Разработка электромеханического привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Задания на курсовое проектирование

2. Разработка электромеханического привода подач прямолинейного движения с ЧПУ

2.1 Устройство электромеханического привода подач прямолинейного движения с ЧПУ

2.2 Двигатели приводов подач станков с ЧПУ

2.3 Кинематический расчет привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ

2.4 Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя

2.5 Окончательный выбор шагового электродвигателя

2.6 Основные и присоединительные размеры винтов

2.7 Расчет винта на устойчивость по критической осевой силе

2.8 Проверка винта на прочность

2.9 Расчет ресурса передачи винт-гайка качения по динамической грузоподъёмности

2. 10 Разработка опоры винта передачи винт-гайка качения

3. Разработка электромеханического привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ

3.1 Кинематическая схема привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ

3.2 Кинематический расчет привода круговой подачи и деления

3.3 Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя

3.4 Выбор шагового электродвигателя

3.5 Проектный расчет червячной передачи

3.6 Проверочный расчет червячной передачи

3.7 Проверка червяка на прочность и жесткость

Приложения

Литература

Введение

В настоящее время на металлорежущих станках широко применяют электромеханические приводы подач с ЧПУ.

Применение таких приводов подач обеспечивает значительное упрощение кинематических цепей, снижение стоимости приводов подач и увеличение точности подач.

1. Задания на курсовое проектирование

Данные для разработки электромеханического привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ.

Тяговое усилие привода подач Q=100… 1000Н.

Длина винта 300… 1000 мм.

Минимальная рабочая скорость 0,1… 1,0 мм/мин.

Максимальная рабочая скорость 2,0… 7,0 мм/мин.

Данные для разработки электромеханического привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ.

Момент на шпинделе бабки изделия 10… 50 н.м.

Минимальная окружная скорость 0,1… 1,0 мм/мин.

Максимальная окружная скорость 2,0… 7,0 мм/мин.

Диаметр обрабатываемой детали 50… 250 мм.

Объем графической работы:

1. Сборочный чертеж привода 1 лист А1,

2. Общий вид механизма подач 1 лист А1.

3. Рабочие чертежи не менее 3-х деталей.

2. Разработка электромеханического привода подач прямолинейного движения с ЧПУ

2.1 Устройство электромеханического привода подач прямолинейного движения с ЧПУ

Различают приводы подач с разомкнутой и замкнутой системой ЧПУ. Разомкнутые системы ЧПУ (рис. 2. 1) строятся на основе силовых шаговых двигателей (ШД). Эти системы являются наиболее простыми, но в них из-за отсутствия контроля действительного положения рабочего органа станка (суппорта, шлифовальной бабки и др.) на точность перемещения будут влиять погрешности шагового двигателя, а также зазоры и упругие деформации кинематической цепи от двигателя до рабочего органа (зубчатой передачи, червячной передачи, пары винт-гайка и др.) Системами ЧПУ разомкнутого типа оснащена значительная часть малых станков. Основой привода является электрический шаговый двигатель 2. Он питается импульсами электрического тока, поступающими от устройства ЧПУ 1. Каждый импульс, поданный в обмотку статора, вызывает поворот ротора на небольшой определённый угол, называемый шагом. Через муфту 3, имеющую высокую крутильную жёсткость, момент крутящий передаётся на винт 4 передачи винт-гайка качения.

При вращении винта 4 каретка 6 перемещается вместе с закреплённой на ней гайкой 5 по направляющим качения 10. Для выбора зазора в передаче винт-гайка качения используются две гайки, которые смещают в осевом направлении одну относительно другой.

Силовой шаговый двигатель соединяется через муфту непосредственно с ходовым винтом станка или через муфту с редуктором зубчатым или червячным для снижения величины перемещения рабочего органа на один шаг двигателя.

В замкнутых системах ЧПУ производится косвенное измерение положения рабочего органа с помощью дискретного кругового датчика обратной связи (ДОС), установленного на ходовом винте. Данная система достаточно проста и удобна с точки зрения установки ДОС. При применении круговых ДОС, устанавливаемых на ходовом винте, высокие требования предъявляются к точностным характеристикам передачи винт-гайка (точность изготовления, жёсткость, отсутствие зазоров), которая в этом случае не охватывается обратной связью.

