
- •2.2.6.Визначення чисел зубів групових та постійних передач.
- •2.4.2.Розрахунок привідної передачі.
- •2.6.Геометричний розрахунок зубчастих коліс.
- •2.7.Перевірочний попередній розрахунок валів коробки швидкостей.
- •2.8.Остаточний розрахунок вала.
- •2.9.Превірочний розрахунок підшипників.
- •2.10.Превірочний розрахунок шліцьових з’єднань на напруження зминання.
- •2.11.Перевірочний розрахунок шпонкового з’єднання.
- •2.12.Розрахунок норм точності зубчастого колеса
Вступ
Верстатобудування в Україні – крупна галузь машинобудування. Вона в змозі забезпечити потребу всієї промисловості в метало ріжучому устаткуванні, і від рівня його розвитку залежить успіх всієї промисловості України. Головна задача машинобудування – швидке отримання, результатів від комплексної автоматизації виробництва. Стрижнем цієї роботи повинне стати створення гнучких автоматизованих систем на основі сумісного використовування верстатів з програмним управлінням і промислових роботів, для комплексної обробки широкої номенклатури деталей, а так само виконання ряду складальних операцій забезпечуючи багатоверстатне обслуговування устаткування із зростанням продуктивності праці у декілька разів в порівнянні з роботою на універсальному устаткуванні.
Для метало ріжучого устаткування випускається в даний час, характерне швидке розширення сфери застосування числового програмного управління з використанням мікропроцесорної техніки. Особливе значення придбаває створення гнучких виробничих систем, завдяки яким можна виконувати функції управління технологічними процесами, профілактичної діагностики, здійснювати автоматичне планування і облік завантаження устаткування.
Науково-технічний прогрес викликав бурхливий розвиток галузей народного господарства що вимагається нових машин, механізмів і устаткування для комплексної механізації. Проте в промисловості є кількість морально - застарілих верстатів, замінити які в короткий час не надається можливості.
Одним з шляхів рішення цієї проблеми є модернізація верстата, яка передбачає підвищення їх потужності, швидкості механізації і автоматизації і допоміжного часу.
Модернізація робочого парку забезпечує підвищення продуктивності використовування устаткування якості і точності обробки, автоматизації (потокових ліній) обробки верстатів і т.д.
У міру розвитку промисловості верстатобудування деякі моделі верстатів морально і технічно застарівають. Ці верстати вимагають своєчасної модернізації або повної заміни верстата на сучасний тип.
Щоб визначити, чи ефективна буде модернізація як економічно, так і технологічно, економісти проводять повний розрахунок економічної частини модернізації верстата порівняно з базовою моделлю і дають своє рішення.
Таким чином обновляється устаткування з мінімальними витратами і максимальним прибутком з реалізованої продукції.
Витрати на виготовлення і експлуатацію різноманітного технологічного оснащення складають 20% від собівартості продукції, а вартість і терміни підготовки виробництва в основному визначаються величиною витрат праці і часу на проектування і виготовлення технологічного оснащення. Найбільшу питому вагу в загальній частині техоснастки мають верстатні пристосування, за допомогою яких розв’язуються три основні задачі:
1.Базування оброблювальних деталей на верстатах з вивірянням по перевірочних базах замінюється базуванням без вивіряння, що прискорює процес базування і забезпечує можливість автоматичного отримання необхідних розмірів на набудованих верстатах.
2.Підвищується продуктивність і полегшується умови праці робітників за рахунок механізації і автоматизації пристосувань, а також за рахунок застосування багатомісної, позиційної і безперервної обробки.
3.Розширяються технологічні можливості верстатів, що дозволяє на звичних верстатах одержати велику точність .
Широка механізація і автоматизація пристосувань в умовах дрібносерійного і серійного виробництва стала можливою на базі застосування двох нових принципів в конструювання:
1)Створення переналагоджуваних (групових, універсальних) пристосувань з індивідуальним механізованим приводом;
2)творення універсальних (агрегатованих) силових приводів для послідовного обслуговування ряду спеціальних пристосувань.
