- •3 Морфологічний аналіз компоновок токарно-гвинторізного верстата
- •4 Побудова математичної моделі формоутворюючої системи верстата
- •5 Синтез та аналіз компоновок тгв
- •6 Синтез та аналіз скс
- •7 Кінематичний розрахунок привода головного руху
- •9 Кінематичний розрахунок привода подач
- •10 Попередній силовий розрахунок коробки швидкостей
- •10 Вибір електродвигуна
- •11 Розрахунок на міцність зубчатих коліс коробки швидкостей
- •Перелік використаної літератури
9 Кінематичний розрахунок привода подач
Вихідними даними для розрахунку є:
мінімальне значення подачі smin=0,05 мм/об;
максимальне значення подачі smax=2,42 мм/об;
показник геометричного ряду φ=1,26;
діапазн нарізуваних різьб 1 - 7 мм.
Обираємо стандартний ряд чисел подачі проектованої коробки подач згідно геометричного ряду 1,26 [1, дод.3, с.68]:
0,05 |
0,063 |
0,08 |
0,1 |
0,125 |
0,16 |
0,20 |
0,25 |
0,315 |
0,40 |
0,50 |
0,63 |
0,80 |
1,00 |
1,25 |
1,60 |
2,00 |
2,50 |
|
|
Для нарізання різьб необхідно реалізувати ряд різьб:
1,0 |
1,25 |
1,5 |
1,75 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4 |
4,5* |
5,0 |
5,5* |
6,0 |
7,0 |
|
|
|
|
|
|
Даний ряд обов’язково повинен забезпечуватись приводом подач, крім значень, позначених знаком *, оскільки вони не рекомендовані для використання.
Обижва ряди відповідають умові подвоєння.
Оскільки весь ряд різьб можна поділити на групи, значення у яких кратні відповідним значенням у інших групах, тобто
-
4
5
6
7
/1
2
2,5
3
3,5
/2
1
1,25
1,5
1,75
/4
То можна взяти до реалізації арифметичний ряд з однієї групи, а значення інших груп отримати за допомогою множильних груп.
Виділяємо в кінематиці приводу подач групи:
для набору основного ряду – основна група (ОГ), за допомогою якої набирається арифметичний ряд;
групи множення (МГ1 та МГ2) для множення чисел подач та отрмання геометричного ряду подач.
В основній групі будемо формувати ряд 3,2-4-5-6-7 як основний.
Складаємо таблицю кроків різьб і подач з урахуванням груп.
Таблиця 8.1 – Кроки різьб та подачі
z3/z4 |
M1 |
z5/z6 |
z7/z8 |
z9/z10 |
Множник |
МГ1 |
МГ2 |
3,2 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
1 |
1 |
1 |
1,6 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
1/2 |
1/2 |
|
0,8 |
1,0 |
1,25 |
1,5 |
1,75 |
1/4 |
1/4 |
1 |
0,4 |
0,5 |
0,63 |
0,75 |
0,875 |
1/8 |
1/2 |
|
0,2 |
0,25 |
0,315 |
0,375 |
0,43 |
1/16 |
1/16 |
1 |
0,1 |
0,125 |
0,16 |
0,17 |
0,219 |
1/32 |
1/2 |
|
0,05 |
0,063 |
0,08 |
0,093 |
0,110 |
1/64 |
1/4 |
Подачі починаючи з 0,75 та 0,875 та нижче не є нормальними, тобто не входять ні в арифметичний ряд, ні в геометричний, і тому не розраховуються.
Будуємо структурну сітку привода подач (див. рис. 8.1).
Рисунок 8.1 – Сітка значень подач супорта
Будуємо кінематичну схему привода подач токарно-гвинторізного верстату, виходячи зі структурного графіка величин подач та враховуючи особливості приводу подач (див. рис. 8.2).
Розраховуємо кількість зубівзубчатих коліс передач. Для цього складаємо рівняння кінематичного балансу:
для нарізання різьб:
1об.шпiП1iОГiМГ1iМГ2iП2tХГ=tНР
для ланцюга подач:
1об.шпiП1iОГiМГ1iМГ2iП2mz=s
де iП1,iП2 – постійні передаточні відношення передач;
iОГ – передаточне відношення основноїгрупи;
iМГ1,iМГ2 – передаточні відношення множильних груп.
В обох випадках iОГ=C1tНР
iОГ=C2s
Отже, при визначенні чисел зубів основної грпи слід враховувати константу.група подач для різьби більш відповідальна, то по ній і слід вести розрахунок, приймаючи C1=C2.
Визначимо константу С1. Приймаємо крок ходового гвинта tХГ=12 мм, як у прототипа, передатне відношення відшпінделя до колеса a гітари iП1=1 Передатне відношення гітари iГ=0,25.
Отже, для кожного з коліс основної групи повинна виконуватись умова:
.
Враховуючи це розраховуємо числа зубів коліс основноїгрупи аналогічно методиці, розглянутій в п.7. Приймаємо фактичну суму зубів zi+zj=108. Розрахунки зводимо до таблиці.
