Модернизировать станок модели 6610

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Воткинский филиал

Федерального государственного внебюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет М.Т.Калашникова»

(ВФ ФГБОУ «ИжГТУ имени М.Т.Калашникова»)

Кафедра: «Технология машиностроения и приборостроения»

Курсовой проект

по дисциплине «Оборудование машиностроительного производства»
на тему: «Модернизировать станок модели 6610»

Выполнил: студент гр. Б07-721-1В
В.И. Туданов

Проверил: к.т.н., доцент 
В.М.Святский

Воткинск, 2014г.

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект

по дисциплине «Оборудование машиностроительного производства»

ТЕМА: «Модернизировать продольно-фрезерный станок модели 6610»

Направление разработок: Модернизировать привод главного движения продольно-фрезерного станка и спроектировать узел коробки скоростей с автоматическим регулированием частот (электромагнитными муфтами).

Предусмотреть ряд технических требований обеспечивающих температуру картерного масла узла работающего под нагрузкой не более 50 0С.

Исходные данные: класс точности станка Н; обрабатываемый материал сталь 12Х18Н9;

Листы проекта: 1. Схема станка с основными его характеристиками;2,3.

конструкции узлов и механизмов (свертка и развертка); 4. Рабочий чертёж

детали (шпиндельный вал).

Пояснительная записка: Расчёт технической характеристики станка с подробным описанием устройства коробки скоростей.

Дата выдачи задания

« .» 2014 г.

Срок выполнения

« .» 2014 г.

Студент: гр. Б07-721-1В Туданова В.И.

АННОТАЦИЯ

Курсового проекта по оборудованию машиностроительного производства студента гр. Б07-721-1В Туданова.В.И.

Пояснительная записка на с., в том числе ил.; листа чертежей.

В курсовом проекте, согласно заданию, выполнена модернизация привода главного движения продольно фрезерного станка модели 6610.

Разработана кинематическая схема привода и график частот вращения шпинделя. При разработке проекта рассматривались различные методы достижения поставленной задачи, в результате анализа, наиболее рациональным был признан метод «технология регулирования частот с помощью электромагнитных муфт». Данный метод, позволил автоматизировать некоторые узлы станка, за счёт применения и внедрения в коробку скоростей электромагнитные муфты.

Определены недостающие параметры для расчёта на прочность и жёсткость валов и шпинделя. Произведён расчёт подшипников, определены конструктивные элементы отдельных деталей.

Выполнен расчёт и приведено описание системы смазки коробки скоростей, приведена схема системы смазки, указаны применяемые смазочные материалы.

В графической части:

-Выполнен чертёж главного вида и кинематической схемы станка;

-Разработан механизм с автоматическим регулированием частот;

-Разработан чертёж кинематической схемы электромагнитных муфт;

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 6

1Технические характеристики 7

1.1 Габариты 8

1.2 Механика станка 9

2 Расчет режимов резания 10

2.1 Определение действительных значений частот 11

3 Определение исходных данных для проектирования 13

4 Кинематический расчет коробки скоростей 15

4.1 Структурная сетка и график частот вращения 18

4.2 Определение чисел зубьев зубчатых колес 21

5 Силовой расчет коробки скоростей 22

5.1 Расчет КПД коробки скоростей 22

5.2 Расчет потребной мощности электродвигателя

и передаваемой мощности на валах 22

5.3 Расчет частот вращения валов 23

5.4 Расчет крутящих моментов 23

5.5 Расчет модуля зубчатых колес 24

6 Расчет элементов коробки скоростей 26

6.1 Расчет геометрических параметров зубчатых колес 26

6.2 Предварительный расчет диаметров валов 26

6.3 Выбор конструкции шпинделя 27

6.4 Расчет сил действующих на шпиндель 28

6.5 Проверочный расчет подшипников шпинделя 30

6.6 Расчет шпинделя на жесткость 31

7 Описание конструкции коробки скоростей 34

8 Система смазки станка 36

Заключение 41

Литература 42

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

ВВЕДЕНИЕ

Продольно-фрезерный станок 6610 предназначен для обработки плоскостей крупногабаритных деталей. На станине этих станков смонтированы две вертикальные стойки. На вертикальных направляющих которых расположены две фрезерные головки с горизонтальной ось шпинделя и траверса. На направляющих траверсы установлены две фрезерные головки с вертикальной осью вращения.

Необходимость изменения старой конструкции коробки скоростей обусловлена возрастающими требованиями к узлам станка (повышение частот и скоростей) в связи с внедрением в производство новых высокопрочных фрез и новых высокопроизводительных технологических процессов.

При проектировании будем стремиться разработать конструкцию с максимально возможной точностью передаточных отношений и минимальными габаритами узла, применением возможных наиболее дешёвых материалов, обеспече6нием ремонтопригодности и надёжности, простоты конструкции и эксплуатации.

1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Станки модели 6610 предназначены для обработки деталей из черных и цветных металлов методами фрезерования, в единичном, мелкосерийном и серийном производстве.

Наибольший размер обрабатываемого изделия:
ширина – 1000мм, высота – 1000мм, длина – 4000мм; длина хода стола – 4555мм;

Расстояние между стойками – 1350мм;

Расстояние между торцами горизонтальных шпинделей - 870-270мм;

Расстояние от рабочей поверхности стола до торца вертикального шпинделя - 40-1168мм;

Расстояние между осями вертикальных шпинделей - 440-1900мм;

Расстояние от поверхности стола до оси горизонтальных шпинделей - 0-900мм;

Количество Т-образных пазов - 5;

Ширина паза - 400мм;

Наибольший расчетный диаметр фрезы - 400мм;

Посадочный диаметр для фрезы на шпинделе - 128,57мм;

Конус отверстия шпинделя - №3 (ГОСТ 836-62);

Наибольший угол поворота шпиндельной головки - +-300;

Наибольшее перемещение пиноли - 200мм;

Наибольший вес обрабатываемого изделия на 1 погонный метр стола - 2000кг;

Наибольший вес обрабатываемого изделия - 8000кг;

Количество скоростей шпинделя - 16;

Число оборотов шпинделя в минуту - 25-800;

Подача, мм/мин: стола - 20-2000, фрезерной головки - 20-1250;

Скорость быстрого установочного перемещения, мм/мин:
стола - 3200, фрезерной головки - 1500;

Скорость медленного установочного перемещения стола и фрезерной головки, мм/мин - 20;

Мощность электродвигателей привода главного движения, квт - 13х4.

2 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Предельные расчетные значения скорости резания и подачи определяем исходя из соображений, что для черновой обработки принято принимать Vmin и Smax.

По рекомендациям [1, с. 87] при определении наименьшей скорости резания принимают tmax и Smax; материал заготовки – Сталь (НВ550); материал режущей части инструмента твердый сплав; стойкость Тmax.

В качестве режущего инструмента принимаем фрезу торцовую со вставными ножами, оснащенными пластинами из твердого сплава по ГОСТ 24359-80: Dф=400 мм, zф=20.

Период стойкости Т=400 мин [2, c. 290]

Глубина резания равна припуску на обработку. Для чугунных отливок степени точности 9…11т по ГОСТ 26645-85 припуск при размерах от 1000 до 1600мм z=5…9 мм. Принимаем глубину резания на черновое фрезерование tmax= 5 мм [1, с.84]

Подача на зуб: Sz=0,12 мм/зуб [2, c.283]

Скорость резания

<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>, [2, c.283]

где СV=445; q=0,2; x=0,15; y=0,35; u=0.2; р=0; m=0,32 [2, c.288]

СV=445; q=0,2; x=0,15; y=0,35; u=0.2; р=0; m=0,32 [2, c.288]

KV – общий поправочный коэффициент на скорость резания

Кv = Кmv KnvKuvr

Kmv =1– коэффициент, учитывающий материал заготовки;

Кnv –коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

Киv – коэффициент, учитывающий материал режущей части.

Knv = 0.8, Kuv = 0.83[2, с.263]

<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>

Частота вращения шпинделя

<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>

Сила резания

<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>, [2,c.282]

где Cр = 54.4; x = 0.9; y = 0.74; n = 1.0; q=1.0; w=0

Kvp =1

<Object: word/embeddings/oleObject5.bin>

Эффективная мощность резания

<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>кВт

2.1 Определение действительных значений частот вращения

Определяем действительные значения частот вращения с учетом конкретных чисел зубьев колес и сравниваем их со стандартными значениями.

Действительное значение частота вращения может откланяться от стандартного не более чем на ±10( - 1)%. Кроме того, в приводе от асинхронного электродвигателя допускается смещение ряда в сторону уменьшения до 5% от чисел ряда, подсчитанных по синхронной частоте [4, c.340].

Расчет ведем по формуле:

<Object: word/embeddings/oleObject7.bin> , об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject8.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject9.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject10.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject11.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject12.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject13.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject14.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject15.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject16.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject17.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject18.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject19.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject20.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject21.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject22.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject23.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject24.bin> об/мин

<Object: word/embeddings/oleObject25.bin> об/мин

Результаты расчета сводим в таблицу 2.

Таблица 2. Расчет действительных значений частот вращения

Практически для всех действительных частот вращения относительная погрешность не превышает допускаемого значения 1,2 %.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ

Для выбора промежуточных значений частот вращения необходимо определить диапазон регулирования величин скоростей Rn, знаменатель ряда и число ступеней скоростей z.

Отраслевой стандарт ОСТ2 Н11-1-72: = 1.12; z = 18.

Диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя [1, c.114]:

<Object: word/embeddings/oleObject26.bin>

Тогда <Object: word/embeddings/oleObject27.bin> об/мин

Из геометрического ряда предпочтительных чисел [1, c.280] принимаем стандартные значения nmin= 56 об/мин , nmax= 400 об/мин

Исходные данные для проектирования:

= 1.12; z = 18; Вmax=280 мм; nmin= 56 об/мин; nmax= 400 об/мин; мощность резания Nэ=13.2 кВт.

nz = Sz-1 * φ z-1

n1 = Smin =(56,68) 56 об/мин

n2 = (62,97)63 об/мин

n3 = (70,56)71 об/мин

n4 = (79,40)80 об/мин

n5 = (88,92)90 об/мин

n6 = (98,81)100 об/мин

n7 = (113,68)112 об/мин

n8 = (125,94)125 об/мин

n9 = (139,12)140 об/мин

n10 = (160,63)160 об/мин

n11 = (177,98)180 об/мин

n12 = (197,69)200 об/мин

n13 = (224,28)224 об/мин

n14 = (248,47)250 об/мин

n15 = (276,48)280 об/мин

n16 = (318,27)315 об/мин

n17 = (355,92)355 об/мин

n18 = (395,18)400 об/мин

Получается что при равной 1,12 и числу скоростей равной 18 мы можем регулировать частоту вращения шпинделя от 56 об/мин до 400 об/мин.

4 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ

По определенному ранее числу ступеней в приводе (z) определяем число возможных вариантов структурных формул:

B=(W!)2/m! [4 , стр. 8] , где

W - число групп;

т - число групп с одинаковым количеством скоростей.

Для Z=18 число возможных вариантов:

В=(3*2*1)2/2*1=18.

При назначении структурных сеток необходимо руководствоваться следующими критериями:

- критерием реальности: imax /imin <=14;

- из всех вариантов оптимальны те, у которых отношение предельных передаточных отношений наименьшее;

- из оставшихся вариантов оптимальнее тот, у которого основная группа располагается впереди переборных, а при неодинаковом количестве передач в группах выдерживается условие: Pl>=P2>=...>=Pw;

- для обеспечения ряда S без пропусков и повторений, характеристики групп должны быть:

1) в основной группе Х=1;

2) во второй переборной Х=Р1*Р2;

3) в первой переборной Х=Р1;

Для множительной структуры рассмотрим следующие варианты

1) 18=3[1]*3[3]*2[9];

2) 18=2[1]*3[2]*3[6];

3) 18=3[1]*2[9]*3[3];

Проанализировав сетки видим, что вариант со структурной формулой 18=3[1]*3[3]*2[9] удовлетворяет критериям; считаем, что данная структурная формула оптимальна (рис.1).

рис. 1 Кинематическая схема:

Возможен также вариант с использованием сложенной структуры класса А, например (рис.2): 18=3[1]*3[3]*2[9]

<Object: word/embeddings/oleObject28.bin>

рис.2 Структурная сетка:

Рассмотрим следующую структурную формулу для варианта со ступенью возврата (рис.3 и рис.4): 18=3[1]*2[6]*3[9];

рис.3 Кинематическая схема:

<Object: word/embeddings/oleObject29.bin>

рис.4 Структурная сетка:

У каждой из схем есть преимущества:

- Обе схемы имеют значительные осевые габариты;

- Схема для ступени возврата структуры конструктивно сложнее (предполагает скольжение шестерен относительно вала, на котором они базируются).

4.1 Структурная сетка и график частот вращения

Данная схема позволяет:

1) Большие .величины скоростей получить коротким путем ("верхняя" половина скоростей);

2) Сократить осевые габариты коробки скоростей;

3) Сократить радиальные габариты коробки скоростей;

Определяем требуемые величины частот вращения и принимаем их стандартные значения из ряда предпочтительных чисел [1, c.280]:

n1=56 мин -1, n2=63 мин -1, n3=71 мин -1, n4=80 мин -1, n5=90 мин -1, n6=100 мин -1, n7=112 мин -1, n8=125 мин -1, n9=140 мин -1, n10=160 мин -1, n11=180 мин -1, n12=200 мин -1, n13=224 мин -1, n14=250 мин -1, n15=280 мин -1, n16=315 мин -1, n17=355 мин -1 , n18=400 мин -1.