Одночасно індивідуальному і дрібносерійному виробництві широке застосування одержує система універсально – збірних пристосувань, заснована на багатократному використовуванні певної сукупності нормалізованих деталей і вузлів, з яких протягом декількох годин комплектуються найрізноманітніші пристосування.
Застосування переналагоджуваних і універсально – збірних пристосувань, а також універсальних приводів різко знижує витрати засобів і часу на підготовку виробництва.
При комплексній автоматизації обробки на верстатах пристосування проектуються з напівавтоматичними, а за наявності завантажувальних пристроїв – з автоматичним циклом роботи. У першому випадку звичайно автоматизується затиск і звільнення оброблюваних деталей (напівавтоматичні лещата, ськальчатий кондуктор і т.п.), в другому – всі операції по завантаженню, затиску відкріпленню і видаленню оброблюваних деталей. У ділильних і поворотних пристосуваннях також автоматизується поворот столу.
Необхідно, проте, відзначити, що групових і автоматизованих конструкцій пристосувань застосовується порівняно мало. Слід всемірно розширити їх проектування і упровадження, а попутно узагальнювати і систематизувати передовий досвід в цій області.
1.Загальна частина
1.1 Призначення верстата мод. 1341
Верстат призначений для свердління, розгортання, нарізання різьби інших та операцій в умовах серійного виробництва. Кількість оборотів шпинделя і подач при зміні позицій револьверної головки перемикаються автоматично легко переналагоджуються командо апаратом, керівником електромагнітними муфтами коробки швидкостей і подач. Коробка швидкостей має чотири багатодискові електромагнітні муфти типа ЕМ-52, за допомогою яких включається одне з чотирьох чисел оборотів шпинделя, що є в кожному з двох діапазонів. Коробка подач має дві електромагнітні муфти типа ЕМ-32, дві муфти і двух вінцевий пересувний зубчастий блок, який забезпечує отримання двох діапазонів подач з чотирма подачами, що автоматично перемикаються, в кожному діапазоні. Вал револьверної головки і жорстко сидячий на ньому барабан командо апарата мають однакове число позицій. На кожні позиції барабана встановлені два кулачки, які керують електромагнітними муфтами, один – коробка швидкостей, іншим – коробка подач. Затиск і подача прутка здійснюється автоматично гідравлічним механізмом. Цанговий або трьохкулачковий патрони, встановлені на передньому кінці шпинделя, приводять в дію гідроциліндром, розташованим на задньому кінці шпинделя. У цанговому патроні із змінними вкладишами обробляється пруток, в трьохкулачковому патроні – штучні заготівки. Прутковий матеріал подається змінними цангами. Без переналагодження можна затискати прутки з відхиленням по діаметру до 2 мм, що дозволяє використовувати матеріал, що не калібрується, і штучні заготівки з відхиленням діаметру до 8 мм. Привід затиску і подачі матеріалу – гідравлічний з електричним управлінням. Механізм затиску і подачі працює від спеціальної насосної установки з окремим електродвигуном. Управління механізмами однорукоятне. Після закінчення розтиску автоматично починається подача прутка. Весь цикл затиску, подачі і розтиску триває 2 -3 сек. Верстат має автоматичне виключення подовжньої подачі по жорсткому упором. До верстата пропонується комплект падаючих цанг і затискних вкладишів для круглих, квадратних і шестигранних прутків, комплект різцедержателів, втулок, ключів і т.д.
