33. Тяговые устройства мет. Станков. Конструктивное оформление и расчет передач винт-гайка качения (расчет на прочность)

«+»

- высокий КПД 0,95…0,98;

- беззазорное соединение:

- малый крутящий момент;

- возможность перемещения с малой скоростью;

- min износ.

«–»

- отсутствие самоторможения;

- высокая стоимость;

- сложность изготовления;

- чувствительна к загрязнениям.

Особенность конструкции: промежуточные элементы тела качения в виде шарика.

Расчёт на статическую прочность:

; ;

Способы регулирования зазора:

- Основным смещением полугаек

- Угловым смещением полугаек

- Подбором диаметров шариков

- Смещение витков на ΔP и подборов диаметров шариков

Материал:

Винт – сталь 8ХФ, закалка ТВЧ на глубину 1,5-2мм, HRC 58-62мкм;

Гайка –Сталь 9ХС, ШХ15

34. Расчёт передач винт-гайка качения на устойчивость.

Расчёт винта на устойчивость по критической осевой силе. Если достаточно длинный винт работает на сжатие, его проверяют на устойчивость при наибольшем тяговом усилии Q_max, принимаемом за критическую силу. С учётом того, что момент инерции сечения винта I определяют не для минимального его диаметра, а условного d_o, получают приближённую зависимость

где E-модуль упругости материала винта; I-момент инерции сечения винта; μ-коэфф. зависящий от характера заделки концов винта (если оба конца винта защемлены, μ принимают равным 0,5; при одном защемлённом конце и размещении второго на шарнирной опоре, имеющей возможность смещаться в осевом направлении, μ=0,707; при обеих шарнирных опорах μ=1; при одном защемлённом конце и втором свободном μ=2; -наибольшее расстояние между гайкой и опорой винта.

С учётом коэффициента запаса устойчивости k_y, примаемого для аередач винт-гайка качения, равным 3, по зависимости (1) определяют номинальный диаметр винта d_o, при котором он не теряет устойчивости:

Расчёт винта на устойчивость по критической частоте вращения.

В моменты быстрых перемещений рабочего органа станка, когда винт вращается с высокой частотой, центробежные силы могут вызвать потерю его устойчивости, что проявляется в наступлении вибраций. Критическая частота вращения винта (об/мин)

где d-внутренний диаметр резьбы винта, мм; -коэфф., зависящий от способа заделки винта (если один конец винта заделан жёстко, второй, свободный, принимают равным 0,7; в случае обоих опорных концов =2,2; если один заделан жёстко, другой опорный, =3,4; когда оба конца заделаны жёстко, =4,9); k=0,5…0,8–коэфф. запаса; –расстояние между опорами винта, мм.

35. Расчёт передач винт-гайка качения на жёсткость и долговечность.

На долговечность:

L_h=L_m/60n_m=16666n_m(c/F_m)³

с-динамическая грузоподъёмность

n_m-эквивалентная частота вращ. ходового. винта

F_m–эквивалентная нагрузка.

На жёсткость:

Необходимый диаметр ходового винта d_o можно определить из условия обеспечения жёсткости привода, которая связана с жёсткостью шарико-винтового механизма j_m, винта j_B и его опор j_o:

Осевая жёсткость привода оказывает влияние на возможность возникновения его резонансных колебаний. Чтобы не допустить резонансного режима, собственную частоту колебаний механической части привода импульсов, вырабатываемых системой измерения перемещений. Для крупных станков для средних и малых Исходя из допустимой частоты колебаний механической части привода , определяют его требуемую жёсткость (Н/мкм):

где m–масса узлов механической части привода (ходового винта, исполнительного узла и установленных на нём приспособления, заготовки), кг.

Жёсткость шарико-винтового механизма с предварительным натягом и возвратом шариков через вкладыши при r₁/ r₂=0,96

где =0,3…0,5–коэфф., учитывающий погрешности изготовления гайки, а также деформации в винтовом механизме и во всех его стыках: d_o и р –в мм.

Наименьшая жёсткость ходового винта зависит от способа установки его на опорах. При одностороннем закреплении, а также в случае, когда один конц винта защемлён, а второй размещён на шарнирной опоре,

где - наибольшее расстояние от опоры винта до середины шариковой гайки; d_o и –в м, Е–в МПа, j_B-Н/м.

Минимальная жёсткость ходового винта с обоими защемлёнными концами (Н/м)

Приближённое значение жёсткости опор винта (Н/мкм)

где -соответственно для радиально-упорных, шариковых и роликовых упорных подшипников; d_o–в мм.

По зависимости (1) определяют диаметр ходового винта, гарантирующий заданную осевую жёсткость привода подач.

36. Базовые детали станков. Назначение. Классификация и основные требования. К базовым деталям металлорежущих стан­ков относят станины, суппорты, столы, планшайбы, кон­соли, салазки, ползуны, револьверные головки и т. п. Объединяет эти детали то, что они являются элементами несущей системы, через которые происходит замыкание сил, возникающих между инструментом и заготовкой при резании. На долю базовых деталей приходится 80—85 % массы станка. Эти детали выполняются обычно в виде отливок из серых чугунов. Широкое применение чугунов объясняется их высокой технологичностью, зна­чительной износостойкостью и хорошими демпфирующими свойствами, которые обеспечиваются его структурой, представляющей сочетание металлической основы и гра­фитовых включений.

Р ис. 1. Станины (а), столы (б) и планшайбы (в)

В оправданных случаях станины делают сварными из листовой стали СтЗ и Ст4, а иногда даже железобетон­ными.

Большинство станин представляют собой конструк­цию коробчатой формы, которая обеспечивает оптималь­ные сочетания массы, жесткости и виброустойчивости. Повышению жесткости и виброустойчивости способ­ствует также наличие ребер и перегородок в конструк­ции станин и прочих корпусных деталей. В отдельных случаях для повышения виброустойчивости внутренние замкнутые полости станин оставляют после литья запол­ненными стержневой смесью (рис. 1, а). В то же время

в боковых стенках станин приходится выполнять окна и проемы для отвода стружки, доступа к размещенным во внутренних полостях бакам СОТС, элементам гидро­привода и аппаратуры управления.

Станины и закрепленные на них детали неподвижны, а столы, планшайбы и суппорты, несущие на себе заго­товки либо инструменты, совершают исполнительные дви­жения. Траектория этих движений в значительной сте­пени определяет форму движущихся корпусных деталей. В сверлильных, расточных, шлифовальных, фрезерных и строгальных станках столы, совершающие прямолиней­ные перемещения, имеют прямоугольную форму. У кару­сельных, зубофрезерных, некоторых плоскошлифоваль­ных станков планшайбы (столы) осуществляют враща­тельное движение и имеют форму диска (рис 1 б, в).

На поверхностях столов и планшайб выполняют спе­циальные Т-образные пазы, используемые для установки и закрепления заготовок и приспособлений специальными болтами. У столов с прямолинейной траекторией пере­мещения Т-образные пазы делают параллельными или перпендикулярными этой траектории. У вращающихся планшайб эти пазы обычно радиальные либо круглые. Токарные, карусельные, зубофрезерные и строгальные станки имеют суппорты для закрепления инструментов и сообщения им исполнительных движений. Суппорты оборудуют резцедержателями, специальными патронами и револьверными головками с комбинированными резце­держателями, в которых закрепляются инструменты и инструментальные блоки.