Рис. 2.1 Кинематическая схема электромеханического привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ

1- устройство ЧПУ; 2- шаговый двигатель; 3- муфта; 4- винт; 5- гайка качения; 6- каретка; 7- колонна; 8- шлифовальная бабка; 9- шлифовальный круг; 10- направляющие качения; 11- опора винта

Рис. 2.2 Кинематическая схема электромеханического привода подач прямолинейного движения с замкнутой системой ЧПУ

1- устройство ЧПУ; 2- двигатель постоянного тока; 3- муфта; 4- винт; 5- гайка качения; 6- каретка; 7- колонна; 8- шлифовальная бабка; 9- шлифовальный круг; 10- направляющие качения; 11- дискретный датчик обратной связи; 12- опора винта

Применение в приводах подач станков с ЧПУ точно изготовленных шариковых винтовых пар и создание в них предварительного натяга для устранения зазоров и увеличения жёсткости позволяет широко применять замкнутые системы ЧПУ с ДОС на винте в станках для получения высокой точности перемещения рабочих органов. При перемещении каретки, отличном от расчётного, угловое перемещение винта также отличается от расчётного и дискретный ДОС подаёт сигнал на устройство ЧПУ, затем двигатель обеспечивает дополнительное угловое перемещение винта и, следовательно, линейное перемещение каретки.

2.2 Двигатели приводов подач станков с ЧПУ

Для разомкнутых систем ЧПУ применяют электрические шаговые двигатели. Устройство шагового двигателя приведено на рис. 2.3.

Рис. 2.3 Электрический шаговый двигатель

Статор 1 и ротор 2 шагового двигателя состоит из 3 секций полюсов — I, II, III. На статоре они выполнены в виде электромагнитов, на роторе — в виде постоянных магнитов: I'; II'; III'.

Полюса второй секции сдвинуты по отношению к полюсам первой секции на треть полюсного шага. Такой же сдвиг имеет третья секция относительно второй. При подаче импульса на первую секцию статора I ротор повернётся так, что полюса его первой секции I' станут соосными с полюсами I статора.

Поступление импульса в секцию II приведёт к повороту ротора ещё на один шаг и полюса этой секции II и II' станут соосными. Когда импульс поступает в третью секцию III, ротор повернётся ещё на один шаг.

Частота подаваемых на ШД импульсов определяет угловую скорость вращения ротора, а их число — угол поворота.

Важной характеристикой ШД является его разрешающая способность (приёмистость), т. е. мгновенный перепад частот, отрабатываемый двигателем без пропуска, хотя бы одного импульса. Например, для ШД5Д1 эта величина равна 2000 Гц. Единичные углы поворота роторов различных шаговых двигателей значительно отличаются (0,036°…10°). Ошибка шага может достигать 30%, но при работе шагового двигателя она не накапливается.

Для станков с замкнутой системой ЧПУ применяются специальные двигатели постоянного тока.

2.3 Кинематический расчёт привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ

Сначала задать перемещение рабочего органа (суппорта, каретки и т. п.), соответствующее единичному импульсу устройства ЧПУ. Обычно для шлифовальных станков принимают шаг Рш=0,001 мм; для токарных и фрезерных станков Рт=Рф=0,01 мм.

Предварительно определить диаметр винта:

где L — длина резьбы винта.