Технічна характеристика верстата
Найбільший розмір оброблювального прутка, мм:
круглого 40
шестигранного 35
квадратного 27
Найбільша довжина прутка, мм 3000
Найбільша подача прутка, мм 150
Найбільший діаметр деталі, оброблювальної в патроні, мм 200
Діаметр отвору шпинделя, мм 62
Відстань від торця шпинделя до револьверної головки, мм 82-630
Кількість інструментальних отворів 16
Діаметр інструментальних отворів, мм 30-40
Кількість швидкостей шпинделя 8
Число оборотів шпинделя в хвилину 60-2000
Кількість подач револьверного супорта подачі 3 групи по 4
Подовжня подача револьверного супорта, мм/об 0.05 – 1.6
Кількість поперечних подач револьверного супорта 2 групи по 4
Поперечна подача револьверного супорта, мм/об 0.03 – 0.48
Потужність електродвигуна, кВт 5.5
Габарити верстата, мм 3000х1200х1600
Вага верстата, кг 2200
2.Розрахунково – конструкторська частина
2.1.Кінематичний аналіз коробки швидкостей токарно – револьверного верстата моделі 1341.
2.1.1.Уточнення вихідних даних
Визначаємо мінімальні та максимальні частоти обертання шпинделя на кінематичній схемі
nmin
шп=1440х
х
х
х
=60
nmax
шп=1440х
х
х
х
=2000
Визначаємо знаменник ряду частот обертання шпинделя.
φn=
=
=
(2.1)
lg
φn=
х
lg33.3=
х1.525=0.2
φn=1.6 φст.=1.58
2.1.2.Побудова стандартного ряду.
По нормалі Н11-1 будуємо стандартний ряд частот обертання шпинделя.
n1=60 n5=375
n2=95 n6=600
n3=150 n7=950
n4=236 n8=1500
2.1.3.Визначення кінематичних функцій групових передач.
По кінематичній схемі складаємо рівняння кінематичного балансу ланцюга головного руху.
nшп=1440х
,
гр1 гр2 гр3
Група 1
Rі1=
=
÷
=
х
=1.6≈1.58
(2.2)
Група 2
Rі2=
÷
=
х
=7.9≈
Група 3
Rі3=
÷
=
х
=2.4≈
Отже група 1 – основна «а» з характеристикою х«а»=1
Група 2 – перша перебірна «б» з характеристикою х«б»=4
Група 3 – друга перебірна «в» з характеристикою х«в»=2
2.1.4.Побудова структурної формули.
Коробка швидкостей складається з приводної зубчатої передачі, двох подвійних блоків.
zn=1х2(1)х2(4)х2(2)=8
Перевіряємо структурну формулу на придатність.
Rn=
≤[8]
(2.3)
=6.3≤[8]
Тобто коробка швидкостей буде простої конструкції без переборного механізму.
2.1.6.Визначення передавальних відношень.
Привідна передача
іпр=
=
=
Група «а»
і1=
=
=
і2=
=
=
Група «б»
і3=
=
=
і4=
=
=
Група «в»
і5=
=
=
і6=
=
=
Всі передавальні відношення приводимо до масштабу φn=1.06=5мм. у відповідний ступінь.
2.1.8.Визначення дійсних частот обертання шпинделя.
nшп1=1440х х х х =60
nшп2=1440х х х х =101
nшп3=1440х х х х =149
nшп4=1440х х х х =251
nшп5=1440х х х х =477
nшп6=1440х х х х =804
nшп7=1440х х х х =1187
nшп8=1440х х х х =2000
2.1.9.Визначення дійсних відношень відхилень та порівняння їх з стандартними значеннями.
[δ]=±10(φn-1)%=±10(1.58-1)%=±5.8% (2.4)
δnд=
х100%
(2.5)
δnд1=
х100%=0%
δnд2=
х100%=1%
δnд3=
х100%=-0.6%
δnд4=
х100%=-5.2%
δnд5=
х100%=0.4%
δnд6=
х100%=0.5%
δnд7=
х100%=0.5%
δnд8=
х100%=0%
Усі відхилення увійшли у межі припустимих значень.
2.2.Кінематичний розрахунок коробки швидкостей токарно-револьверного верстата мод. 1341 згідно завдання на модернізацію.
2.2.1.Уточнення вихідних даних.
Визначаємо діапазон регулювання.
Rn=
=
=31.5
(2.6)
Визначаємо знаменник ряду
φn=
=
=
lg
φn=
х
lg31.5=
х1.500=0.1
φn=1.25 φст.=1.26
2.2.2.Побудова стандартного ряду.
По нормалі Н11-1 будуємо стандартний ряд частот обертання шпинделя.
n1=71 n9=450
n2=90 n10=560
n3=112 n11=710
n4=140 n12=900
n5=180 n13=1120
n6=224 n14=1400
n7=280 n15=1800
n8=355 n16=2240
2.2.3.Складання структурної формули.
Розташування групових та постійних передач, кількість валів залишаємо як на базовій моделі. Для отримання zn=16 змінюємо постійну передачу на 2х кінцьовий блок
Структурна формула має вигляд
zn=2х2х2х2
Визначаємо характеристики групових передач
хприв.=Р"а"-1=2-1=1 (2.7)
х"а"=Р"а"(Р"б"-1)=2(2-1)=2 (2.8)
х"б"=Р"а"хР"б"(Р"в"-1)=2х2(2-1)=4 (2.9)
х"в"= Р"а"хР"б"хР"в"(Р"г"-1)=2х2х2(2-1)=8 (2.10)
zn=2(1)х2(2)х2(4)х2(8)
Перевіряємо структурну формулу на придатність
≤[8]
=6.3≤[8]
Тобто коробка швидкостей буде простої конструкції, без переборного механізму.
2.2.6.Визначення чисел зубів групових та постійних передач.
Група "а"
∑z=46+62=108(дивись базову модель)
і1=
=
=
=0.8
z4=
=
=60
Приймаємо z4=60
z3=∑z-z4=108-60=48
і1=
передача змінилась
∑z=60+48=108(дивись базову модель)
і2=
=
=1.25
z6=
=48
Приймаємо z4=48
z5=108-48=60
і2= передача не змінилась
Група "б"
∑z=22+85=107(дивись базову модель)
і3=
=
=
=0.26
z8=
=84.9
Приймаємо z8=85
z7=107-85=22
і3= передача не змінилась
∑z=72+35=107(дивись базову модель)
і4=
=
=1.7
z10=
=39.6
Приймаємо z10=40
z9=107-40=67
і4=
передача змінилась
Група "в"
∑z=23+67=90(дивись базову модель)
і5=
=
=
=0.333
z8=
=67.5
Приймаємо z12=67
z11=90-67=23
і5= передача не змінилась
∑z=41+48=89(дивись базову модель)
і6=
=
=
=0.84
z14=
=48.3
Приймаємо z14=48
z13=89-48=41
і6= передача не змінилась
2.2.7.Визначення дійсних частот обертання шпинделя.
n1=1000х х х =71
n2=1250х х х =88
n3=1000х х х =111
n4=1250х х х =138
n5=1000х х х =176
n6=1250х х х =221
n7=1000х х х =276
n8=1250х х х =345
n9=1000х х х =460
n10=1250х х х =575
n11=1000х х х =718
n12=1250х х х =898
n13=1000х х х =1144
n14=1250х х х =1430
n15=1000х х х =1788
n16=1250х х х =2235
2.2.8.Визначення дійсних відносних відхилень та порівняння з припустимими значеннями.
[δ]=±10(φn-1)%=±10(1.26-1)%=±2.6%
δnд=
х100%
δnд1=
х100%=0%
δnд2=
х100%=-2.2%
δnд3=
х100%=-0.8%
δnд4=
х100%=-1.4%
δnд5=
х100%=-2.2%
δnд6=
х100%=-1.3%
δnд7=
х100%=-1.4%
δnд8=
х100%=-2.8%
δnд9=
х100%=2.2%
δnд10=
х100%=2.6%
δnд11=
х100%=1.1%
δnд12=
х100%=-0.2%
δnд13=
х100%=2.1%
δnд14=
х100%=2.1%
δnд15=
х100%=-0.6%
δnд16=
х100%=-0.2%
Усі відхилення увійшли у межі припустимих значень, окрім δnд8.
2.3.Визначення потужності та вибір електродвигуна.
Вибір розрахункової обробки
Діаметр оброблювальної заготівки
D=5Dпр.max,мм - для ТРПП
D=5х40=200 мм
Вид обробки – зовнішнє поздовжнє чорнове точіння прохідним різцем φ=45°
Матеріал заготівки і ріжучої частини інструмента
Заготівка – мідні сплави, НВ 100-140
Інструмент – Р6М5
Визначення розрахункових режимів різання:
t – глибина різання
t=(0.6…0.8)
,
мм – для ТРПП
(2.11)
(Розрахункове значення t округлюється з точністю до 0.5 мм)
t=(0.6…0.8)
=3.5…4.6
мм
Приймаємо t=3.5 мм
Визначаємо подачу:
S=(0.2…0.3) -0.3, мм/об (2.12)
S=(0.2…0.3) =0.8…1.4 мм/об
Корегуємо подачу по паспорту верстату, приймаємо S=0.8 мм/об
Визначаємо швидкість різання:
V=
х
Kv,
м/хв.
(2.13)
Середнє значення стійкості для токарних прохідних різців – Тср=60 хв
KV – загальний поправочний коефіцієнт на швидкість різання
KV=KMV х Knv х KUV (2.14)
KMV – 1 (матеріал заготівки і його механічні характеристики)
Knv – 0.9 (для пруткових заготівок)
KUV – 0.95 (при заміні Р18 на Р6М5)
KV=1х0.9х0.95=0.855
Cv=182 [ ]
m=0.23
xv=0.12
yv=0.50
V=
х0.855=58
м/хв.
Визначаємо частоту обертання шпинделя:
n=
,
(2.15)
n=
=92
Корегуємо по графіку верстата:
nст=90
Визначаємо дійсну швидкість:
Vд=
,
м/хв.
(2.16)
Vд=
=56
м/хв.
Визначаємо тангенціальну силу різання.
Pz=9.81х
Ср х
х
х
х
Кр,
Н
(2.17)
Кр=1
Значення коефіцієнта Ср і показників степені хр,ур,nр.
Ср=55 [ ]
хр=1.0
ур=0.65
nр=0
Pz=9.81х55х
х
х
х1=2100
Н
Визначення потрібної потужності електродвигуна:
Nпотр.=
,
кВт
(2.18)
К1 – коефіцієнт, враховуючий додаткові затрати потужності на подачу супорта К1=1.03…1.04
К2 – коефіцієнт, враховуючий можливість короткочасних перевантажень ел.дв. К2=1…1.3
ηгл – к.п.д. ланцюга головного руху (по кінематичній схемі)
ηгл=ηприв.перед
х
х
х
(2.19)
(x,y,z –кількість муфт, передач, підшипників)
x=1
y=3
z=9
ηгл=0.98.х
х
х
=0.88
Nпотр.=
=2.29
кВт
Приймаємо двигун 4А132S/6У3 [ ]
n=710/970
N=2.4 кВт/2.6 кВт
2.4.Розрахунок привідної передачі
Привідна передача зв’язує вал електродвигуна з першим валом коробки швидкостей.
2.4.1.Кінематичний розрахунок привідної передачі
n1=1000
nел.дв.=710
іпр=
=
=1.4
(2.20)
∑z=31+49=80 (дивись базову модель)
іпр=
z2=
=
=33.3
(2.21)
Приймаємо z2=33
z1=80-33=47
іпр=
передача змінилась
n1=710х =1011
Визначаємо відхилення розрахункового значення:
δnд= х100% (2.22)
δnд1=
х100%=1.1%
На таку кількість відсотків змінюються усі відхилення на шпинделі, але вони не виходять за межі припустимих значень.