3 Построение диаграммы сил и механической характеристики

Наибольшая сила подачи стола:

F_max = 10000 Н.

Сила трения в шарико-винтовой паре:

η_швп = 0,95.

F_tv^’ = F_max ∙ (1 - η_швп ) = 10000 ∙ (1 – 0,95) = 500 Н.

Масса консоли:

M_ст = 0,4· M,

M_ст = 0,4·7330 = 2932 кг.

Назначаем путь, на котором будет разгоняться стол:

S_p = 3 мм.

Время разгона на пути Sp до скорости быстрого хода:

При этом стол будет двигаться с ускорением:

Ускорение:

Сила, необходимая для ускорения

F_d = 2· M_ст = 2 · 1,157 · 2932 = 6,787 · 10³ Н.

Время торможения со скорости быстрого хода:

t_t = t_p = 0,072 с.

Время торможения со скорости быстрого хода до рабочей подачи:

,

где - скорость подачи быстрого хода, мм/с

где - скорость рабочей подачи, мм/с

,

Тогда время торможения со скорости быстрого хода до рабочей подачи равен

Путь, проходимый фрезой до полного врезания:

S_вх =55+23,8= 78,8 мм.

Путь, проходимый фрезой на полном врезании:

S_rabmax = 550- 78,8 – 23,8 = 447,4 мм.

Найдем среднеквадратичную силу для оценки нагрева двигателя в дальнейшем.

Расчет сил на каждом участке.

В таблице 2 приведены режимы работы привода подачи.

Таблица 2 – Режимы работы привода подачи станка 6904ВМФ2

№ п.п.	Участок	Режим работы
1	0-1	Разгон до скорости быстрого хода
2	1-2	Движение на скорости быстрого хода
3	2-3	Торможение со скорости рабочего хода
4	3-4	Движение на скорости рабочего хода

Продолжение таблицы 2

5	4-5	Движение фрезы на скорости рабочего хода до полного врезания
6	5-6	Движение фрезы на скорости рабочего хода на полном врезании
7	6-7	Движение фрезы на скорости рабочего хода до полного выхода из детали
8	7-8	Торможение со скорости рабочего хода
9	8-9	Разгон до скорости быстрого хода
10	9-10	Движение на скорости быстрого хода
11	10-11	Торможение со скорости быстрого хода

Таблица 3 – Таблица сил на каждом участке

№ участка	Сила на каждом участке F∑i, Н		Время на каждом участке △ti, с
	формула	значение	формула	значение
1 (0-1)	F0-1 = Fd + Ftv’	7,287 · 103	t0-1 = tp	0,072
2 (1-2)	F1-2 = Ftv’	500		0,612
3 (2-3)	F2-3 = -Fd + Ftv’	-6,287·103	t2-3 = tраб	0,0712
4 (3-4)	F3-4 = Ftv’	500		1,13
5 (4-5)	F4-5 = Ftv’+ P0	7,083 · 103		26,894
6 (5-6)	F5-6 = Ftv’+P0	1,037 · 104		594,596
7 (6-7)	F6-7 = Ftv’+ P0	3,791 · 103		26,894
8 (7-8)	F7-8 = -Fd + Ftv’	-6,287·103		0,00077
9 (8-9)	F8-9 = -Fd -Ftv’	-7,287 · 103		0,072
10 (9-10)	F9-10 = - Ftv’	-500		7,488

Продолжение таблицы 3

11 (10-11)	F10-11 = Fd - Ftv’	6,287·103		0,072
Сумма:				657,9

По данным таблицы 4 найдем среднеквадратичную силу, равную

где t_ц - время цикла, равное:

t_ц = t_0-1 + t_1-2 + t_2-3 + t_3-4 + t_4-5 + t_5-6 + t_6-7 + t_7-8 + t_8-9 + t_9-10 + t_10-11 + t_mo,

t_ц = 0,072+ 0,612+ 0,0712+ 1,13+ 26,894+ 594,596+ 26,894+ 6,168 + 0,00077+ 0,072+ 7,488+0,072+ 60 = 717,9 с,

Рисунок 4 – График зависимости скорости от перемещения

Рисунок 5 – Диаграммы скоростей и сил

Рисунок 6 - График зависимости скорости от силы

4 Выбор параметров винта и определение передаточного числа

Нам необходима динамическая грузоподъемность винта, удовлетворяющая наибольшей силе подачи стола. При этом винт должен выдерживать максимальную нагрузку. По этим условиям предварительно выбираем винты диаметром d₁ = 25 мм и d₂ = 32 мм.

Выбирали винты по динамической грузоподъемности, их характеристики:

1. Диаметр винта: d₁ = 25 мм.

Шаг винта: τ = 10 мм.

Жесткость винта: G = 420 Н/мкМ.

Момент холостого хода: М_хх = 0,2 Н·м.

2. Диаметр винта: d₁ = 32 мм.

Шаг винта: τ = 5 мм.

Жесткость винта: G = 590 Н/мкМ.

Момент холостого хода: М_хх = 0,4 Н·м.

Частота вращения двигателя, соответствующая скорости быстрого хода

Угловая скорость рассчитывается по формуле

Передаточное отношение винт-гайки

Скорость при большей мощности равна скорости максимальной подачи V_max=S_bx=5000 мм/мин.

Найдем момент инерции винта

,

где m_v – масса винта, кг.

,

где L_v – длина винта, принимается 1,5 от длины перемещения стола.

L_v = 1,5 · 630 = 945 мм,

ρ_ст = 7800 кг/м³,

Номинальный момент двигателя при КПД двигателя η_дв = 0,9

Скорость двигателя подачи при скорости быстрого хода

Скорость двигателя подачи при рабочей скорости