- •Ю.Н. Гондин, в.А. Колюнов, б.В. Устинов
- •Содержание
- •Опорный конспект лекций
- •1. Основные этапы конструирования станков
- •2. Определение основных технических характеристик станка
- •2.1. Определение предельных значений частот вращения шпинделя и предельных значений подач
- •Скорости резания, допускаемые станками и инструментом, в м/мин
- •Значения Rs и zs
- •2.2. Предварительное определение мощности электродвигателя
- •3. Разработка кинематической схемы
- •3.1. Выбор типа привода
- •3.2. Компоновка привода главного движения
- •3.3. Выбор типа последней передачи
- •Рекомендуемые значения окружных скоростей
- •3.4. Кинематические расчеты коробок скоростей
- •3.4.1. Множительные структуры коробок скоростей
- •Тогда передаточное отношение передач, согласно графику, будет
- •Ряды предпочтительных чисел коробок скоростей
- •Структуры коробок скоростей в зависимости от количества скоростей в приводе
- •3.4.2. Коробки скоростей с бесступенчатым регулированием
- •3.4.3. Коробки скоростей со сложенной структурой
- •Со сложенной структурой
- •3.4.4. Особые множительные структуры
- •Характеристиками передач
- •Частоты вращения вала электродвигателя при и
- •3.5. Особенности кинематического расчета коробок подач
- •И график частот вращения (б)
- •4. Компоновки станков
- •Консольного (I) и бесконсольного (II) фрезерных станков:
- •4.1. Структурный анализ базовых компоновок
- •Компоновке узлов токарного станка
- •Ограничивающих условий
- •4.2. Установление и фиксация взаимосвязи отправных позиций проекта общего вида станка
- •5. Шпиндельные узлы станков
- •5.1. Конструкции шпиндельных узлов на подшипниках качения
- •Основные типы концов шпинделей
- •Точность и быстроходность шпиндельных узлов на разных опорах
- •Границы применимости различных методов смазывания
- •Рекомендуемые для шпинделей марки стали и методы упрочнения
- •Коническом двухрядном в передней опоре
- •В передней опоре
- •Рекомендуемые классы точности подшипников качения для шпинделей станков
- •5.2. Конструкции шпиндельных узлов на подшипниках скольжения
- •Масляными клиньями
- •Рекомендуемые для шпинделей с опорами на подшипниках жидкостного трения марки стали и методы упрочнения
- •5.3. Алгоритм проектирования шпиндельного узла
- •Допустимые значения температуры нагрева наружного кольца подшипника качения в с
- •Выбор типа опор в зависимости от основных параметров шпиндельного узла
- •Приводные элементы шпиндельных узлов в зависимости от класса точности станка
- •6. Проектирование привода главного движения станка
- •С трехступенчатой коробкой скоростей
- •(С прямозубыми передачами)
- •6.1. Устройства для соединения вала двигателя с первым валом коробок скоростей
- •Материал шкивов
- •Геометрические параметры зубчатых ремней
- •Ширина ремня в зависимости от модуля
- •6.2. Передачи зацеплением
- •Характеристика зубчатых колес
- •6.3. Валы
- •Рекомендуемые для силовых зубчатых колес (цилиндрических и конических) марки стали и методы упрочнения
- •Требования к твердости валов и рекомендуемые марки стали и методы упрочнения
- •6.4. Специфика расчета передач коробок скоростей
- •На шпинделе от частоты вращения n
- •Здесь DиDсвыражены в метрах, аС1– в килограммах.
- •6.5. Механизмы переключения коробок скоростей
- •7. Базовые детали и направляющие
- •7.1. Конструктивные формы базовых деталей и материалы
- •7.2. Расчет базовых деталей
- •Значения коэффициентов k1 и k2 в зависимости от расположения перегородок в станине
- •7.3. Конструкция направляющих станков и их расчет
- •Конструктивные схемы направляющих
- •8. Фундаменты станков
- •Факторы, определяющие выбор способа установки станков, обеспечивающего их нормальную работоспособность
- •8.1. Рекомендации по установке станков нормальной точности на фундаменты
- •Высота фундаментов под металлорежущие станки нормальной точности массой до 30 т (сНиП II-б.7-70)
- •8.2. Расчеты фундаментов
- •Характеристики прочности и жесткости грунтов
- •9. Контроль знаний Контрольные вопросы
- •Задачи к экзаменационным билетам
- •Глоссарий
- •Список литературы
Геометрические параметры зубчатых ремней
Модуль ремня m, мм |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 | |
Шаг ремня tр, мм,tр =m |
6,283 |
9,425 |
12,566 |
15,708 |
21,991 |
31,416 | |
Общая толщина ремня Н, мм |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
11 | |
Высота зуба h, мм, h = 0,6m |
1,2 |
1,8 |
2,4 |
3,0 |
4,2 |
6,0 | |
Наименьшая толщина зуба S, мм, S = m |
2 |
3 |
4 |
5 |
7 |
10 | |
Угол профиля зуба 2 |
50 | ||||||
Тип троса |
1 х 7 |
1 х 21 | |||||
Диаметр троса dтр, мм |
0,36 |
0,65 | |||||
Шаг троса Ттр, мм |
1,2…1,4 | ||||||
Расстояние от оси троса до впадины ремня , мм |
0,6 |
1,3 |
Ремни широкого применения изготавливают из армированного металлическим тросом неопрена; значительно реже используют пластмассу полиуретан. Наличие жесткого и прочного каркаса (он выполнен из спирального навитого по длине ремня металлического троса, несущего рабочую нагрузку) практически гарантирует неизменяемость шага ремня. Для повышения износостойкости зубья ремня покрывают тканым нейлоном. Если ремни малого модуля предназначены для использования в кинематических механизмах станков и приборов, то их каркас изготавливают из стекловолокна или полиамидного шнура.
