стороны салазки имеют плоские направляющие для перемещения по направляющим поперечины. Роликовые опоры удерживают салазки на направляющих поперечины. При помощи клиньев осуществляется регулирование зазоров между направляющими поперечины и салазок.

Горизонтальное перемещение суппорта по направляющим поперечины осуществляется посредством передачи «винт-гайка качения». Ходовой винт получает вращение от выходного вала редуктора горизонтальных передач. Ползун перемещается по направлениям салазок и накладке посредством передачи «винт-гайка качения», приводимой во вращение редуктором вертикальных подач. Ползун прижимается к салазкам и накладке салазок клиньями. Для зажима резцового блока с режущим инструментом в ползуне смонтирован механизм зажима инструмента.

При включении электродвигателя через редуктор с зубчатыми колесами и вал вращение передается зубчатой полумуфте с трапециальной резьбой. Шток-винт, перемещаясь вверх, прижимает к накладке резцовый блок с режущим инструментом. При достижении определенного усилия зажима реле максимального тока отключает электродвигатель зажима инструмента. Отжим происходит при вращении вала электродвигателя в обратном направлении. Для облегчения пуска механизма при разжиме между зубчатыми колесами встроена разгонная муфта. В накладке находится пакет микропереключателей для контроля номера резцового блока и микропереключатель для контроля его режима. На верхней части суппорта установлен редуктор привода вертикальных подач ползуна. Для ограничения перемещений ползуна на нем установлены планки с упорами, на салазках — блок микропереключателей. Сверху на суппорте расположен кожух, закрывающий все механизмы и направляющие элементы суппорта от попадания грязи и пыли. Снизу к салазкам прикреплена рама с уплотнением и желобом для удаления масла, Стекающего по ползуну.

Редуктор привода горизонтальных подач суппорта предназначен для осуществления перемещения верхнего суппорта в горизонтальном направлении. Крепится редуктор к левому торцу поперечины так, чтобы ось вал-гильзы остро совпадала с осью ходового винта шариковой винтовой пары горизонтального перемещения суппорта. Кинематика редуктора включает в себя входной вал электродвигателя.

Посредством компенсационной муфты, два промежуточных вала и входной вал-гильзу. На валах находятся прямозубые цилиндрические зубчатые колеса, образующие две самостоятельно одинаковые кинематические цепи, за счет взаимного разворота которых выбирается зазор в зацеплениях. Регулирование подач бесступенчатое. Редуктор рассчитан на применение высокомоментных электродвигателей с встроенным тормозом и тахогенеретором.

Редуктор привода вертикальных подач ползуна предназначен для осуществления перемещения ползуна суппорта. Крепится к верхней части суппорта так, чтоб ось вал-гильзы строго совпадала с осью ходового винта шариковой винтовой пары вертикального перемещения суппорта. На ползуне жестко закреплена гайка шариковой винтовой пары и, следовательно, вращательное движение винта приводит к поступательному перемещению ползуна. Редуктор привода вертикальных подач ползуна принципиальных отличий от редуктора горизонтальных подач суппорта не имеет.

Управление станком — дистанционное и сосредоточено на стационарном пульте управления. Пульт управления предназначен для управления станком и расположен вблизи рабочей зоны в месте наиболее безопасном и удобном для управления. Пульт управления установлен на специальной стойке, закрепленной к фундаменту, и находится на высоте удобной для работы. Для облегчения работы пульт имеет возможность поворота вокруг оси стойки на определенный угол. Для удобства обслуживания станка имеется переносной пульт управления

Гидроузел предназначен для сбора, охлаждения и очистки масла и подачи его к гидравлическим органам станка. Гидроузел состоит из бака и установленных на нем насоса с электродвигателем, системы фильтров и контрольно-предохранительной аппаратуры. Кроме того, в него встроена аппаратура для реализации управления приводом главного движения и для подачи смазки. Вся аппаратура закрыта кожухом для предохранения ее от попадания стружки и пыли. Гидробдак установлен в специальном углублении фундамента отдельно от станка и связан со станком системой маслоприводов.

Магазин инструментов предназначен для автоматической смены резцовых блоков в ползуне суппорта. Барабан магазина имеет 10 гнезд для резцовых блоков. Для осуществления выбора необходимого инструмента блоки закодировали — каждый блок снабжен кодирующими упорами. Кодирование осуществляется в двоичном коде. Кодирующих дороже — 4, что позволяет закодировать до 15 инструментов. Поиск требуемого инструмента осуществляется блоком микропереключателей. Вращение инструментального барабана осуществляется от гидродвигателя через зубчатую передачу; фиксация — при помощи гидрофиксатора. В цилиндр встроен золотник, позволяющий замедлить скорость вращения барабана непосредственно перед фиксацией.

Гнездо для смены инструмента предохраняется от попадания стружки и пыли щитком. При смене инструмента щиток открывается при помощи реечной передачи и гидроцилиндра. Все механизмы магазина закрыты кожухом. Имеется дверца для ручной замены инструментальных блоков. Для безопасности работы предусмотрена блокировка, исключающая возможность автоматической работы магазина при открытой двери ограждения станка.

2.3 Система смазки

Схема расположения точек заливки масла показана на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 — Схема смазки

Расшифровка позиций, подача, периодичность и материалы смазки станка приведены в таблице 2. 2

Таблица 2.2 — Позиции смазки

Наименование точки смазки

Кол.

