Механическая связь

Содержание

 

 

 

 

Введение

При конструировании станка основные усилия должны быть направлены на поиски принципиально новых решений, на изобретение конструкций, превосходящих существующие по всем основным показателям. Лишь на стадии конструирования в полной мере можно из различных многочисленных вариантов выбрать действительно оптимальное решение. Конструирование новых прогрессивных типов станков, связано с повышенными требованиями к приводу главного движения. Резко повышаются требования к точности шпинделей и тяговых устройств. Постоянное ужесточение норм точности обработки предопределяет повышенные требования к жесткости и демпфирующим свойствам всей несущей системы станка, включающей базовые детали, их соединения и шпиндельные узлы. Точность исполнительных движений в значительной мере зависит от точности опор и направляющих.

Металлорежущие станки предназначены для механизации  и автоматизации труда человека и решают, две задачи: получить качественное изделие, которое удовлетворяло  бы его потребности; затратить на его изготовление меньше труда.

Конкурентоспособность металлорежущих станков, в настоящее время, занимает центральное место в деятельности станкостроительных предприятий, поскольку для них станок – это конечный осуществленный результат производства.

Целью курсового проекта является повышение производительности за счет сокращение времени на вспомогательные движения, т.е. совершенствование привода и системы управления. Добиться точности станка за счет снижения отрицательной роли упругих перемещений в следствие применения замкнутых упругих систем. Повышение жесткости несущей системы, за счет снижения числа подвижных и неподвижных соединений. Добиться повышения надежности станка за счет устранения в ответственных соединениях трение скольжения, применяя опоры и направляющие жидкостной смазкой, а также применения материалов и различных видов термической обработки обеспечивающие высокую стабильность базовых деталей несущей системы станка.

Главный показатель для  оценки целесообразности станка в процессе его конструирования является экономическая эффективность, который наиболее полно отражает главное назначение станочного оборудования.

Поэтому необходимо спроектировать универсальный высокоскоростной

токарно-винторезный станок на базе станка модели 1И611П с целью улучшения его конкурентоспособности и экономичности.

1. Общая часть

1.1. Выбор станка аналога и  описание его технологических  возможностей.

Универсальный высокоточный токарно-винторезный станок модели 1И611П производства Ижевского станкостроительного завода предназначен для токарной обработки в центрах, патроне или цанге, а также для нарезания резьб метрической, модульной и дюймовой для эксплуатации на крупных и малых предприятиях.

С целью длительного  сохранения точности обработки станки необходимо использовать только для финишных или получистовых операций.

 

Описание  и назначение основных узлов проектируемого станка

• Станина

Станина литая чугунная жесткой конструкции с дополнительными  П-образными ребрами устанавливается  на монолитной тумбе. Станина имеет две равнобокие призматические и две плоские направляющие. Внутри тумбы станка смонтированы редуктор и электродвигатель главного привода, станция смазки и установка для охлаждения.

• Редуктор

Редуктор, установленный  в левой части тумбы, представляет собой двухосную коробку скоростей с приводом от фланцевого электродвигателя. Крепление редуктора производится ко дну тумбы через переходный кронштейн.

К кронштейну редуктор крепится болтами.

• Коробка скоростей

В коробке скоростей  шкивная группа вынесена на задний торец корпуса, что позволяет производить замену приводного поликлинового ремня без какой-либо разборки узла.

Корпус коробки скоростей  базируется на штырь, расположенный  под шпинделем, что позволяет избежать увода шпинделя в сторону при тепловых деформациях и удобно производить выверку оси шпинделя. В корпусе коробки скоростей имеется звено увеличения шага и трензель.

• Коробка подач

Коробка подач закрытого  типа позволяет нарезать метрические, модульные, дюймовые резьбы и получать подачи в пределах от 0,01 до 1,5 мм/об.

Поперечные подачи равны  половине продольных.

Передача движения в  коробку подач редуктора идет поликлиновым ремнем на приемный вал коробки подач при точении и через сменные шестерни гитары со шпинделя при нарезании резьбы. Коробка подач обеспечивает широкий диапазон величин нарезаемой резьбы, продольной и поперечной подач. Для нарезания точной резьбы предусмотрено прямое соединение ходового винта с гитарой, минуя механизм коробки подач.

• Гитара

Гитара крепится на левом  торце коробки скоростей. Включение ременной и зубчатой передачи сблокировано и не может быть произведено одновременно. Выбор передачи производится при помощи рукоятки, расположенной на передней крышке коробки подач.

• Задняя бабка

Прижим задней бабки  осуществляется поворотом рукоятки, регулирование прижима производится гайками. Положение пиноли фиксируется рукояткой.

• Фартук

Фартук обеспечивает получение  продольных и поперечных подач суппорта вручную, механически – от коробки подач через ходовой вал, а также нарезание резьбы при помощи ходового винта.

Фартук имеет четыре муфты, позволяющие осуществить  прямую и обратную подачу в продольном и поперечном направлениях. Управление подачей осуществляется одной рукояткой.

Перемещение рукоятки при  включении того или иного движения совпадает с направлением перемещения суппорта при левом вращении ходового вала, независимо от направления вращения шпинделя.

Для автоматического отключения подач при работе по жестким упорам, а также при перегрузках фартук имеет механизм, который можно  регулировать винтом.

Для настройки на максимальное тяговое усилие необходимо винт завернуть до отказа, затем вывернуть на 5 оборотов и зафиксировать гайкой. При срабатывании механизма рукоятка автоматически в нейтральное положение не возвращается, ее переключение необходимо произвести в ручную. В некоторых случаях работа механизма сопровождается незначительным треском, что не является признаком его неисправности.

Наличие блокировочного устройства исключает возможность одновременного включения ходового винта и ходового вала, а также одновременное включение продольной и поперечной подачи.

• Суппорт

Суппорт крестовой конструкции  имеет ручное и механическое продольное перемещение по направляющим станины и поперечное перемещение по направляющим каретки. Ручное поперечное перемещение осуществляется маховиком. Верхняя часть суппорта имеет независимое ручное перемещение по направляющим средней поворотной части и может поворачиваться на 60˚ в сторону рабочего и на 70˚ от рабочего.

На суппорте установлен четырехпозиционный поворотный резцедержатель. На поперечной каретке предусмотрена установка заднего резцедержателя, поставляемого по особому заказу.

Для точного отсчета  поперечных перемещений предусмотрен механизм-верньер, позволяющий осуществлять перемещения 0,005 мм/об.

Зона резания защищена ограждением, имеющим смотровое  окно из прозрачного материала. Ограждение крепится на стойке, что дает возможность регулировки по высоте. При обработки хрупких материалов имеется возможность установки дополнительного щитка с правой стороны ограждения.

1.2. Определение технологических возможностей проектирования станка.

1. Зажим заготовок:

       - зажим  заготовок производится самоцентрирующимся кулачковым патроном.

2. Чистота масел, применяемых  для смазки, должна быть не  грубее 14 класса по ГОСТ 17216-71.

3. Смазочно-охлаждающая  смазка:

       - рекомендуется  в качестве охлаждающей жидкости  применять 3-4% эмульсию "Укринол".

6. Освещенность рабочей  поверхности в зоне обработки  должна быть не менее 1500лк.

 

 

 

 

 

 

 

2. Технологическая часть

2.1. Расчет режимов резания

Таблица – Режимы резания и технологические возможности привода.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Выбор электродвигателя привода

 

По максимальной мощности, потребной на резание (Рр = N) определим мощность электродвигателя по формуле: 

  , КВт, где

к=1,25 - коэффициент кратковременной  перегрузки, допускаемый стандартным двигателем.

=0,85 - КПД привода главного движения  станка.