По заданной структурной формуле z=3[1]×2[3]×3[6] строим структурную сетку коробки скоростей (рис.5) .

<Object: word/embeddings/oleObject30.bin>

рис.5 Структурная сетка

Из структурной сетки получаем следующие соотношения для передаточных чисел:

i1 : i2 : i3 = = 1.12

i4 : i5 = 9 = 2.77 (1)

i6 : i7 : i8 = 3 = 1.57

Во избежание больших диаметров колёс коробки подач должно выполняться следующее соотношение:

0.25 i 2 (2)

Для построения графика чисел оборотов необходимо из соотношения (1) выбрать одно передаточное число, тогда определятся и все остальные значения.

Для заданного =1.12 выражение (2) примет вид:

-12 i 6

Принимаем i1= -4=0.636, тогда i2= -5= 0.567; i3= -6= 0.507

Принимаем i4= 2=1.254, тогда i5= -7= 0.452

Принимаем i6= -2=0.797, тогда i7= -5=0.567 ; i8= -8= 0.404

При асинхронной частоте вращения вала электродвигателя nас=(1-S)nc=(1- 0.023)1500=1465 мин -1, передаточное отношение

<Object: word/embeddings/oleObject31.bin>

В соответствии с полученными передаточными отношениями строим график чисел оборотов (рис.6).

<Object: word/embeddings/oleObject32.bin> рис.6 График чисел оборотов

4.2 Определение чисел зубьев зубчатых колес

Для определения числа зубьев пользуемся таблицей 3 [3, c.122], отыскивая такое значение z для каждой элементарной двухваловой передачи, которое обеспечивает требуемое значение передаточного отношения и имеет zmin18. При этом межосевое расстояние должно быть одинаковым для всех передач одной группы, т. е. сумма зубьев для всех сцепляющихся пар должна быть одинаковой. Результат сводим в таблицу 1.

Таблица 1. Выбор чисел зубьев зубчатых колес

Кинематическая схема

Выполняем кинематическую схему фрезерной головки (рис.7).

<Object: word/embeddings/oleObject33.bin>

рис.7 Кинематическая схема

5 СИЛОВОЙ РАСЧЕТ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ

5.1 Расчет КПД коробки скоростей

<Object: word/embeddings/oleObject34.bin>,

где З, П- среднее значение КПД соответственно зубчатой передачи и пары подшипников;

a, b- число соответственно зубчатых передач и пар подшипников.

З=0.99; П=0.995; a=4; b=5

<Object: word/embeddings/oleObject35.bin>

5.2 Расчет потребной мощности электродвигателя и передаваемой мощности на валах

<Object: word/embeddings/oleObject36.bin> кВт

Принимаем электродвигатель асинхронный закрытый обдуваемый типа 4А160S4У3 фланцевого исполнения со следующими параметрами Nдв=15 кВт, nдв=1500 мин -1.

Передаваемую мощность на валу определяем по формуле

Ni=Ni-1ЗП

NI=NтрП =14.040.995=13.97 кВт

NII=NIЗП =13.970.990.995=13.76 кВт

NIII=NIIЗП =13.760.990.995=13.56 кВт

NIV=NIIIЗП =13.560.990.995=13.35 кВт

NV=NIVЗП =13.350.990.995= 13.15 кВт

5.3 Расчет частот вращения валов

В качестве расчетной частоты вращения принимаем частоту соответствующую верхней ступени нижней четверти диапазона, т. е. n6.

ni =ni-1ii

nI =nдв=1465 мин -1

nII =nдвi0=14650.431=631.47 мин -1

nIII =nIi1=631.470.623=395.18 мин -1

nIV =nIIi5=393.180.443=177.98 мин -1

nV =nIVi7=139.120.4=98.81 мин -1

5.4 Расчет крутящих моментов

<Object: word/embeddings/oleObject37.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject38.bin> Нм

<Object: word/embeddings/oleObject39.bin> Нм

<Object: word/embeddings/oleObject40.bin> Нм

<Object: word/embeddings/oleObject41.bin> Нм

<Object: word/embeddings/oleObject42.bin> Нм

5.5 Расчёт модуля зубчатых колёс

В коробках скоростей размер шестерен определяется из контактными напряжениями, т. е. усталостью поверхностных слоев. Поэтому определяем модуль mпов и проверяем его по напряжениям изгиба

<Object: word/embeddings/oleObject43.bin>, см

<Object: word/embeddings/oleObject44.bin>, см

где изг и пов - допускаемое напряжение на изгиб и по усталости поверхностных слоев, Н/см2;

изг=260+НВ – для улучшенных легированных сталей

изг=550…600 Н/мм 2 - для закаленных легированных сталей [5, c.194]

пов=(1750…2100)HRC – для закаленных легированных сталей;

пов=(230…250)НВ – для улучшенных легированных сталей [3, с.194].