Упругие свойства зубчатых ремней характеризуются коэффициентами податливости их каркаса и зубьев. Значения ширины b, числа зубьев zp и длины ремня Lр нормализованы и приведены в табл. 6.3 и табл. 6.4.
Таблица 6.4
Ширина ремня в зависимости от модуля
Модуль ремня m, мм |
Ширина ремня b, мм | ||||||||||
8 |
10 |
12,5 |
16 |
20 |
25 |
32 |
40 |
50 |
63 |
80 | |
2 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
Угол впадины зуба шкива соответствует углу профиля зуба ремня. Однако для улучшения условий работы ремня часто угол впадины шкива в силовых передачах уменьшают, а в кинематических – увеличивают, но не более, чем на 2. Для снижения концентрации давления по высоте зубьев ремня головки зубьев шкива скругляют радиусом rг = 0,35m. Для устранения сбегания ремня со шкива на последнем устанавливают боковые фланцы.
Основным критерием работоспособности передач зубчатым ремнем является усталостная прочность зубьев ремня, испытывающих в основном два вида деформаций: сдвиг и смятие.
При работе передачи в диапазоне относительно невысокой частоты вращения (до 1000 мин-1) и u ≥ 2, чтобы сохранить ее работоспособность, необходимо обеспечить правильное зацепление, в свою очередь зависящее от предельно допустимой величины тангенциального смещения зуба ремня, входящего в зацепление со шкивом. К факторам, влияющим на долговечность зубчатого ремня, следует в первую очередь отнести: прочность резины и ее крепления к каркасу, геометрические характеристики зубьев ремня и шкива, цикличность напряжений и максимальную рабочую нагрузку, передаваемую ремнем.
Такого рода передачи гибкой связью нашли применение в токарных, сверлильных, расточных, шлифовальных, фрезерных и др. станках.
Муфты
В качестве присоединительных элементов в коробках скоростей станков чаще всего применяются муфты жесткие неподвижные втулочные (ГОСТ 24246-80) и муфты упругие компенсирующие (со звездочкой, втулочно-пальцевые).
При выборе типоразмера муфты исходным обычно является максимальный крутящий момент. Для оценочных расчетов этот момент можно определить умножением номинального крутящего момента приводного двигателя на коэффициент режима его работы, учитывающий вид двигателя, вид рабочей машины и величину разгоняемых масс. Для металлорежущих станков значение коэффициента режима равно 1,252,5.
Муфты втулочные предназначены для жесткого соединения соосных цилиндрических валов при передаче крутящего момента от 1 до 12500 Н∙м без смягчения динамических нагрузок и ограничения частоты вращения.
Муфты изготавливают в четырех исполнениях:
1 – с цилиндрическим посадочным отверстием и штифтами по ГОСТ 3129-70;
2 – с цилиндрическим посадочным отверстием и шпоночным пазом по ГОСТ 23360-78;
3 – с цилиндрическим посадочным отверстием и шпоночным пазом по ГОСТ 24071-80;
4 – с шлицевым посадочным отверстием по ГОСТ 1139-80.
Допускается применение муфт в исполнении 1 с цилиндрическими штифтами по ГОСТ 3128-70.
Материал втулок – сталь 45 по ГОСТ 1050-88.
Конструкция муфт втулочных приведена на рис. 6.6.
Исполнение 1 Исполнение 2
Исполнение 3 Исполнение 4
Рис. 6.6. Муфты втулочные:
1– втулка;2– штифт по ГОСТ 3129-70;3– винт по ГОСТ 1476-93;
4– кольцо по ГОСТ 2833-77;5– шпонка по ГОСТ 23360-78;
6– шпонка по ГОСТ 24071-80
Муфты упругие со звездочкой (ГОСТ Р 50894-96) применяются для соединения соосных цилиндрических валов при передаче крутящего момента от 2,5 до 400 Н∙м и уменьшения динамических нагрузок.
Полумуфты рекомендуется изготавливать из стали с пределом прочности при разрыве не менее 220 МПа. Звездочки – из резины с пределом прочности при разрыве не менее 10 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 10 МПа. Конструкция муфты представлена на рис. 6.7.
Муфты упругие втулочно-пальцевые (ГОСТ 21424-93) предназначены для соединения соосных валов при передаче крутящего момента от 6,3 до 16000 Н∙м и уменьшения динамических нагрузок. Полумуфты должны изготавливаться из чугуна марки СЧ20 по ГОСТ 1412-85. Материал пальцев – сталь 45 по ГОСТ 1050-88. Материал распорных втулок – сталь 3 по ГОСТ 380-88. Упругие втулки изготавливаются из резины. Конструкция муфты представлены на рис. 6.8.
Рис. 6.7. Муфта упругая со звездочкой:
1– полумуфта;2– звездочка
Рис. 6.8. Муфта упругая втулочно-пальцевая:
1– полумуфта;2– палец;3– втулка распорная;4– втулка упругая