Стандартные значения диаметра и шага винта принять по таблице 2. 1

Таблица 2.1. Параметры передачи винт-гайка качения

Нормальный

диаметр d0, мм

Шаг резьбы p, мм

Осевая жёсткость, Н/мкм, не менее

Момент холостого хода, Нм

Статистическая грузоподъёмность С0, Н

Динамическая грузоподъёмность С, Н

20

5

300

0,08…0,16

15 500

6200

25

5

420

0,1…0,26

20 000

8900

32

5

590

0,2…0,5

26 700

11 000

32

6

550

0,21…0,45

29 900

12 000

40

5

750

0,33…0,82

35 300

12 300

40

6

700

0,3…0,76

37 800

13 400

40

10

620

0,25…0,63

61 100

30 400

50

5

960

0,52…1,3

44 900

13 500

50

6

910

0,5…1,2

52 920

15 800

50

10

850

0,46…1,14

80 200

34 100

50

12

750

0,65…0,98

81 900

34 500

63

10

1090

0,78…1,95

107 000

38 300

80

10

1430

1,28…3,21

141 000

42 800

80

20

1240

1,04…2,61

212 000

84 300

100

10

1850

2,08…5,2

179 000

47 000

100

20

1780

2,1…5,24

276 000

93 100

Определить угол поворота винта для перемещения рабочего органа на величину Рш:

электродвигатель подача червячный передача

где Рш=0,001 мм, Рв — шаг винта.

2.4 Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя

Требуемый крутящий момент на валу электродвигателя равен:

где Q — осевое усилие на винте в Н. (тяговое усилие),

з — КПД передачи винт-гайка качения, з = 0,8.

2.5 Окончательный выбор шагового электродвигателя

Зная требуемый угловой шаг винта и требуемый момент на валу электродвигателя, выбрать окончательно шаговый электродвигатель (Приложение 1 и 2).

2.6 Основные и присоединительные размеры винтов

Рис. 2.4 Основные размеры винтов приведены в таблицах 2. 2, 2. 3

Принятые обозначения: d0 — номинальный диаметр винта; p — номинальный шаг; d1 и l1 — диаметр и длина шейки винта для квадрата под ключ; d2 и l2 — диаметр и длина шейки винта под компенсирующую муфту; d3 и l3 — диаметр и длина шейки винта под регулировочную гайку; d4, d7 и l4, l7 — диаметры и длины опорных шеек винта; d5 и l5 — диаметр и длина шейки винта; d6 и l6 — диаметр и длина шейки винта под промежуточный элемент.

Таблица 2.2. Основные размеры винта

d0Чp

d1

l1

d2

l2

d3

l3

d4

l4

d5

l5

D6

l6

d7

l7

25Ч5

13

14

М16Ч1,5

17

65

21,7

17

32Ч5

11

28,7

14

16

М20Ч1,5

14

15

20

20

32Ч (6)

28,2

20

30

40Ч5

78

36,7

20

40

М24Ч1,5

40Ч (6)

18

35

36,2

20

25

25

40Ч10

15

22

25

33,7

50Ч5

46,7

22

50Ч (6)

25

46,2

24

М30Ч1,5

30

88

24

30

35

50Ч10

43,7

28

50

40

50Ч (12)

42,7

20

63Ч10

30

36

М39Ч1,5

40

105

56,7

30

40

60

80Ч10

45

М48Ч1,5

50

73,7

40

26

35

50

80Ч20

25

50

70

М52Ч1,5

55

55

69,7

40

110

50

50

100Ч10

20

45

60

93,7

М56Ч2

60

40

45

60

30

100Ч20

25

50

70

89,7

Примечания:

1. Значения, заключённые в скобки, применяются при использовании шаговых двигателей.

2. Ручной поворот передачи выполняется посредством шейки с квадратом (d1,L1) или болта, установленного в резьбе центрового отверстия.

Таблица 2.3. Основные размеры винта

d0,мм

p, мм

d0, мм

p, мм

6

2,5

40

5; 6;8;10;12

8

2,5

50

5; 6;8;10;12;16

10

2,5

63

5; 6;8;10;12;16;20

12

2,5; 3;4;5

80

6; 8;10;12;16;20

16

2,5; 3;4;5;6

100

8; 10;12;16;20

20

3; 4;5;6;8

125

10; 12;16;20

25

4; 5;6;8;10

160

10; 12;16;20

32

4; 5;6;8;10;12

200

10; 12;16;20

2.7 Расчёт винта на устойчивость по критической осевой силе

Значение критической осевой силы при работе винта на сжатие определяется по следующей зависимости

где E — модуль упругости материала винта,

I — момент инерции сечения винта,

м — коэффициент, зависящий от характера заделки концов винта: м=1

l — наибольшее расстояние между гайкой и опорой винта в мм (принять равным длине резьбы винта)

2.8 Проверка винта на прочность

Определить напряжения сжатия в стержне винта. За опасное сечение принимают сечение по внутреннему диаметру резьбы.

Определить касательное напряжение в стержне винта от действия крутящего момента:

Определить эквивалентное напряжение и сравнить с допускаемым:

где [у] - допускаемое напряжение; [у] =60 Н/мм2.

2.9 Расчёт ресурса передачи винт-гайка качения по динамической грузоподъёмности

Динамической грузоподъёмностью передачи винт-гайка качения называется такая максимальная осевая нагрузка передачи, которую она выдерживает в течение одного миллиона оборотов (1 000 000) без усталостных повреждений рабочих поверхностей резьбы винта, гайки и шариков.

Ресурс передачи в оборотах:

где С — динамическая грузоподъёмность в Н;

3 — показатель степени кривой выносливости;

Q' - осевая нагрузка передачи с учётом предварительного натяга.

Q — осевая тяговая сила в Н.

Частота вращения винта при работе:

где Vpmax — максимальная рабочая скорость передвижения каретки в мм/мин.

Р — шаг винта в мм.

Ресурс передачи винт-гайка качения в часах:

Полученное значение сравниваем с требуемым ресурсом:

2. 10 Разработка опоры винта передачи винт-гайка качения

Зная диаметр винта по таблице 2.2 определить размеры опорных и других участков винта. По диаметру участка опорного выбрать тип и размер комбинированного подшипника опоры винта по таблице 2. 4

Рис. 2.5 Конструкция комбинированного подшипника для опоры винта передачи

Таблица 2.4. Размеры опоры и деталей опоры передачи винт-гайка качения

Расчётная осевая жёсткость, Н/мкм

16

Серия диаметров 7

2100

2500

2800

2800

3000

4000

5000

Предельная частота вращения при смазывании жидким материалом n, об/мин

15

7000

6000

5500

4800

4400

4000

3600

Грузоподъёмность, Н

Осевая

Стат. C0d

14

31 000

33 000

40 000

54 000

61 000

67 000

96 000

Дин. Ca

13

27 500

28 000

31 500

43 000

45 500

47 600

62 000

Радиальная

Стат. C0r

12

12 100

19 300

22 100

24 800

27 500

39 000

42 000

Дин. C

11

12 900

19 600

21 200

22 600

23 900

33 000

34 000

Размеры, мм

s

10

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

r1

9

1

1

1

1

1

1

1

r

8

1

1

1

1,5

1,5

1,5

1,5

C

7

16

20

20

20

20

25

25

B

6

46

50

50

54

54

60

60

d2

5

25

30

35

40

45

50

55

D

4

52

57

62

70

75

80

90

d1

3

42

47

52

60

65

70

78

d

2

20

25

30

35

40

45

50

Обозначение подшипников

1

504 704

504 705

504 706

504 707

504 708

504 709

504 710

Продолжение таблицы 2. 4

Расчётная осевая жёсткость, Н/мкм

16

Серия диаметров 9

3000

3000

3100

3200

3400

4000

4100

4200

4200

4400

4400

Предельная частота вращения при смазывании жидким материалом n, об/мин

15

6000

4900

4400

4100

3800

3300

3100

2900

2700

2600

2500

Грузоподъёмность, Н

Осевая

Стат. C0d

14

60 000

65 000

85 000

100 000

107 000

157 000

162 000

173 000

183 000

194 000

205 000

Дин. Ca

13

54 000

55 000

74 000

81 000

84 400

124 000

126 000

128 000

132 000

136 000

140 000

Радиальная

Стат. C0r

12

19 300

22 100

24 800

27 500

39 000

41 700

45 600

49 000

46 600

53 000

61 000

Дин. C

11

19 600

21 200

22 600

23 900

33 000

34 300

35 800

37 800

37 800

46 100

47 600

Размеры, мм

s

10

0,004

0,004

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

r1

9

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

r

8

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

2

2

2

2

2

C

7

20

20

20

20

25

25

25

25

25

25

25

B

6

60

60

66

66

75

82

82

82

82

82

82

d2

5

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

D

4

62

72

80

85

90

105

110

115

120

125

130

d1

3

52

62

68

73

78

90

95

100

105

110

115

d

2

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Обозначение подшипников

1

504 904

504 905

504 906

504 907

504 908

504 909

504 910

504 911

504 912

504 913

504 914

Определить часовой ресурс опоры винта и сравнить с требуемым:

где С0n — динамическая грузоподъёмность опоры;

Q' - нагрузка опоры с учётом предварительного натяга.

3. Разработка электромеханического привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ

3.1 Кинематическая схема привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ

С устройства ЧПУ 1 импульсы подаются на шаговый двигатель 2. (рис 3. 1). Каждый импульс, поданный в обмотку статора, вызывает поворот ротора на небольшой определённый угол, называемый шагом. Через муфту 3 крутящий момент передаётся на червяк 4, затем на червячное колесо 5. Червячное колесо установлено на шпинделе бабки изделия 6. Со шпинделя движение передаётся на оправку, на которой установлена обрабатываемая деталь 7. Деталь поворачивают на небольшой определённый угол. Так осуществляется круговая подача.

При заточке червячной фрезы для обработки следующей зубчатой рейки необходимо выполнить деление, поворот на большой угол между инструментальными рейками. Деление осуществляется подачей значительного числа импульсов на шаговый двигатель.

3.2 Кинематический расчёт привода круговой подачи и деления

Сначала задают окружное перемещение затачиваемого инструмента (червячная фреза, дисковая модульная фреза, резцовая зуборезная головка и т. п.), соответствующее единичному импульсу ЧПУ. Обычно для шлифовальных и заточных ставок принимают шаг 1 мкм. =0. 001 мм. Определяют угол поворота шпинделя бабки изделия, соответствующий окружному перемещению 1 мкм.

ш. = ,

где — максимальный диаметр обрабатываемого изделия.

Определяют предварительно передаточное отношение червячной передачи

,

где дв — угловой шаг электродвигателя (приложение)

Уточняем окончательно угловой шаг двигателя и передаточное отношение с учётом рекомендуемых значений Я для однозаходной червячной передачи. Рекомендуемое значение Я = 28 — 60.

3.3 Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя

Рис 3.1 Кинематическая схема электромеханического привода круговой подачи и механизма деления с разомкнутой системой ЧПУ.

1-устройство ЧПУ; 2-шаговый двигатель; 3-муфта упругая специальная для станков с ЧПУ; 4-червяк; 5-червячное колесо; 6-шпиндель бабки изделия; 7-обрабатываемая деталь; 8-колонна, перемещается по направляющим качения; 9-каретка, перемещается в горизонтальной плоскости; 10-роликовые направляющие качения станка; 11-станина; 12-шлифовальный круг; 13-оправка; 14-задняя бабка; 15-бабка изделия; 16-шлифовальная бабка.

Крутящий момент на валу электродвигателя равен

Т =

где 3 — коэффициент, учитывающий потери на трение при приработке зубьев колеса по виткам червяка после выбора зазоров в червячном зацеплении;

— момент крутящий на червячном колесе;

з — к.п.д. привода; з = зм? зч.п.;

зм — к.п.д. муфты, зм = 0,98;

зч.п. — к.п.д. червячной передачи зч.п. = 0,95•;

— угол подъёма витков червяка,

где z1 — число заходов червяка, z1 = 1;

q — коэффициент диаметра червяка.

Предварительно принять:

q = 10;

Тогда;

— угол трения в червячном зацеплении,

где f — коэффициент трения.

При малых окружных скоростях V = (0,2…3), наблюдаемых при шлифовании (обработка дисковых модульных фрез, резцов зуборезной головки) f = 0,2.

Тогда tg = 0,2; = 11,31?

Окончательно к.п.д. червячной передачи

зч.п. =

к.п.д. привода

з = 0,98 • 0,31 = 0,3

3.4 Выбор шагового электродвигателя

Зная угловой шаг двигателя и требуемый момент на валу двигателя выбрать шаговый электродвигатель, выписать его характеристики (Приложения 1и 2).

3.5 Проектный расчет червячной передачи

Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба.

Для червячной передачи механизма круговой подачи и деления предъявляются высокие требования к точности и износостойкости.

Поэтому для изготовления червячного колеса принимают оловянистые бронзы (табл. 3. 1).

Таблица 3.1. Рекомендуемые материалы червячного колеса и червяка

Червячное колесо

Червяк

материал

уB

уT

твердость НВ

модуль упругости Е, Н/ммІ

марки стали

твердость

Н/ммІ

БрОФЮ-1

230… 260

120… 150

80… 100

0,75•10

45; 50; 20Х; 40Х; 40ХН;

БрОНФ

290

170

120

1•10

20ХНЗА; 12ХНЗА; 18ХГТ

HRC45… 62

БрОЦС 6−6-3

150… 180

80… 100

70

0,75•10

38Х2МЮА; 38Х2Ю

БрОЦС 5−5-5

150… 180

80… 100

70

0,75•10

БрАЖ 9−4

400… 500

200

100… 110

0,9•10

40ХН; ЗОХГН; 20ХГР

БрАЖН 10−4-4

600

200

170

0,9•10

20ХНЗА; 38ХГН

HRC45… 50

БрАМЦ 10−2

500

200

110

0,9•10

ЗОХГС; 35ХГСА

ЛАЖМЦ 66−6-3−2

600… 700

240

160

0,9•10

ЛАМЦС 58−2-2

300

140

100

0,9•10

СЧ 15−32

320

165… 230

Сталь 20, сталь 40

СЧ 18−36

360

170… 230

0,75…1,00•10

Сталь 45, сталь 50

НВ< 350

СЧ 28−48

480

170… 240

Ст6

Материал червяка — сталь 40ХН, НRС 50.

Допускаемые контактные напряжения для зубьев червячного колеса

= (0,75…0. 9),

Допускаемые напряжения изгиба для зубьев колеса

[уf] = 0,25ут + 0,08,

где ув — предел прочности,

ут — предел текучести.

Определить предварительное межосевое расстояние

a’w = • ,

где — число зубьев колеса,

-коэффициент расчётной нагрузки

= 1,1…1,4

Так как скорость скольжения мала, можно принять = 1,1.

— крутящий момент на червячном колесе.

Определить предварительно значение модуля,

m' =

Согласовать значение модуля со стандартными (табл. 3. 2, 3. 3).

Таблица 3.2. Сочетание модулей m, коэффициента диаметра червяка q и числа витков червяка z1.

m

q

z

m

q

z

1

2

3

4

5

6

1,00

16,0

20,0

1

1; 2; 4

5,00

8,0

10,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1,25

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1,60

10,0

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

6,30

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

2,00

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

8,00

8,00

10,00

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

2,50

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

10,0

8,00

10,00

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

3,15

8,00

10,00

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

12,50

8,00

10,00

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

4,00

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

16,00

20,00

8,0

10,0

12,5

16,0

8,0

10,0

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

1; 2; 4

Таблица 3.3. Сочетание модулей m, коэффициента диаметра червяка q и числа витков червяка z1

m

q

z

m

q

z

1,5

14

16

1; 2; 4

1

4,0

9

12

1; 2; 4

2,0

12

1; 2; 4

6,0

9

10

1; 2; 4

1; 2; 4

2,5

12

1; 2; 4

7,0

12

1; 2; 4

3,0

10

12

1; 2; 4

1; 2; 4

12,0

10

1; 2

3,5

10

12

14

1; 2; 4

1

1

14,0

8

2

Уточнить рекомендуемое значение коэффициента диаметра червяка.

Определить фактическое межосевое расстояние

aw =

3.6 Проверочный расчёт червячной передачи

Определить действительные контактные напряжения

уH = ,

где aw — в мм., Т2 — н•м,

Найти отклонение действительного контактного напряжения от допускаемого.

т.е. допускается 5% перегрузка и 10% недогрузка подачи.

Определить действительное напряжение изгиба для зубьев червячного колеса

,

где Yf — коэффициент формы зубьев червячного колеса. Определяется в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса (табл. 3. 4).

.

Таблица 3.4. Коэффициент формы зуба червячных колёс

zu

YF

zu

YF

zu

YF

zu

YF

20

1,98

30

1,76

40

1,55

80

1,34

24

1,88

32

1,71

45

1,48

100

1,30

26

1,85

35

1,64

50

1,45

150

1,27

28

1,80

37

1,61

60

1,40

300

1,24

Ft2 — окружная сила на колесе,

T2 — в н•м, d2 — в мм.

Kf = Kн = 1,1

Найти отклонение действительного напряжения изгиба от допускаемого

.

Определить основные размеры червяка и червячного колеса. Делительные диаметры d1 червяка и d2 колеса,

d1 = mq, d2 = m•z2.

Диаметры вершин витков da1 червяка и вершин зубьев колеса da2,

da1 = m (q+2), da2 = m (z2+2).

Диаметры впадин df1 червяка и df2 колеса,

df1 = m (q — 2,4) df2 = m (z2 — 2,4).

Наибольший диаметр червячного колеса

.

Ширина венца колеса b2 = 0,75da1.

Определить силы, действующие в зацеплении

Окружные силы Ft1 на червяке и Ft2 колесе

Ft1 =, Ft2 =

Осевые силы Fa1 на червяке и Fa2 на колесе

Fa1 = Ft2, Fa2 = Ft1.

Радиальные силы Fr1 на червяке и Fr2 на колесе

Fr1 = Fr2 = Ft2tgб ,

где б — угол профиля витков червяка б = 20?.

3.7 Проверка червяка на прочность и жесткость

Проверить тело червяка на прочность

,

где Me — эквивалентный момент

,

Mf — суммарный изгибающий момент н • м

,

— расстояние между опорами.

Проверить вал червяка на жёсткость,

,

;

[f] - допускаемый прогиб червяка;

[f] = (0,005…0,01)m.

Определить ресурс подшипников фиксирующей опорой вала червяка по динамической грузоподъёмности после разработки сборочного чертежа, по методике, изложенной на стр. 13… 16.

Приложение 1

Характеристики шаговых электродвигателей.

Максимальная пусковая частота — 5. 3кГц (с 1FL3 04.),

4. 3кГц (с 1FL3 06.);

Число шагов/оборот — 500/1000/5000/10 000

Угловой шаг — 0,72°/0,36°/0,072°/0,036°;

Характеристики шаговых электродвигателей.

Крутящий момент двигателя

Удерживающий крутящий момент

SIMOSTEP

Шаговый двигатель

Масса

Инерция ротора двигателя

Работа без тормоза

Работа с тормозом

Без тормоза

С тормозом

Без тормоза

С тормозом

Н*м

Н*м

Н*м

Маркиро-

вочный

номер

Кг.

Кг.

Кг*

Кг*

2

2,26

6

1FL3 041−0AC31

2,05

3,4

1,1

1,3

4

4,52

6

1FL3 042−0AC31

3,1

4,45

2,2

2,4

6

6,78

6

1FL3 043−0AC31

4,2

5,55

3,3

3,5

10

11,3

16

1FL3 061−0AC31

8

10,2

10,5

10,85

12

16,95

16

1FL3 062−0AC31

11

13,2

16

16,35

Приложение 2

Габаритные и присоединительные размеры шаговых электродвигателей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Решетов, Д. Н. Детали машин/ Д. Н. Решетов. — Москва: Машиностроение, 1989. — 360 с.

2. Детали машин в примерах и задачах: учебное пособие / С. Н. Ничипорчик; под общ. ред. С. Н. Ничипорчика. — Минск: Вышэйшая школа, 1981 — 432 с.

3. Кочергин, А. И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов / А. И. Кочергин. — Минск: Вышэйшая школа, 1991. — 382 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой