Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Расчёт и конструирование привода главного движения станка

Выбор структуры привода

Приводы металлорежущих станков предназначены для осуществления рабочих, вспомогательных и установочных перемещений инструмента и заготовки. В нашем случае – это привод вертикального шпинделя.

Применительно к вертикально-фрезерному станку целесообразно использовать передачу от электродвигателя к коробке скоростей при помощь клиновой передачи. Это оправдано тем, что станок передаёт небольшие величины крутящих моментов, и поэтому не требует других, дорогих и более сложных способов передачи крутящих моментов.

Однако в данном случае на станке применяется передача крутящего момента от вала электродвигателя к валу I при помощь упругой муфты 1 (рис. 1).

Выбор электродвигателя

Анализ гаммы станков показывает, что на станках этой группы наиболее широко используются электродвигатели малой и средней мощности. Мощностной диапазон колеблется от 2,2 до 5,5 кВт. Практика показывает, что применение таких типов двигателей наиболее экономически выгодно. Они обеспечивают достаточный диапазон чисел оборотов шпинделя, в среднем от 50 до 2000 об/мин. Используя эти данные на данном станке выбран электродвигатель марки АО2-51-4С2 мощностью 7,5 кВт.

Коробка скоростей консольно-фрезерного станка

После того как произведён выбор электродвигателя, определены основные технические характеристики станка, необходимо рассмотреть принципиальную схему привода главного движения. Привод главного движения станка обеспечивает z = 18 скоростных ступеней. Рассмотрим кинематическую схему привода главного движения.

От электродвигателя мощностью 7,5 кВт движение через упругую муфту 1 передаётся на вал I коробки скоростей. От вала I через зубчатые колёса 3-6 движение передаётся на вал II, а от него через тройной подвижный блок шестерён 3-4-5 вращение передаётся на вал III с зубчатыми колёсами 7, 8, 9, 13, 14. От вала III движение передаётся на тройной подвижный блок шестерён 10-11-12 вала IV, а затем через двойной подвижный блок шестерён 15-17 вращение передаётся на горизонтальный шпиндель V.

Вал вертикального шпинделя VII получает вращение от вала V через коническую передачу 19-20 и цилиндрическую пару 21-22.

Различные положения блоков шестерён 3-4-5, 10-11-12 и 15-17 позволяют сообщить горизонтальному и вертикальному шпинделям 18 различных скоростей.

Построение графика чисел оборотов

Имея значения nmax, nmin, z и знаменатель ряда φ, определяем промежуточные значения частот вращения шпинделя [2].

где z – число скоростных ступеней,

Nmax и Nmin – соответственно максимальное и минимальное число оборотов шпинделя.

Согласно формуле 1

 

=1.26

Рис. 1. График чисел оборотов шпинделя.

Определение кпд привода главного движения

Оценка КПД кинематической цепи коробки скоростей определяется как произведение КПД промежуточных кинематических пар [1].

η = η1а * η2б * η3в * ηnm, (2)

где η1…ηn - среднее значение КПД кинематических пар, входящих в кинематическую цепь коробки скоростей,

а…м – число одинаковых кинематических пар.

Подшипники, на которые опирается любой вал привода, работают параллельно, и КПД, учитывающий потери в подшипниках каждого вала, должен выражаться одним из сомножителей [1].

ηприв. = η1 * η210 * η3 * η48, (3)

где η1 – КПД эластичной муфты,

η210 – КПД 10 пар цилиндрических шестерён,

η3 – КПД конической передачи,

η48 – КПД 8 пар подшипников качения.

ηприв. = 0,98 * 0,9510 * 0,92 * 0,9957 = 0,76

Передаточные числа передач коробки скоростей и числа зубьев колёс

Таблица 3. Основные параметры зубчатых передач коробки скоростей.

Позиция на рис. 2/6 3/7 4/8 5/14 8/10 9/11 14/12 17/16 15/18 19/20 21/22
i 0,509 0,543 0,815 0,42 0,73 0,37 1,46 2,15 0,275 1,0 1,57
z / z 27/53 19/37 22/27 16/38 27/37 17/46 38/26 82/38 19/69 30/30 88/56
Σz

Расчёт передач

Мощность на валах

Согласно установленному электродвигателю N= 7,5 кВт, находим мощности на других валах коробки скоростей [3].