Принимаем: Pp=2,8 КВт, тогда: , КВт;

Мощность двигателя  для подач: Р_под = (0,15..0,20)Р_гл = 0,40 КВт;

Тогда мощность электродвигателя будет равна: КВт;

Зная мощность электродвигателя главного движения и принимая частоту  вращения двигателя равной 1500 об/мин, выбираем конкретный двигатель:

4А1004У3 (Р = 3 кВт, n = 1430 об/мин). 

 

Механические  характеристики двигателя 4А1004У3 [6].

Механическая характеристика двигателя представляет собой зависимость  вращающего момента двигателя от его частоты вращения при неизменных напряжении, частоте питающей сети и внешних сопротивлениях в цепях обмоток двигателя.

Пусковые свойства характеризуются  значениями пускового момента М_п, минимального момента М_min, максимального момента М_кр, пускового тока I_п или пусковой мощности Р_п или их кратностями. Зависимость момента, отнесенного к номинальному моменту, от скольжения называется относительной механической характеристикой.

3. Конструкторская часть

3.1. Кинематический и силовой расчет привода главного движения

3.1.1. Определение числа ступеней привода

Для определения диапазона  частот D необходимо знать максимальную и минимальную частоты. Для этого воспользуемся таблицей режимов резания. Выберем максимальную и минимальную скорости резания.

Vmax=500 м/мин, Vmin=4 м/мин.

Выберем максимальный и минимальный диаметры обрабатываемой поверхности, принимая во внимание соотношения, принятые в станкостроении. Согласно [7] в нашем случае

dmin=31 мм

dmax=250 мм

Определяем наибольшую и наименьшую частоту вращения по следующим формулам:

Определяем диапазон регулирования:

D= 1,25х(nmax/nmin)=1,25х(5130/5,09)=1260

Принимаем стандартный знаменатель  ряда j=1,26

Определим число ступеней z:

  

Полученное значение округляют  до ближайшего, принятого в машиностроении: Z = 32.

Теперь определим частоты вращения: nm+1=nm×j

5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150; 4000; 5000; 6300.

3.1.2. Определение структурной  формулы привода

Из всех вариантов  структурной формулы выбираем тот, при котором диапазон регулирования  в каждой группе является наименьшим, что позволяет уменьшить размеры  валов. Таким образом наиболее рациональным является следующий вариант структурной формулы:

Z=2[1]×2[2]×4[4]×2[16].

3.1.3. Построение структурной сетки  привода

На основе структурной  формулы, полученной на предыдущем этапе, строим структурную сетку.

3.1.4. Построение графика частот вращения

3.1.5. Определение числа зубьев зубчатых колес настроечного органа

Определим числа зубьев колес способом наименьших кратных [8], например, у колес, передающих крутящий момент между II и III валом. У этой группы передач из графика структурной сетки i=1/j=0,79 и i=1/ =0,49,при j=1,26, т.е.

      

Из условия постоянства  межосевого расстояния при одинаковом модуле зацепления: z₄+z₁₈=z₅+z₁₇=2×z₀. Это условие позволяет принимать положение о наименьшем кратном и определить наименьшую сумму зубьев, как произведение сумм числителей и знаменателей передаточных отношений, округлив его до целого: , округлив, принимаем 2×z₀=7. Но это значение <<17, что недопустимо; поэтому 2×z₀ увеличиваем в целое число раз. Принимаем 2×z₀=7×11=77. Для удобства расчетов определим 2×z₀ до 80 зубьев, тогда:

 и  . Наибольшее отклонение передаточного отношения за счет округления значения 2×z₀ составило в этом случае 3,75%.

Остальные числа зубьев определяются аналогично.

I	II	III	IV	V	VI	VII
Z6=31	Z4=27	Z10=19	Z11=16	Z23=30	Z24=18	Z21=72
Z9=27	Z5=36	Z13=31	Z12=49	Z25=30	Z26=60	Z22=30
	Z7=36	Z14=49	Z15=31
	Z8=39	Z17=44	Z16=27
		Z18=35