Подача

Периодич-ность

Смазочный материал

1

Стол

11

10л/мин

непрерывно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

2

Редуктор привода главного движения

15

5 л/мин

непрерывно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

3

Редуктор горизонтальных подач

4

1,5 л/мин

непрерывно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

4

Редуктор вертикальных подач

4

1,5 л/мин

непрерывно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

5

Направляющие суппорта

10

0,1 мл/имп

импульсно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

6

Гайка ходового винта горизонтальных подач

1

0,1 мл/имп

импульсно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

7

Направляющие ползуна

16

0,1 мл/имп

импульсно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

8

Ходовой винт вертикальных подач

1

0,1 мл/имп

импульсно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

9

Правая направляющая стойка

4

0,5 мл/имп

импульсно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

10

Левая направляющая стойка

4

0,5 мл/имп

импульсно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

11

Прижимные планки поперечины

4

0,5 мл/имп

импульсно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

12

Гайка винтов подъема поперечины

2

0,5 мл/имп

импульсно

Индустриальное

30A ГОСТ 20 799–75

13

Редуктор перемещения поперечины

3

11 л

Тех. обсл.

Индустриальное

50 ГОСТ 20 799–75

14

Редуктор зажима резцедержателя

1

2 кг

Тех. обсл.

ЦИАТИМ-20

ГОСТ 6267–74

15

Механизм зажима резцедержателя

1

0,7 кг

Тех. обсл.

ЦИАТИМ-20

ГОСТ 6267–74

16

Ось механизма щитка магазина

1

2 г

Тех. обсл.

ЦИАТИМ-20

ГОСТ 6267–74

17

Опора ходового шита горизонтальных подач

1

0,1 кг

Тех. обсл.

ЦИАТИМ-20

ГОСТ 6267–74

18

Механизмы зажима поперечины

2

4 кг

Тех. обсл.

ЦИАТИМ-20

ГОСТ 6267–74

Заливку масла в гидробак централизованной системы станка надо производится через заливное отверстие с фильтрующей сеткой. Класс чистоты заливаемого масла не ниже 5 по ГОСТ I72I6−7I или класс I по стандарту EIA 1638, Замену отработанного масла производиться не реже 1 раза в 12 месяцев.

Заливку масла в баки смазочных систем суппорта и поперечины производить через заливной фильтр. Масло должно иметь класс чистоту 14 по ГОСТ I72I6−7I.

В гидробаки централизованной гидросистемы смазочных систем заливается масло одной марки, т.к. из смазочных систем масло стекает в главный гидробак.

Поданное насосом смазочное масло поступает не прямо к местам смазки траверсы. Оно подается в смазочно-дозирующие распределители и здесь действует на так называемые распределительные поршни. Эти распределительные поршни сконструированы таким образом, что каждое место смазки получает совершенно определенное количество масла. Работа системы распределения масла описывается ниже и представлена на рисунке 2. 3

Рисунок 2. 3- Система распределения масла

Включается двигатель насоса. Насос подает масло к распределителям. На рисунке 2.3 а показан поршневой распределитель в базовом положении.

При возрастании давления оба поршня в распределителях сдвигаются вперед. Количество масла, находящееся в распределителях перед поршнями, подается к отдельным местам смазки. рисунок 2.3 b

При достижении определенного давления выключается привод насоса. Давление в системе падает, и поршни под действием усилия пружины перемещаются обратно в исходное положение. При этом масло снова течет в полость перед поршнями, так что при следующем импульсе смазки оно подается к местам смазки. рисунок 2.3 с

2.4 Особенности наладки

В Течении первых 700 часов работы станка необходимо соблюдать следующий приработочный режим:

— масса обрабатываемой заготовки не должна превышать 60% массы, допускаемой при нормальной работе;

— наибольшее усилие резания на суппорте не должно превышать 15 кН;

— работать с минимально возможными вылетами ползуна;

— не работать на высоких частотах вращения планшайбы.

График зависимости массы обрабатываемой заготовки от частоты вращения планшайбы представлен на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 — Зависимости массы обрабатываемой заготовки от частоты вращения планшайбы

График зависимости допускаемых усилий резания Pz от вылета ползуна L и от размеров обрабатываемой заготовки H/D3 представлен на рисунке 2.5.

H — высота обработки; D3 — диаметр закрепления;L — вылет ползуна.

Рисунок 2. 5- Зависимости допускаемых усилий резания Pz от вылета ползуна L и от размеров обрабатываемой заготовки H/D3

По окончании приработочного периода станок необходимо подвергнуть перепроверке по нормам точности и при необходимости произвести дополнительную выверку и регулирование составных частей и механизмов.

3. РАЗРАБОТКА ПРИВОДА ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ

3.1 Анализ технического задания

Техническим заданием поставлена цель обеспечения бесступенчатого изменения частот вращения планшайбы в достаточно широком диапазоне. Одним из наиболее правильных способов реализации данного условия, с точки зрения опыта проектирования приводов, является применение комбинированной системы привода.

В качестве устройств позволяющих изменить количество устройств на исполнительном звене используется двигатели постоянного тока.

Двигатель постоянного тока имеют большие диапазоны регулирования, однако величина крутящего момента на роторе двигателя зависит от частоты его ращения, что значительно сокращает диапазон регулирования. Наибольший крутящий момент у двигателей постоянного тока при номинальной частоте вращения. В практике, соединения ДПТ напрямую с исполнительным звеном обычно не применяется. Таким образом для обеспечения бесступенчатого изменения частот вращения исполнительного звена в широком диапазоне, используются комбинированные системы приводов состоящие из ДПТ и простой по конструкции двух, трех — ступенчатой коробки скоростей.

Отобразим в таблице 3.1 пункты технического задания, содержащие пределы частот вращения планшайбы для различных режимов резания

Таблица 3.1 — Пределы частоты вращения планшайбы

Токарная обработка

Пределы частоты вращения планшайбы, об/мин

тяжёлые условия обработки

1…160

общемашиностроительные материалы

8…315

лёгкие сплавы

8…710

Таким образом, пределы частот вращения планшайбы, установленные данным техническим заданием, является диапазон от 1 об/мин до 710 об/мин.

Отобразим в таблице 3.2 параметры двигателя.

Таблица 3.2 — Параметры двигателя постоянного тока

Производитель

Фирма SIEMENS

Наименование

1РН7224−2-ND05AAO

Мощность, кВт

71

Номинальная частота вращения, об/мин

1000

Максимальная частота вращения, об/мин

4500

3.2 Кинематический расчет комбинированного бесступенчатого привода

Осуществим расчет комбинированного бесступенчатого привода в котором используется двигатель постоянного тока со следующими характеристиками:

— максимальная частота вращения двигателя- nmax=4500 об/мин;

— минимальная частота вращения двигателя- nmin=25 об/мин.

В соответствии с техническим заданием на планшайбе необходимо получить следующие характеристики:

— максимальная частота вращения планшайбы — nпл max=710 об/мин;

— минимальная частота вращения планшайбы- nпл min=1 об/мин.

Определим диапазон регулирования привода Rп по следующей формуле

Rп = nпл max/nпл min (3. 1)

по формуле (3. 1) и с учетом данных технического задания, имеем

Rп = 710/1=710.

Определим диапазон регулирования электропривода Rм по следующей формуле

Rм = nmax/nmin,(3. 2)

где nmax -максимальная частота вращения двигателя, об/мин;

nmin — минимальная частота вращения двигателя, об/мин.

по формуле (3. 2) имеем

Rм = 4500/25=180.

Определим диапазон регулирования ступенчатой части привода Rк по следующей формуле

Rк=Rп/Rм,(3. 3)

по формуле (3. 3) с учетом данных, имеем

Rк = 710/180=3,94.

Рассчитаем число ступеней частот вращения коробки z, по формуле (3. 4)

,(3. 4)

по формуле (3. 4) и с учетом предыдущих расчетов, имеем

Z=lg710/lg180=1. 26.

Округляем z до целого большего числа, тем самым обеспечивая перекрытие на диапазоне регулирования. Принимаем z=2.

Определим значение знаменателя ступенчатой части привода по следующей формуле

,(3. 5)

с учетом предыдущих расчетов, а также формулы (3. 5) получим

.

Построим схему данного комбинированного бесступенчатого привода.

Рисунок 3. 1-Структурная схема привода

Отобразим принципиальную структурную сетку данного привода

Рисунок 3.2 — Структурная сетка привода

Определим положение исходных точек на графике частот вращения. Положение максимальной частоты вращения планшайбы nпл. max по следующей зависимости

nпл max= nпл min*цa1 ,(3. 6)

по формуле (3. 6) имеем

=7.5.

Определим положение минимальной частоты вращения двигателя nmin по следующей зависимости

nmin= nпл min*цa2,(3. 7)

по формуле (3,7) имеем

=4. 64.

Определим положение максимальной частоты вращения двигателя nmax по следующей зависимости

nmax= nпл min*цa3,(3. 8)

по формуле (8) имеем

=12,13.

Вычислим минимальное общее передаточное отношение iminобщ кинетической цепи, связывающей минимальную частоту вращения двигателя nmin с минимальной частотой вращения планшайбы nплмин. По следующей формуле

,(3. 9)

по формуле (3. 9) имеем

,

Выразим iminобщ через знаменатель ряда геометрической прогрессии

,(3. 10)

таким образом по формуле (3. 10) получаем

=4,63.

Вычислим максимальное общее передаточное отношение imaxобщ кинетической цепи, связывающей максимальную частоту вращения двигателя nmax с максимальной частотой вращения планшайбы nплмax по следующей формуле

,(3. 11)

по формуле (3. 11) имеем

,

выразим imaxобщ через знаменатель ряда геометрической прогрессии

,(3. 12)

таким образом по формуле (3. 12) получаем

=2. 63.

Распределим минимальное общее передаточное отношение по группам передач принимая во внимание структурную схему привода

imin общ = iрп * imin1−2 * i2−3,(3. 13)

где iрп — передаточное отношение ременной передачи;

imin1−2 — минимальное передаточное отношение в группе между 1 и 2 валом;

i2−3 -передаточное отношение между 2 и 3 валом.

Так как по формуле 3. 10

,

распределяем между группами

.

Распределим максимальное общее передаточное отношение по группам передач принимая во внимание структурную схему привода

imах общ = iрп * imах1−2 * i2−3,(3. 14)

где imах1−2 — максимальное передаточное отношение в группе между 1 и 2 валом.

Так как по формуле 3. 12

,

распределяем между группами

.

С учетом полученных выше данных построим график частот вращения

Рисунок 3.3 — График частот вращения

3.3 Выбор типа редуктора ступенчатой части привода

Как видно из рисунка 5.3 ступенчатая часть привода в группе между 1 и 2 валом обеспечивает значительное понижение частоты вращения, что может значительно усложнить конструкцию редуктора и негативно сказаться на его виброустойчивости. Так как в разрабатываемом приводе необходимо применение двухступенчатого редуктора, то с точки зрения компактности и виброустойчивости конструкции необходимо применение планетарного редуктора.

Планетарные редукторы применяются в самых различных отраслях машиностроения. Это объясняется тем, что масса и габаритные размеры планетарных редукторов значительно меньше массы и габаритных размеров редукторов с неподвижными осями.

Основная причина небольших габаритных размеров и массы планетарных передач заложена в схеме редуктора и является следствием распределения окружного усилия между несколькими сателлитами.

Равномерность распределения нагрузки на сателлиты достигается или специальными выравнивающими устройствами, или повышением точности изготовления. В планетарных передачах для передачи больших мощностей используются зубчатые колеса меньших размеров по сравнению с цилиндрическими передачами с неподвижными осями.

При меньших размерах колес улучшается термообработка, можно получить более высокие механические свойства материала, повышается точность механической обработки.

Применение планетарных передач еще более эффективно в том случае, когда для повышения нагрузочной способности зацепления оказывается возможным введение цементации, азотирования, цианирования и других способов упрочнения поверхностей зубьев, что встречает затруднения при крупных колесах цилиндрических передач с неподвижными осями.

Соосное расположение ведущего и ведомого валов создает удобное расположение планетарных редукторов и электродвигателей на плитах и фундаментах.

Планетарные передачи способствуют снижению массы и стоимости смазочных устройств, так как из-за небольших габаритных размеров количество смазочного и охлаждающего масла, размеры насосов, масляных резервуаров и охлаждающих устройств должны быть соответственно небольшими.

Механизм, состоящий из зубчатых или фрикционных колес, в котором геометрическая ось хотя бы одного из колес подвижна, называется планетарным механизмом. Звено планетарного механизма, в котором установлены зубчатые колеса с подвижными осями, называется водилом и в обозначениях имеет индекс «h». Зубчатые колеса, имеющие подвижные геометрические оси, называются сателлитами. Зубчатые колеса, зацепляющиеся с сателлитами и имеющие оси, совпадающие с основной осью, называются центральными колесами.

Центральное колесо с внешними зубьями в обозначениях имеет индексы «а» или «с»; центральное колесо с внутренними зубьями — индекс «b» или «е». Сателлиты обозначают индексом «g». Планетарные механизмы, в которых подвижны все три основных звена, называются дифференциальными.

В качестве определяющего размера для планетарных редукторов принимается делительный диаметр d центрального колеса с внутренними зубьями или радиус расположения осей сателлитов r, изображенные на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 — Определяющие размеры планетарных редукторов

Номинальные значения передаточных отношений следует выбирать по ГОСТ 2185–66 с диапазоном значений 3,15… 12,5 в одной ступени.

Фактические значения передаточных отношений редукторов не должны отличаться от номинальных более чем на 4% - для одноступенчатых, 5% - для двухступенчатых и 6,3% - для трехступенчатых. [5, стр. 224].

Как видно из графика частот вращения, изображенного на рисунке 3.3 наиболее рационально для обеспечения крутящего момента на исполнительном звене, а также для упрощения конструкции редуктора, передаточное отношение необходимо выбрать в диапазоне 1−4.

Распределим минимальное общее передаточное отношение по группам передач принимая во внимание подобную конструкцию привода и расчеты предыдущего пункта

,

также произведем распределение максимального общего передаточного отношения

.

С учетом полученных выше данных построим график частот вращения и рассчитаем пределы регулирования каждой передачи. По полученному выше распределению найдем нижний предел 1 передачи nплmin1

,

найдем верхний предел 2 передачи nплmах2

.

С учетом полученных выше данных построим график частот вращения

Рисунок 3.5 — График частот вращения

3.4 Подбор чисел зубьев зубчатых пар и диаметров шкивов

После определения передаточных отношений каждой передачи в каждой группе произведем подбор чисел зубьев зубчатых пар, а также произведем подбор диаметров шкивов. В данной процедуре будем пользоваться графиком частот вращения, изображенным на рисунке 3.4 и полученными выше распределениями минимального и максимального общего передаточного отношения.

По приведенным выше распределениям видно, что подбором диаметров шкивов необходимо обеспечить передаточное отношение ременной передачи iрп = 1/20,63 = 0,64. Подбор диаметров шкивов произведен с помощью специализированной прикладной программы «REMEN», таким образом диаметр ведущего шкива определяем равным 160 мм., диаметр ведомого шкива равным 250 мм.

Подбором чисел зубьев зубчатых пар необходимо обеспечить передаточное отношение i2−3 = 1/22 = 0,25. Таким образом число зубьев шестерни определяем равным 34, число зубьев колеса равным 135.