Nв = Nдв * η1x * η2y *…* η3z, (4)

где η1 – КПД эластичной муфты,

η2 – КПД подшипников качения,

η3 – КПД зубчатой передачи,

η4 – КПД конической передачи.

N1 = Nдв * η1 * η2 = 7,5 * 0,98 * 0,995 = 7,31 кВт

N2 = Nдв * η1 * η22 * η3 = 7,5 * 0,98 * 0,9952 * 0,95 = 6,91 кВт

N3 = Nдв * η1 * η23 * η32 = 7,5 * 0,98 * 0,9953 * 0,952 = 6,53 кВт

N4 = Nдв * η1 * η24 * η33 = 7,5 * 0,98 * 0,9954 * 0,953 = 6,17 кВт

N5 = Nдв * η1 * η25 * η34 = 7,5 * 0,98 * 0,9955 * 0,954 = 5,84 кВт

N6 = Nдв * η1 * η26 * η34 * η4 = 7,5 * 0,98 * 0,9956 * 0,954 * 0,92 = 5,34 кВт

N7 = Nдв * η1 * η27 * η35 * η4 = 7,5 * 0,98 * 0,9957 * 0,955 * 0,92 = 5,05 кВт

Определение крутящих моментов на валах

Определим максимальные моменты, которые способна развить дана коробка скоростей при данной мощности с учётом передаточных отношений [1].

Мо = 9740 * Nдв / nдв * η1 = 9740 * 7,5/1460 * 0,99 = 48,54 Н*м

М1 = Мо * η1 = 48,54 * 0,99 = 48,05 H*м

М2 = М1 * u1 * η2 * η3 = 4,805 * 1,96 * 0,99 * 0,95 = 88,57 Н*м

М3 = М2 * u2 * η2 * η3 = 8,857 * 2,376 * 0,99 * 0,95 = 197,92 Н*м

М4 = М3 * u3 * η2 * η3 = 19,792 * 2,7 * 0,99 * 0,95 = 502,6 Н*м

М5 = М4 * u4 * η2 * η3 = 50,26 * 3,63 * 0,99 * 0,95 = 1715,9 Н*м

М6 = М5 * u5 * η2 * η3 * η4 = 171,59 * 1 * 0,99 * 0,95 * 0,92 = 1484,7 Н*м

М7 = М6 * u6 * η2 * η3 * η4 = 148,47 * 0,64 * 0,99 * 0,95 * 0,92 = 822,2 Н*м

По рекомендациям ЭНИМС максимальный крутящий момент на шпинделе фрезерного станка определяется по следующей зависимости [4]:

Мшп.max. = Сф * t * Sz * zф * Кф , (5)

где Сф – коэффициент, учитывающий значение удельного крутящего момента;

t – глубина резания;

Sz – подача на зуб;

zф – число зубьев фрезы;

Кф – коэффициент динамической нагрузки при фрезеровании

Анализ показывает, что значение Мшп.max для вертикально фрезерного станка составляет 843,6 Н*м.

Ориентировочное определение диаметров валов

Предварительно оцениваем средний диаметр валов из расчёта только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях [5].

 

где [τ] – допускаемые напряжения, МПа (12…15 МПа)

Т – крутящий момент на валу, Н*м

Согласно формуле 6:

 

Определение межосевых расстояний [5]

где [σн] – допускаемые напряжения, МПа (550 МПа)

Ка – поправочный коэффициент учитывающий условия работы, (Ка = 495)

Кнв – коэффициент концентрации нагрузки (Кнв = 1,0)

Ψа – при несимметричном расположении колёс относительно опор вала 0,25

Ψа – при симметричном расположении колёс относительно опор вала 0,4

Тне – эквивалентный момент на валу, Н*м.

Определяем межосевое расстояние для наиболее нагруженных пар колёс. Наиболее тяжело нагруженными являются пары: 2-6, 5-14, 9-11, 15-18, 21-22

Последнее изменение этой страницы: 2016-05-29; Просмотров: 22; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.08 с.) Главная | Обратная связь