3.4.3 Кинематические схемы и кинематические расчеты оборудования,

используемого при изготовлении детали

В настоящем разделе расчетно-пояснительной записки курсового проекта приводятся кинематические схемы и описание работы станков по представленной схеме для каждого из них, а также производятся кинематические расчеты основных узлов станка. На рисунке 2 представлена в качестве примера кинематическая схема фрезерно-обрезного станка Ц3Д-7Ф с необходимыми обозначениями элементов и данных для их расчетов.

В кинематических расчетах необходимо определить основные скоростные и мощностные показатели станка: скорость резания, скорость подачи, частоту вращения инструмента, мощность, затрачиваемую на резание и подачу заготовки в зону резания. Полученные данные необходимо сравнить с данными технической характеристики станка на правильность выполненных расчетов.

Для выполнения кинематических расчетов на схеме должны быть указаны характеристики двигателей (мощность, частота вращения), параметры передач (число зубьев на звездочках и зубчатых колесах, число заходов червяка, диапазон регулирования вариатора, передаточное число редуктора, диаметры шкивов, вальцов, режущего инструмент и пр.)

В зависимости от конструкции режущего инструмента и станка, скорость резания для основных механизмов определяется по двум формулам, V, м/с:

- для механизмов с вращательным движением режущего инструмента:

V = π *Dn / (60*1000) (1)

- для механизмов с возвратно-поступательным перемещением режущего инструмента:

V_ср = 2Н*n / 60 = 4Rn / 60 (2)

где Н – ход пильной рамки (суппорта станка), м; R – радиус кривошипа, м; n – частота вращения коленчатого вала, мин^-1.

Диаметр режущего инструмента определяется расчетами из заданных параметров обрабатываемой заготовки или из паспортных данных станка. Величина хода пильной рамки (суппорта станка) или радиус приводятся в технической характеристике станка.

Частота вращения находится кинематическим расчетом. Причем, необходимо учитывать общее передаточное число (отношение) в передаточном механизме, U:

n = n_дв / U (3)

где – U передаточное число (отношение) всех передач от двигателя до вала режущего инструмента или кривошипа. Передаточное число (отношение) рассчитывается по параметрам кинематической схемы.

Рисунок 2 – Кинематическая схема обрезного станка Ц3Д-7Ф

3.4.4 Примеры выполнения кинематических расчетов для схем,

представленные в настоящих методических указаниях

Механизм резания (рисунок 3а) состоит из двигателя 1, шкивов 2 и 4, клиноременной передачи 3 и ножевого вала 5. Необходимо определить скорость резания и к.п.д. механизма. Диаметры шкивов D₁ = 150 мм; D₂ = 100 мм; диаметр окружности резания D_н = 150 мм; частота вращения электродвигателя

n = 3000 мин^-1 ; частота вращения ножевого вала 5 – n.

Определяется: n = n_дв * U;

U = U_р = D₁ / D₂ = 150/100 = 1,5

n = 3000* 1,5 = 4500

V = π*D*n / 60*1000 = (3,14*150*4500) / (60*1000) = 35,3

Коэффициент полезного действия механизма резания:

ή_мех.р. = ή_р.п.* ή_п. = 0,96*0,99 = 0,95

Значения к.п.д. основных кинематических элементов представлены таблицей 2.

Мощность на ножевом валу, N, кВт:

N_рез = N_дв.* ή_мех.р.= 4,5*0,95 = 4,27 (4)

Механизм подачи конвейерного типа состоит из электродвигателя 1, вариатора 2 с диапазоном регулирования 1…16; редуктора с передаточным числом U_р = 10 и

цепного подающего конвейера 4 (рисунок 3б).

Представленный механизм позволяет обеспечить бесступенчатое регулирования скорости подачи, V_s, м/мин, в диапазоне от V_min до V_max за счет изменения передаточного числа вариатора от 1до 16.

Vs_min = (z * t * n_min) / 1000 (5)

Vs_max = (z * t * n_max) / 1000 (6)

Частота вращения приводной звездочки определяется:

n_min = n_дв / U_max (7)

n_max= n_дв / U_min (8)

где n_дв = 1440 мин^-1 – частота вращения двигателя; U_min и U_max - минимальное и максимальное передаточное число механизма подачи.

U_max = Uв_max * U_р = 14*10 = 140 (9)

U_min = Uв_min * U_р = 1*10 = 10 (10)

Соответственно: n_min = 1400 / 140 = 10 (11)

n_max= 1400 / 10 = 140 (12)

Следовательно: Vs_min = (12*25,4*10) / 1000 = 3,04 (13)

Vs_max = (12*25,4*140) / 1000 = 42,7 (14)

Коэффициент полезного действия механизма подачи:

ή_мех.п. = ή_в.* ή_р * ή_п. = 0,85*0,9*0,99 = 0,76 (15)

где - ή_в. – к.п.д. вариатора, ή_р - цилиндрического редуктора, ή_п. – подшипников качения соответственно (таблица 2).

Таблица 2 - коэффициент полезного действия элементов кинематических цепей

Наименование элементов	Численное значение к.п.д.
1	2
Передачи: Плоскоременная Клиноременная Цепная роликовой цепью Зубчатая цилиндрическая Зубчатая коническая Червячная Фрикционная Пара подшипников: Качения Скольжения Вариаторы Редуктор цилиндрический Редуктор конический Редуктор червячный	0,97 0,96 0,96 0,98 0,97 0,3 …0,5 0,7 …0,85 0,99 0,93 0,8 … 0,9 0,85 …0,95 0,8 … 0,9 0,7 … 0,8

Рисунок 3 – Кинематические схемы: а – механизма резания; б – механизма подачи

Мощность привода механизма подачи можно определить:

N_дв = (ΣW * Vs) / (60*1000)* ή_мех.п.

(16)

где ΣW – суммарное сопротивление подаче, определяемое расчетами.