Построим график частот вращения планшайбы с учетом подбора чисел зубьев зубчатых пар и диаметров шкивов, а также характеристики планетарного редуктора

Рисунок 3.6 — График частот вращения

Уточнение правильности подбора чисел зубьев зубчатых пар окончательно определим произведя прочностные расчеты. Подбор диаметров шкивов произведен с помощью специализированной прикладной программы «REMEN». Данные расчеты представлены в 6 разделе.

3.5 Разработка компоновки привода главного движения

Принцип компоновки привода главного движения должен обеспечивать компактность и простоту изделия. Опираясь на опыт в конструировании станков карусельной группы и учитывая принятую нами структурную схему привода, изображенную на рисунке 3. 1, отобразим на рисунке 3.6 принцип компоновки данного узла.

Рисунок 3.7 — Привода главного движения

Опишем принцип компоновки привода главного движения. Основание (1) болтами соединено со стойкой. Они образуют каркас станка. В основании (1) установлены опора планшайбы (5) и планетарный редуктор (6) привода планшайбы. Планшайба (5) винтами соединена с венцом (4), ее можно демонтировать без демонтажа опоры. Опора планшайбы состоит из крестово-роликового подшипника, который установлен с предварительным натягом.

Предварительный натяг подшипников осуществляется монтажом колец, которое приводится в соответствии с необходимым натягом. Предварительный натяг опоры выставляется во время монтажа станка на заводе изготовителя. Дальнейшего выставления не требуется, во время всего срока службы подшипников качения.

Привод планшайбы (2) обеспечивается двигателем постоянного тока, расположенным с задней стороны стойки. Приводной двигатель планшайбы, выполненный в виде двигателя постоянного тока, расположен за стойкой. Этот двигатель посредством клинового ремня приводит в действие планетарный редуктор. Двигатель постоянного тока соединен болтами с передвижной крепежной плитой, служащей для натяжения клинового ремня. Для выполнения смещения крепежной плиты следует ослабить болты, регулировочные винты необходимо поворачивать в соответствии с требуемым натяжением ремня. Вентиляция (охлаждение) приводного двигателя планшайбы осуществляется при помощи вентилятора. Данный вентилятор приводится в действие от собственного приводного двигателя. Таким образом обеспечивается принудительная вентиляция.

Для большей наглядности отобразим компоновку привода главного движения в изометрии, с необходимыми разрезами на рисунке 3. 7

Пояснение позиций

1 — Крестово-роликовый подшипник;

5 — Двигатель;

2 — Венец;

6 — Ремни;

3 — Кулачек;

7 — Малая венцовая шестерня;

4 — Планшайба;

8 — Планетарный редуктор.

Рисунок 3.7 — Компоновка привода главного движения

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Технологический процесс является основной частью производственного процесса. Основная деятельность работников машиностроения направлена на реализацию процесса изготовления выпускаемой продукции. Инженеру механику машиностроительного производства необходимо, прежде всего, хорошо ориентироваться в технических процессах этого производства.

Общие правила разработки технологических процессов регламентируется ГОСТ 14 301–83, который устанавливает три вида технологических процессов: единый, типовой и групповой.

Технологическим процессом называется последовательность изменения формы, размеров, свойств материала в целях получения деталей или изделия в соответствии с заданными технологическими параметрами и требованиями.

Под производственным процессом понимается совокупность процессов, осуществляемых для получения из материалов готовых изделий.

4.1 Операционная карта механической обработки детали на станке с ЧПУ

Операционную карту механической обработки следует составлять по форме 3 (первый лист) и 2а (последующие листы), по ГОСТ 3. 1404−86. К этой операционной карте прилагается карта наладки инструментов — формы 4 и 4а, и карта кодирования информации — формы 5 и 5а по тому же государственному стандарту. Кроме указанного, к операционной каре прилагается также карта эскизов.

4.2 Назначение припусков на механическую обработку

Припуском на обработку называется материал, удаляемый с поверхности заготовки в процессе ее обработки для обеспечения заданной точности и качества детали. Существует два метода определения припуска на механическую обработку: аналитический и статистический. В данной работе рассматривается только статистический. Статистический метод определения припуска состоит в том, что он по специальным таблицам нормативов выбирает общий припуск на каждую поверхность изделия, получая, таким образом, размеры заготовки, а затем производят определение промежуточных размеров и допусков. По таблице межоперационных припусков для соответствующих видов обработки устанавливают величину припусков на каждую операцию, и затем определяют межоперационные размеры заготовки.

Исходными данными для назначения припуском является: материал детали, принятый способ получения заготовки, принятый механический процесс обработки, размеры детали, методы установки детали на каждой операции.

Значение припусков выбирают из [13, с. 150, табл. 43]. Принимаем припуск при фрезеровании концевой фрезой диаметром 32 мм, равным 5 мм. При фрезеровании паза фрезой диаметром 20 мм припуск отсутствует.

4.3 Назначение и расчет режимов резания

При назначении и расчете режимов резания учитывают размеры инструмента, материал его режущей части, материал заготовки, тип оборудования. В операционную карту вносят 3 вида: режим резания: глубина резания t; подача S; скорость V.