Таблиця 8.2 – Числа зубів коліс приводу головного руху
№ п/п |
Пара коліс |
Передатне відношення |
Сума зубів |
Множник |
Фактична cума |
zi / zj |
zi |
zi |
1 |
z3/z4 |
3,2/4 |
7,2 |
15 |
108 |
48/60 |
48 |
60 |
2 |
z5/z6 |
5/4 |
9 |
12 |
108 |
60/48 |
60 |
48 |
3 |
z7/z8 |
6/4 |
10 |
11 |
110 |
66/44 |
66 |
44 |
4 |
z9/z10 |
7/4 |
11 |
10 |
110 |
70/40 |
70 |
40 |
Відповідно до табл. 8.2 та графіка подач розраховуємо число зубів коліс у передачах множильних груп.
Таблиця 8.3 – Числа зубів коліс множильних груп
№ п/п |
Пара коліс |
Передатне відношення |
Сума зубів |
Множник |
Фактична cума |
zi / zj |
zi |
zi |
1 |
z11/z12 |
1/4 |
5 |
22 |
110 |
22/88 |
22 |
88 |
2 |
z13/z14 |
1/1 |
2 |
54 |
10 |
54/54 |
54 |
54 |
3 |
z14/z15 |
1/1 |
2 |
54 |
108 |
54/54 |
54 |
54 |
4 |
z16/z17 |
2/1 |
5 |
22 |
110 |
22/88 |
22 |
88 |
5 |
z18/z19 |
1/2 |
3 |
36 |
108 |
36/72 |
36 |
72 |
6 |
z20/z21 |
1/1 |
2 |
54 |
108 |
54/54 |
54 |
54 |
7 |
z21/z22 |
1/1 |
2 |
54 |
108 |
54/54 |
54 |
54 |
8 |
z23/z24 |
1/2 |
3 |
36 |
108 |
36/72 |
36 |
72 |
При відомих значеннях чисел зубів коліс у передачах остаточно формуємо кінематичну схему коробки подач, беручи при цьому значення чисел зубів постійних передач такими, щоб забезпечувались умови iП1=1, iГ=0,25. при відомих числах зубів коліс коробки подач та передач механізму супорта за прототипом можна розрахувати похибку величини повздовжньої подачі.
За прототип взято токарно-гвинторізний верстат мод. 163.
Рівняння кінематичного балансу для повздовжньої подачі має вигляд:
S=1об.шпiП1iОГiМГ1iМГ2iСУПmz
де iСУП – передаточне відношення механізму супорта;
z – число зубів рейкового колеса (z=12 з прототипа 163);
m – модуль рейкової передачі:
де Р – тягова сила подачі, Н
Р=кПРХ+F=1,152160+1110=3760 Н;
РХ=0,4РZ=0,45,4=2160 Н;
кП=1,15 – коефіцієнт несиметричності прикладання сили подачі,
F – сила тертя в напрямних
F=f(PZ+Q)=0,15(5,4+2,0)=1110 Н
PZ – максимальна сила різання, Н;
Q – вага рухомих частин, Н;
f – коефіцієнт тертя сталі по сталі;
E – модуль пружності сталі;
[q] – допустиме крнтактне напруження, МПа;
- коефіцієнт ширини зуба;
- кут зачеплення евольвентної передачі.
Приймаємо m=4 мм 1,6 мм.
В загальному вигляді рівняння кінематичного балансу має вигляд:
За даним рівнянням визначаємо фактичні значення подач та порівнюємо їх з нормальним рядом.
Визначимо значення мінімальної подачі за РКБ:
.
Аналогічно визначаємо фактичні значення подач за іншими ланцюгами.
Вимогою при проектуванні є максимальна допустима похибка фактичного значення подачі:
Похибку фактичного значення визначаємо за формулою:
,
де sст – стандартне значення подачі;
sф – фактичне значення подачі.
Результати розрахунку похибки подач зводимо до табл. 8.4.
Таблиця 8.4 – Похибки подач
Стандартне значення sст, об-1 |
0,1 |
0,125 |
0,16 |
0,2 |
0,25 |
0,315 |
0,4 |
0,5 |
0,63 |
0,8 |
Фактичне значення sф, об-1 |
0,101 |
0,126 |
0,163 |
0,204 |
0,252 |
0,318 |
0,41 |
0,51 |
0,64 |
0,82 |
Похибка , % |
1,0 |
0,8 |
1,87 |
2,0 |
0,8 |
1,2 |
2,5 |
2,0 |
1,6 |
2,5 |
Продовження табл. 8.4
Стандартне значення nст, об-1 |
1,0 |
1,25 |
1,6 |
2,0 |
2,5 |
3,15 |
4,0 |
Фактичне значення nф, об-1 |
1,01 |
1,27 |
1,62 |
2,02 |
2,54 |
3,21 |
4,06 |
Похибка , % |
1,0 |
1,6 |
1,25 |
1,0 |
1,6 |
1,9 |
1,5 |
Отже, за розрахованими даними з табл. 8.4 видно, що підібрані значення чисел зубів для даної схеми коробки подач забезпечують створення даного ряду частот, який є геометричним рядом частот з показником ступеня φ=1,26. похибка фактичного значення подач не перевищує допустиме значення для даного ряду.