Для стали 40Х после улучшения твердость - 230…260 НВ, для стали 40ХН после закалки – 48…54 HRC.

Для стали 40Х:

изг=260+193=453 Н/мм2=45300 Н/см2

пов=240193=46320 Н/см2

Для стали 40ХН:

изг=600 Н/мм2=60000 Н/см2

пов= 200050 = 100000 Н/см2

N - номинальная передаваемая мощность, кВт;

n – минимальное число оборотов шестерни, мин -1;

y – коэффициент формы зуба (при z = 20…60 у = 0.243…0.269);

z – число зубьев шестерни;

= b/m = (6…10) – большие значения при большей жёсткости;

0 = 0.7…1.6 – при симметричном расположении шестерни;

k =1.3 – коэффициент нагрузки.

Модуль колёс в двухваловой передаче I-II:

<Object: word/embeddings/oleObject45.bin> см

Модуль колёс в двухваловой передаче II-III:

<Object: word/embeddings/oleObject46.bin> см

Модуль колёс в двухваловой передаче III-IV:

<Object: word/embeddings/oleObject47.bin> см

Модуль колёс в двухваловой передаче IV-V:

<Object: word/embeddings/oleObject48.bin> см

Проверяем значения модулей по напряжениям изгиба

<Object: word/embeddings/oleObject49.bin>см

<Object: word/embeddings/oleObject50.bin>см

<Object: word/embeddings/oleObject51.bin>см

<Object: word/embeddings/oleObject52.bin>см
6 РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ

6.1 Расчет геометрических параметров зубчатых колес

Расчёт ведём по формулам [5, c.175]:

делительный диаметр: d = mz

диаметр вершин зубьев: da= d + 2m

диаметр впадин зубьев: df= d – 2.5m

межосевое расстояние: aw= 0.5(d1+d2)

ширина зубчатого венца (для всех колёс): b= m

Результаты расчётов сводим в таблицу 3.

Таблица 3. Расчёт геометрических параметров зубчатых колёс

6.2 Предварительный расчет диаметров валов

Диаметр валов рассчитываем по формуле:

<Object: word/embeddings/oleObject53.bin>,

где [] – допускаемое условное напряжение при кручении, []=15…20 Н/мм2

<Object: word/embeddings/oleObject54.bin>мм

<Object: word/embeddings/oleObject55.bin>мм

<Object: word/embeddings/oleObject56.bin>мм

<Object: word/embeddings/oleObject57.bin>мм

<Object: word/embeddings/oleObject58.bin>мм

В соответствии с полученными данными выполняем эскизный проект коробки скоростей.

6.3 Выбор конструкции шпинделя

В соответствии с рекомендациями, приведенными в литературе [6] принимаем следующую компоновку шпиндельного узла.

В передней опоре установлен радиальный двухрядный роликоподшипник типа 3182100 и два упорных подшипника типа 8000, в задней – один подшипник типа 3182100. Такие опоры рекомендованы для шпиндельных узлов токарных и фрезерных станков средних размеров. Предлагаемая конструкция обладает необходимой радиальной и осевой жесткостью и точностью вращения.

Высокая осевая жесткость опор рассматриваемого типа делает данную конструкцию особенно подходящей для фрезерных станков.

Защита подшипников шпиндельного узла от воздействия грязи, пыли и влаги обеспечивается щелевыми уплотнениями.

В процессе выполнения эскизной компановки коробки скоростей выяснилось , что конструктивно необходимо увеличить межосевое расстояние между валами IV и V. С этой целью увеличиваем сумму зубьев зубчатых колес при сохранении передаточных отношений. Пересчет новых геометрических параметров приведен в таблице 4.

Таблица 4. Расчёт геометрических параметров зубчатых колёс

6.4 Расчет сил действующих на шпиндель

Шпиндель разгружен от действия сил со стороны приводного, поэтому он нагружен только силами резания.

Силы резания:

Ph = (0.3…0.4)Pz; Pv = (0.85…0.95)Pz; Px = (0.5…0.55)Pz [2, c. 292]

Ph = (0.3…0.4)15200 = 4560…6080 H

Pv = (0.85…0.95)15200 = 12920…14440 H

Px = (0.5…0.55)15200 = 7600…8360 H

Принимаем: Ph = 5300 H; Pv = 13500 H; Px = 7900 H

Изгибающий момент от действия силы Px :

<Object: word/embeddings/oleObject59.bin> Нмм

Составляем расчетную схему (см. рисунок 8).

<Object: word/embeddings/oleObject60.bin>

рис.8 Расчетная схема

Определяем реакции опор в вертикальной плоскости.

МА = 0; RBZ а – Pv(а + в) – M=0

<Object: word/embeddings/oleObject61.bin>Н

МB = 0; RAZa – M - Pvв = 0

<Object: word/embeddings/oleObject62.bin>Н

Z = 0; PV + RAZ – RBY = 13500 + 7468.75 – 20968.75 = 0

Определяем реакции опор в горизонтальной плоскости.

МА = 0; RBY а – Ph(а + в) = 0

<Object: word/embeddings/oleObject63.bin>Н

МB = 0; RAYa – Phв = 0

<Object: word/embeddings/oleObject64.bin>Н

Y = 0; Ph + RAY – RBY = 5300 + 993.75 – 6293.75 = 0

Суммарные реакции опор:

<Object: word/embeddings/oleObject65.bin>Н

<Object: word/embeddings/oleObject66.bin>Н

6.5 Проверочный расчет подшипников шпинделя

Эквивалентная нагрузка [5, c. 347]:

для радиальных подшипников: Рр = VFrkkт

для упорных подшипников: Ру = Fаkkт

-где V = 1 - коэффициент вращения;

Fr – радиальная нагрузка;

Fа – осевая нагрузка;

k = 1,2 – коэффициент безопасности;

kт = 1 – температурный коэффициент.

Параметры подшипников:

- в передней опоре: радиальный d = 95 мм, D = 145 мм, B = 37 мм, допускаемая динамическая грузоподъемность С = 119 кН;

упорный d = 100 мм, D = 135 мм, B = 25 мм, С = 61.6 кН;

- в задней опоре: радиальный d=80 мм, D=125 мм, B=34 мм, С=87.1 кН.

Необходимая долговечность подшипников в млн. оборотов, при долговечности в часах Lh = 5000 часов и частоте вращения шпинделя n=100 мин -1:

<Object: word/embeddings/oleObject67.bin>млн. об.

Требуемая динамическая грузоподъемность:

<Object: word/embeddings/oleObject68.bin>

РрА= 75351.2 = 9042 Н

РрВ= 219831.2 = 26379.6 Н

РуА= 79001.2 = 9480 Н

<Object: word/embeddings/oleObject69.bin> Н

<Object: word/embeddings/oleObject70.bin> Н

<Object: word/embeddings/oleObject71.bin> Н

Во всех случаях значение требуемой динамической грузоподъемности не превышает допускаемого значения. Следовательно, подшипники работоспособны.

6.6 Расчет шпинделя на жесткость

Составляем расчетную схему (см. рисунок 9).

<Object: word/embeddings/oleObject72.bin>

рис.9 Расчетная схема

Перемещение переднего конца шпинделя:

<Object: word/embeddings/oleObject73.bin>,

где Р – сила резания;

l = 400 мм – расстояние между опорами;

а = 75 мм - вылет шпинделя;

I1 – среднее значение момента инерции сечения консоли;

I2 – среднее значение момента инерции сечения шпинделя между опорами;

Е – модуль упругости материала шпинделя: Е = 2.1106 Н/мм;

jA и jB – радиальная жесткость передней и задней опор: jA = 1000103 Н/мм; jA = 800103 Н/мм [7, c. 177].

<Object: word/embeddings/oleObject74.bin>мм 4

<Object: word/embeddings/oleObject75.bin>мм 4

Перемещение переднего конца шпинделя в вертикальной плоскости:

<Object: word/embeddings/oleObject76.bin>

Перемещение переднего конца шпинделя в горизонтальной плоскости:

<Object: word/embeddings/oleObject77.bin>

Полное перемещение конца шпинделя:

<Object: word/embeddings/oleObject78.bin> мм

Полученное значение не превышает допускаемое

[] = 0.0001l = 0.0001400 = 0.04 мм

Угол поворота шпинделя в передней опоре:

<Object: word/embeddings/oleObject79.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject80.bin> рад.

<Object: word/embeddings/oleObject81.bin> рад.

Полный угол поворота шпинделя в передней опоре:

<Object: word/embeddings/oleObject82.bin> рад [] = 0.001 рад.

После проведения расчетов выявили, что шпиндель выдерживает нагрузку и подходит по техническим характеристикам.

7 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ

Механизм коробки скоростей расположен в корпусе, отлитом из серого чугуна марки СЧ20.

Коробка состоит из 5-ти валов и шпинделя, на которых насажены зубчатые колёса и блоки шестерён, осуществляющие передачу движения с входного вала на шпиндель VI. Валы I – V установлены на радиальных шарикоподшипниках (осевая нагрузка отсутствует). Для увеличения жёсткости валов опоры максимально сближены. Для передачи необходимых крутящих моментов зубчатые колёса установлены на валы с использованием шлицевых соединений и застопорены от осевого смещения пружинными стопорными шайбами, блоки передвижных зубчатых колёс установлены на шлицах. Для предотвращения загрязнения коробки и вытекания смазки из узла применяются уплотнения - резиновые кольца круглого сечения и манжеты.

В передней опоре шпиндельного узла установлен радиальный двухрядный роликоподшипник типа 3182100 и два упорных подшипника типа 8000, в задней – один подшипник типа 3182100.

Защита подшипников шпиндельного узла от воздействия грязи, пыли и влаги обеспечивается щелевыми уплотнениями.

Зубчаты колёса изготовлены из стали марок 40Х и 40ХН, соответственно с термообработкой улучшение (230…260 НВ) и закалка (48…54 HRC).

Управление переключением скоростей осуществляется механизмом с предварительным набором величины частоты вращения, позволяющим подготовить следующее включение (не нарушая предыдущей частоты) и в нужный момент с помощью рукоятки быстро производить это переключение. Предварительный выбор величины подачи производится поворотом лимба. Лимб при помощи конической передачи поворачивает сдвоенные диски. Рукоятка при помощи зубчатых секторов и рычагов сдвигает диски, которые через штыри передвигают ползуны с вилками, входящими в пазы передвижных блоков шестерен. На чертежах развертки и механизма управления положение подвижных зубчатых блоков и вилок соответствует частоте вращения шпинделя n12= 400 мин -1.

Фиксация блоков осуществляется с помощью подпружиненных шариков.

Смазка к шестерням и подшипникам подаётся насосом по трубкам (в коробке не показаны).

8 СИСТЕМА СМАЗКИ СТАНКА

Схема смазки продольно-фрезерного станка мод.6610 показана на рисунках 1, 2.

В станке смазываются подшипники и зубчатые пары фрезерных головок 2 и 3, коробки подач 7 и 17 вертикальных и боковых фрезерных головок, коробки 5 привода подачи боковых головок, редуктор 13 привода подач стола 14, редуктор 11 механизма перемещения траверсы 16, редуктор 20 механизма зажима траверсы, червячная коробка 15 и муфта 12 привода стола, каретки 21 фрезерных головок, механизм поворота 22 фрезерных головок, винтовые пары 4, 8 и 19 механизмов подачи фрезерных головок, подъема и зажима траверсы, направляющие 18 кареток, направляющие 6 станины, оси 9 направляющих роликов троса и сам трос I, ось10 поворота подвески кнопочной станции. Буквами Н, М и С обозначены наливная горловина, маслоуказатель и место слива для каждого смазываемого узла станка. В станке применены все системы и способы смазывания.

Рис.10 Схема смазки продольно-фрезерного станка мод.6610.

Система смазывания фрезерной головки включает плунжерный насос 3 (рис.11.а), который засасывает масло через фильтр 1 и обратный клапан 2 из резервуара корпуса фрезерной головки и нагнетает его через обратный клапан 4 и распределитель 5 по трубопроводам 6 к зубчатым колесам и подшипникам головки. Плунжерный насос приводится в действие от кулачка 7 (см. рис.11.а), расположенного на валу II коробки скоростей. Контроль за работой системы производят по маслоуказателю и посредством манометра 7 (рис.11.а).

Смазывание подшипников шпинделя в пиноли выполняют вручную консистентной смазкой.

Смазывание коробок подач вертикальных и боковых фрезерных головок, коробок привода подачи боковых головок, редуктора привода подач стола, редукторов механизмов перемещения и зажима траверсы производится разбрызгиванием масла, залитого в корпуса соответствующих узлов.

Смазывание направляющих станины 5 и червячной коробки 7 привода стола осуществляется от отдельного шестеренного насоса 2 (рис.11.б). Резервуаром для масла является станина. Шестеренный насос засасывает масло из резервуара через фильтр 1 и подает его через пластинчатый фильтр 4 к маслораспределителю 9,в котором имеются дроссели 8. Посредством их регулируется количество масла, подаваемого к каждому месту смазывания: зубчатым парам и подшипникам червячной коробки, направляющим станины. Масло к каждой направляющей станины подводится в двух точках. Когда стол находится над одной из точек, подача масла в другую точку прекращается за счет переключения золотника 6 кулачком, смонтированным на столе.

Давление масла в системе смазывания регулируется напорным золотником 3. Давление контролируют по манометру 10. В системе предусмотрен автоматический контроль давления масла посредством реле 11, которое дает команду на остановку стола при понижении давления. Для защиты направляющих стола от попадания стружки, пыли, воды на торцах стола установлены скребки 13, по бокам стола закреплены щитки 12 и, кроме того, направляющие станины закрыты телескопическими щитками.

Направляющие кареток и гайки ходовых винтов смазываются под давлением с использованием дозаторов, приводимых в действие от гидросистемы зажима и отжима кареток. При подаче команды с пульта управления станком на перемещение каретки сначала срабатывает гидравлический механизм отжима и одновременно масло поступает в нижнюю полость цилиндра дозатора 1 (рис.11.в), поршень 3 перемещается вверх и выдавливает масло из верхней полости цилиндра через клапан 8 в трубопровод 7 на смазку направляющих каретки и гайки ходового винта.

После остановки каретки срабатывает механизм ее зажима, одновременно нижняя полость цилиндра дозатора соединяется со сливом. Поршень под действием пружины 4 перемещается вниз, а масло через дросселирующее отверстие6 в поршне заполняет верхнюю полость цилиндра.

Количество масла, подаваемого дозатором за один цикл отжима и зажима каретки, регулируется в дозаторе винтом 2. Он ограничивает ход поршня. Частично расход масла на смазывание можно отрегулировать колпачком 5, сжимающим пружину 4; чем больше она сжата, тем при меньшем ходе поршня вверх уравновесятся силы, действующие на поршень снизу и сверху. Для остальных элементов станка, таких, как механизм поворота фрезерных головок, оси направляющих роликов троса, оси рычагов зажима траверсы и др., используется консистентная смазка через пресс-масленки шприцем.

Рис.11. Схема смазки узлов продольно-фрезерного станка мод.6610: а - фрезерной головки; б - направляющих станины и червячной коробки привода стола; в - каретки

Достаточность смазки оценивается по наличию смазки на направляющих. Смазку необходимо осуществлять не реже двух раз: в начале и в середине смены в течение 15—20 с.

Смазку подшипников — опор винта продольной подачи — необходимо осуществлять шприцеванием. Смазка подшипников серьги — капельная. Масло заливается до середины маслоуказателя. Если на поверхность скольжения поступает одна капля масла через 2—3 мин, это значит, что смазка нормальная.

В начальный период эксплуатации нового станка рекомендуется менять масло первый раз через 15 дней, второй - через 30 дней, а далее - через каждые 3 месяца.

Шприцевание подшипников осуществляется густой смазкой примерно один раз в месяц.

Периодичность смазки различных узлов, сорт смазки, нормы расхода смазки и другие данные приводятся в руководстве по эксплуатации станка.

Благодаря такой схеме смазки и предусмотренному ряду технических требований мы обеспечиваем необходимую температуру картерного масла узла работающего под нагрузкой 500 С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте по оборудованию машиностроительного производства мы рассмотрели и модернизировали станок модели 6610 согласно заданию.

Была разработана кинематическая схема привода и график частот вращения шпинделя. При разработке проекта рассматривались различные методы достижения поставленной задачи, в результате анализа, был выбран наиболее рациональный метод модернизации станка. Данный метод, позволил автоматизировать некоторые узлы станка, за счёт применения и внедрения в коробку скоростей электромагнитных муфт.

Определены недостающие параметры для расчёта на прочность и жёсткость валов и шпинделя. Произведён расчёт подшипников, определены конструктивные элементы отдельных деталей.

Выполнен расчёт и приведено описание системы смазки коробки скоростей, приведена схема системы смазки, указаны применяемые смазочные материалы.

ЛИТЕРАТУРА

1.Таризманов Г.А. Проектирование металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1979, - 312с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Т.2. Под редакцией А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова,- М.: Машиностроение, 1986,496с.

3. Проников А.С. Расчёт и конструирование металлорежущих станков: Изд. 2-е. – М.: Высшая школа, 1968, 431 с.

4. Металлорежущие станки, Учебное пособие для ВУЗов.Н.С. Колев, Л.В.Крашиченко и др. – М.: Машиностроение, 1980, 500 с.

5. Детали машин в примерах и задачах. Под общ. ред. Н.С. Ничипорчика. – Мн.: Выш.шк., 1981, 432 с.

6. Детали и механизмы металлорежущих станков. Под ред. Д. Н. Решетова. В 2-х томах. Т2, - М.: Машиностроение, 1972, 520 с.

7. Кочергин А. И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для вузов. – Мн.: Выш. шк., 1991. – 320 с.

8. Атлас конструкций деталей машин/ Под.ред. Решетова Д.Н. – М.: Машиностроение, 1979.

9. П. М.Поливанов. Таблицы для подсчёта массы деталей и материалов. Справочник. – М.: Машиностроение, 1980.