Произведем расчет режимов резания при фрезеровании концевой фрезой. Параметры фрезы выбираем из [14, с 212, табл. 61]. Основные параметры выбранной фрезы:

D=32 мм;

L=170 мм;

l=34 мм;

z=4 мм,

где D — диаметр фрезы, мм;

L- длина фрезы, мм;

l-высота режущей части, мм;

z-число зубьев фрезы.

Припуск на механическую обработку выбираем из [13, с 150, табл. 45], принимаем

t=32 мм.

Подачу выбираем из [13, с 285, табл. 36], получаем

Sz=0,1 ммзуб.

Скорость резания рассчитываем по следующей формуле

(4. 1)

где t — глубина фрезерования, мм;

B — ширина фрезерования, мм;

T — период стойкости, мин;

Kv-поправочный коэффициент;

Сv — постоянная величина;

z — число зубьев фрезы;

g, m, x, y, v, p — показатель степени.

Значение коэффициентов и показателей степени в формуле 4.1 приведены в [19, с 441, табл. 37]. Таким образом получаем

T =90, Сv =145, g = 0,44, m=0,37, x=0,24, y=0,26, v=0,1.

Подставляем полученные данные в формулу 4. 1, получаем

.

Перевод скорости резания в число оборотов производим по формуле 4. 2

(4. 2)

Подставляем известные данные в формулу 4. 2, получаем

.

Произведем расчет режимов резания при фрезеровании фрезой со следующими основными параметрами

D=20 мм;

L=145 мм;

l=21 мм;

z=4 мм,

Так как фреза обрабатывает паз, то t принимаем равным диаметру фрезы, таким образом

t=20 мм.

Подача при обработке данной фрезой

Sz=0,08 ммзуб.

Скорость резания находим по формуле 4.1 с учетом [19, с 441, табл. 37], получаем

T =60, Сv =145, g = 0,44, m=0,37, x=0,24, y=0,26, v=0,1, Kv=0,9,

получаем

,

Число оборотов находим по формуле 4. 2

.

Произведем расчет режимов резания при центровании. Сверло выбираем из [14, с 255, табл. 74], Получаем следующие параметры сверла

d=16 мм;

L=100 мм;

L0=48 мм.

Глубина резания для сверла диаметром 16 мм, равна

t=3мм.

Подачу выбираем из [19, с 433, табл. 27], получаем

Sz=0,35 ммзуб.

Скорость резания находим по следующей формуле

(4. 3)

Значения коэффициентов и показателей степени находим по [19, с 430, табл. 28], получаем

Сv =7, g = 0,4, m=0,2, x=0,24, y=0,7, Kv=0,9, T=45,

Подставим полученные значения в формулу 4. 3, получаем

Число оборотов находим по формуле 4. 2

.

Произведем расчет режимов резания при сверлении. Сверло выбираем из [14, с 255, табл. 74], Получаем следующие геометрические параметры сверла

d=8 мм;

L=155 мм;

l0=75 мм;

l=93 мм.

Глубина сверления определяем с учетом выхода сверла из заготовки, получаем

t=25мм.

Подачу находим по выше указанным источникам, получаем

Sz=0,2 ммоб

Скорость резания находим формуле 4.3. Значения коэффициентов и показателей степени находим по [19, с 430, табл. 28], получаем

Сv =7, g = 0,4, m=0,2, x=0,24, y=0,7, Kv=0,9, T=25,

Подставим полученные значения в формулу 4. 3, получаем

Число оборотов находим по формуле 4. 2

.

Произведем расчет режимов резания при зенковании. Геометрические параметры зенкера выбираем из [14, с 243, табл. 86], Получаем следующие параметры

D=20 мм;

d0=4 мм;

L=116 мм;

l=24 мм;

l1=41 мм.

Глубина резания при зенковании отверстия 8 мм, равна

t=2 мм.

Подачу выбираем из [19, с 433, табл. 27], получаем

Sz=0,6 ммзуб.

Скорость резания находим по следующей формуле

(4. 4)

Значения коэффициентов и показателей степени находим по [19, с 432, табл. 26], получаем

Сv =16,2, g = 0,4, m=0,2, x=0,2, y=0,5, Kv=0,9, T=45,

подставим полученные данные в формулу 4. 4, получаем

Число оборотов находим по формуле 4. 2

.

4.4 Данные необходимые для работы на компьютере

Автоматизация подготовки управляющей программы предусматривает использование ЭВМ. Различают три уровня автоматизации: низкий, средний и высокий.

Низкий характеризуется тем, что задается обработка детали с помощью описания всех перемещений инструмента и технических команд, а ЭВМ определяет координаты точек и реализует подробные указания и в составе управляющей программы саму управляющую программу.

В данной работе используется система SAP. В ней создается файл «геометрия», где расположены наглядное построение с изображением траекторий инструмента. Для файла «геометрия» необходимо указание координаты точек и траекторий инструмента, все необходимые траектории и координаты указаны на чертеже общего вида.

А также создается файл «Технология», в котором производится ввод перечня технологических команд.

Для файла «Технология» необходимо указать перечень технологических команд с указанием режимов резания. Результаты работы на компьютере представлены в приложении В

Представим расшифровку кодов управляющей программы в виде таблицы

Таблица 4.1 — Расшифровка управляющей программы

Код

Расшифровка

G 91

Относительная система координат

G 00

Быстрое позиционирование

X, Y, Z

Перемещение по осям

G 17

Выбор плоскости

G 90

Абсолютный размер

G 54

Задание смещения

M 04

Вращение инструмента

G 43

Коррекция положительная

S 800

Число оборотов

M 03

Вращение инструмента по часовой стрелке

Z

Перемещение параллельно оси Z

F

Подача

G 81

Цикл 1

W

Вторичная длина перемещения параллельно оси Z

G 80

Отмена цикла

M 02

Конец программы

M 30

Конец информации

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИВОДА ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ

5.1 Построение расчетной схемы привода

По эскизу развертки привода, изображенному на рисунке 5.1 строим расчетную схему привода, для моделирования в пакете DYNAR.

Рисунок 5.1 — Эскиз развертки привода

Строим расчетную схему сохраняя топологию развертки привода. Для визуализации значимость элементов расчетной схемы длины стержней пропорциональны податливостям, площади элементов инерционности пропорциональны моментам инерции сосредоточенных масс.

5.2 Параметризация расчетной схемы привода

Произведем расчет моментов инерции. Детали привода (валы, шестерни, зубчатые колеса) имеют цилиндрическую форму с некоторым количеством уступов. Для вычисления момента инерции j — й детали ее условно разбивают на i-ые участки постоянного диаметра и определяют момент инерции каждого участка по следующей формуле

,

где — плотность стали, 8000кг/м3;

lji — длина i-го участка j-ой детали, м;

Dji — наружный диаметр i-го участка, м;

dji -внутренний диаметр i-го участка, м.

Затем полученные моменты инерции участков складывают по следующей формуле

. (5. 2)

Для упрощенных расчетов допускается представлять сложные многоступенчатые детали в виде простых цилиндрических деталей.

Произведем упрощенные расчеты моментов инерции деталей привода, результаты расчетов приведены в таблице 5. 1

Таблица 5.1 — Расчет моментов инерции

Плотность материала, кг/м3

8000

Пояснение

Мом. ин., кг*м2

1

Шкив двигателя Yдв

0. 084

2

Ведомый Шкив Yшк1

0. 58

3

Участок вала 1 Yв1'

0. 005

4

Участок вала 1 Yв1''

0. 004

5

Шестерня (блок) 1 Yбл1

0. 006

6

Шестерня (блок) 2 Yбл2'

0. 019

7

Участок 2 вала Yв2'

0. 016

8

Участок 2 вала Yв2''

0. 011

9

Шестерня (блок) 3 Jбл3'

0. 37

10

Стол Yст

722

Момент инерции ротора двигателя Yдв=0,34 кгм2.

Произведем расчет податливостей. Крутильная податливость участка вала определяется по формуле:

,(5. 3)

где G — модуль упругости второго рода (G=8*1010 Па);

D — наружный диаметр вала, м;

l — эквивалентная длина вала, м.

Эквивалентная длина вала рассчитывается по следующей формуле

,(5. 4)

где l0 — расстояние между ступицами, м;

l1,l2 — ширина ступиц, м.

Коэффициент Kc для гладкого сплошного вала равен 1. Для полого

вала Kc рассчитывается по формуле

,(5. 5)

где d — внутренний диаметр вала, м.

Результаты расчета податливостей валов представлены в таблице 5. 2

Таблица 5.2 — Расчет податливости валов

Обозначение

Податливость

ei, рад/Н*м

1

ев1

0. 65

2

ев2

0. 58

Податливость зубчатой передачи рассчитывается приведенной к ведущему валу по следующей формуле

,(5. 6)

где eз — крутильная податливость, учитывающая деформацию зубьев, определяемая по формуле

,

где b — ширина венца зубчатого колеса, м;

R — радиус начальной окружности зубчатого колеса, расположенного на валу, к которому приводится податливость передачи, м;

— угол зацепления;

Кз — постоянный коэффициент, равный для прямозубых колёс 6,0*10−11 м2/Н, для косозубых 3,6*10−11 м2/Н.

Результаты расчета податливостей зубчатых пар привода приведем в таблице 5. 3

Таблица 5.3 — Расчет податливости зубчатых передач

Кз, м2/Н

6. 00*10−11

№ передачи

Обозначение

Податливость

eз, рад/Н*м

1

езп1

0,19

2

езп2

0,32

Рассчитаем податливость ременной передачи ep по нижеследующей формуле

,(5. 8)

где R — радиус ведущего шкива, м;

l эф — эффективная длина ветви ремня, м;

F — площадь поперечного сечения ремня, м2;

E — модуль упругости ремня, Па;

n — число ремней в передаче;

а — коэффициент, учитывающий влияние предварительного натяжения ремней (при Р< 2Р0, a =1, при Р> 2P0, а=2).

Для приводов главного движения металлорежущих станков эффективную длину ремней рекомендуется рассчитывать по следующей формуле

(5. 9)

где L — межосевое расстояние передачи, м;

R1, R2 — радиусы шкивов, м;

V — окружная скорость ремня, м/с.

Модуль упругости для клиновых кордотканевых ремней равен

(2,5 4)108 Па.

Тогда lэфф=0,478 м, а податливость передачи ep=1. 99*10−3рад/Н*м

Крутильная податливость шлицевых и шпоночных соединений определяется по формуле:

где l — длина соединения, м;

h — активная высота шпонки или шлица, м;

z- число шпонок или шлицев;

d — диаметр соединения (для шлицевого соединения d=dcp), м.

Коэффициент Кш в формуле 5. 10 для шлицевого соединения равен 4*1012 (Н*м), для соединения с призматической шпонкой — 6,4*10−12 рад/(Н*м), для соединения с сегментной шпонкой — 13,6*10−12 рад/(Н*м).

Результаты расчетов податливостей шпоночных и шлицевых соединений переведем в таблице 5. 4

Таблица 5.4 — Расчет податливости шпоночных и шлицевых соединений

№шпонки /шлица

Обозначение на схеме

Коэф. Кш, Н*м

Активная высота шпонки h, м

Чиcло шпонок/

шлицев, z

Податливость соединения, рад/Н*м

1

eшп1

6. 40*10−12

0. 0020

1

2. 6*10−6

2

eшп2

6. 40*10−12

0. 0020

1

2. 6*10−6

3

eшл3

6. 40*10−12

0. 0020

1

9. 4*10−6

4

eшл1

4. 00*10−12

0. 0020

8

2,6*10−7

5

eшл2

4. 00*10−12

0. 0020

12

1,78*10−7

Податливость магнитного поля двигателя согласно рекомендациям руководства пользователя программы DYNAR определим по формуле

eдв=½Mкр=½ 2,5Мн (5. 11)

где Мкр- критический момент двигателя;

Mн -номинальный момент двигателя.

По формуле 5. 11 получаем

eдв=1/(2*2,5*9570*40/1500(1−0,03))=710−4 рад/Нм

Упрощение расчетной схемы

Так как чисто элементов расчетной схемы не превышает 20, моделирование в пакете DYNAR не требует упрощения схемы.

5.4 Моделирование динамики привода и анализ результатов

Полученные в результате параметризации расчетной схемы данные, и топология привода являются входными параметрами для моделирования привода в пакете прикладных программ DYNAR. Общие сведения и топология привода, приведены соответственно в таблицах 5.5 и 5. 6

Таблица 5.5 — Общие сведения

Таблица 5.6 — Топология привода

Результаты расчетов, произведенных пакетом прикладных программ DYNAR, приведены в таблице 5.7 и 5.8.

Таблица 5.7 — Модальные параметры

Рисунок 5.2 — Собственные формы колебаний по углу

Таблица 5.8 -АЧХ привода по углу

Рис. 5.3 — Динамическая податливость (АЧХ по углу)

Наиболее наглядным результатом моделирования является АЧХ по углу, изображенная на рисунке 5.3. Рисунок 5.3 позволяет сделать вывод, что для привода благоприятны силовые воздействия в полосе частот от 7 Гц, в которой деформации меньше статических.

5.5 Анализ силовых воздействий зубцовых частот

Зубцовые частоты определяются числом зубьев шестерен и скоростью вращения входящих в зацепление зубчатых пар по следующей формуле

fi=n*z/60,(5. 12)

где n — скорость вращения входящих в зацепление зубчатых пар, мин-1;

z- число зубьев шестерен.

По формуле 5. 12 получаем

f1=n1*z1/60=855*24/60=342Гц,

f2=n2*z2/60=855*27/60=385 Гц.

Из полученных данных видно, что зубцовые частоты далеки от резонансного максимума, это позволяет сделать вывод о довольно высокой виброустойчивости привода.

6. РАСЧЕТЫ В СТАНКАХ И СТАНОЧНЫХ КОМПЛЕКСАХ

6.1 Расчет крутящего момента на валах привода главного движения

Максимальный крутящий момент на планшайбе будет при номинальной частоте вращения двигателя постоянного тока и включении ступенчатой части привода, которая обеспечивает минимальное общее передаточное отношение. Учитывая это и пользуясь Параметрами двигателя постоянного тока, приведенными в таблице 2. 2, найдем крутящий момент на валу электродвигателя по следующей формуле

,(6. 1)

где Pм-мощность электродвигателя, кВт;

nн — номинальная частота вращения электродвигателя, об/мин.

По формуле 6.1 получаем

.

Найдем крутящий момент на первом валу привода, по следующей формуле

,(6. 2)

где мрп — КПД клиноременной передачи.

Учитывая мрп = 0,97, по формуле (6. 2) имеем

Найдем крутящий момент на втором валу привода, по следующей формуле

,(6. 3)

где мпп — КПД пары подшипников;

ЗП — КПД зубчатой передачи.

Учитывая мпп = 0,99, ЗП =0,98 по формуле (6. 3) имеем

Найдем крутящий момент на третьем валу привода, по следующей формуле

(6. 4)

По формуле (6. 4) получаем

6.2 Расчеты на ЭВМ

6.2.1 Расчет зубчатой передачи

В данном подразделе производится расчет венцовой зубчатой передачи с помощью специализированной прикладной программы «ZUB». Листинг выполнения программ приведен в приложении Б. Представим основные результаты расчета в табличной форме.

Таблица 6.1 — Расчет зубчатой передачи

Параметр

Значение

Расчетный модуль по контактным напряжениям, мм

7,730 254

Расчетный модуль по изгибным напряжениям, мм

9,656 116

Стандартный модуль по ГОСТ 9563–60, мм

10

Межцентровое расстояние, мм

845

Ширина зуба, мм

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой