Модернизация привода главного движения станка модели 1341 с бесступенчатым изменением частоты (стр. 1 из 4)

Министерство образования и науки Украины

Донецкий Национальний Технический Университет

Механический факультет

Кафедра "Металлорежущие станки и системы"

Курсовой проект

По курсу "Металлообрабатывающее оборудование"

на тему: "Модернизация привода главного движения станка модели 1341 с бесступенчатым изменением частоты вращения шпинделя"

Выполнила ст. гр. МС-04н

Лукичева Е.А.

Консультант Молчанов А.Д.

Нормоконтролер Молчанов А.Д.

Донецк – 2008

Реферат

Курсовой проект: 24 с., 5 табл., 5 рис., 2 приложения.

Объект исследования – коробка скоростей токарно-револьверного станка.

В курсовом проекте выбран новый электродвигатель, что позволило отказаться от коробки скоростей. Спроектированы передачи и проведен расчет наиболее нагруженного вала. Выбраны подшипники качения, а также выбраны и рассчитаны шпоночные соединения. Выполнены чертеж модернизированного привода главного движения, общего вида токарно-револьверного станка (прототипа), кинематическая схема.

СТАНОК,ВАЛ, ПОДШИПНИК, ШПИНДЕЛЬ,ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Содержание

Введение

1. Общая характеристика модернизируемого станка

2. Обоснование замены и выбор нового привода

3. Проектирование зубчатой передачи

3.1 Проверочный расчет фактических изгибных напряжений

3.2 Проверочный расчет фактических контактных напряжений

3.3 Выбор и расчёт шпонок

4. Определение нагрузок, действующих на шпиндель

4.1 Приближенный расчёт шпинделя

4.2 Проверочный расчет шпинделя на усталостное сопротивление

5. Проектирование узлов подшипников качения

5.1 Выбор подшипников качения

5.2 Расчёт подшипников качения

6. Расчет прогиба на конце шпинделя

7.Расчет динамических характеристик привода

8. Определение системы смазки

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В современном станкостроении наблюдается тенденция на повышение уровня автоматизации производственных процессов. В производство все более внедряется автоматизированное оборудование, работающее без непосредственного участия человека или значительно облегчающее труд рабочего. Это позволяет значительно сократить трудоемкость производственного процесса, снизить себестоимость выпускаемой продукции, увеличить производительность труда. Поэтому главная задача инженеров - разработка автоматизированного оборудования, расчет его основных узлов и агрегатов, выявление наиболее оптимальных технических решений и внедрение их в производство.

Целью данного курсового проекта является модернизация коробки скоростей токарно-револьверного станка модели 1341,т.е. усовершенствование характеристик уже существующего оборудования путем применения в качестве источника механической энергии двигателя имеющего широкий диапазон варьирования частоты вращения.

1. Общая характеристика модернизируемого станка

Токарно-револьверный станок модели 1341 предназначен для обработки деталей сложной конфигурации, требующих последовательного применения разнообразного инструмента. На станке можно производить черновое и чистовое обтачивание наружных поверхностей, сверление, зенкерование, развертывание отверстий, нарезание резьбы метчиками, плашками, резьбовыми головками, резцом по копиру. Наличие револьверной головки с горизонтальной осью поворота и смещения осей головки относительно шпинделя позволяет использовать станок для расточки внутренних отверстий, наружной проточки кольцевых пазов, подрезки торцев, отрезки деталей. В качестве заготовок на станке 1341 применяются прутки и штучные заготовки. Обрабатываемый пруток пропускается через отверстие шпинделя и закрепляется цанговым патроном. Штучные заготовки закрепляются в кулачковом патроне, навернутом на передний конец шпинделя. Режущие инструменты закрепляются в державках, устанавливаемых в 16-позиционной револьверной головке. В станке отсутствует боковой поперечный суппорт, а револьверная головка имеет продольную и круговую(поперечную) подачи, поэтому ось вращения головки расположена ниже оси шпинделя и параллельна ей. В отличие от большинства токарно-револьверных станков, станок модели 1341 имеет следующие устройства, позволяющие использовать его более эффективно:

- командоаппарат, автоматически включающий при повороте револьверной головки в каждую следующую позицию установленную частоту вращения шпинделя и величину подачи суппорта;

- гидравлический механизм подачи и зажима прутка;

- копирную линейку для обработки конических и фасонных поверхностей;

- резьбонарезное устройство.

2. Обоснование замены и выбор нового привода

В базовой модели станка 1341 в качестве привода главного движения используется электродвигатель типа АО-51-4, мощностью 5,5 кВт и коробка скоростей, содержащая зубчатые передачи, электромагнитные муфты и передвижной двухвенцовый зубчатый блок, при помощи которого производится включение одного из двух диапазонов чисел оборотов шпинделя. Таким образом, управление станком невозможно без постоянного непосредственного участия рабочего, что противоречит современным понятиям о технологичности производства.

Повысить эффективность обработки на станке 1341 можно путем замены существующего привода на электродвигатель постоянного тока для главного движения, сконструированный в соответствии с новейшими тенденциями в области. Новый электродвигатель должен обладать необходимой для осуществления всех возможных видов обработки мощностью и иметь диапазон регулирования частоты вращения не уже, чем указанный в технических характеристиках станка.

Наибольшая мощность при токарной обработке необходима при работе на максимальной скорости резания. Согласно данных "Справочника технолога-машиностроителя" скорость резания

возникает при наименьших глубине резания ( )и подаче( ) . В этом случае в качестве материала заготовки принимаем конструкционную углеродистую сталь, а материал режущей части резца твердый сплав Т15К6 со стойкостью Т=25-30 минут.

Скорость резания определяется по формуле:

(коэффициенты

и показатели степени определяются в зависимости от вида обработки, материала заготовки и режущей части).

Сила резания определяется по формуле:

Потребляемая при этом мощность определяется по формуле:

Имея исходные данные для выбора нового двигателя, принимаем электродвигатель модели MP112SM.

Таблица 1- Параметры электродвигателя модели MP112SM.

Тип двигателя	Номинальная мощность	Ном. частота вращения	Макс. частота вращения	Напряжение якоря	Ток якоря,	Напряжение возбуждения	Ток возбуждения	Момент инерции	Масса
kW	мин-1	мин-1	V	A	V	A	kg.m2	kg
MP112SM	5.5	3000	3000	400	17.5	180	0.66	0.050	86

Для передачи крутящего момента с ротора электродвигателя на шпиндель используем цилиндрическую прямозубую зубчатую передачу.

Тогда упрощенная кинематическая схема проектируемого привода главного движения будет иметь вид:

3.Проектирование зубчатой передачи

Передачу, использующуюся для передачи момента на шпиндель, принимаю с передаточным числом U=1, т.к. диапазон частот вращения не нуждается в регулировании.

Принимаю:

Определим основные размеры колёс передачи:

- диаметр делительной окружности

;

- диаметр окружности впадин

;

- диаметр окружности выступов

;

- межцентровое расстояние

;

- ширина зубчатого венца

Принимаем

.

Принимаю степень точности передачи – 7.

Принимаю материал зубчатой передачи ст.45 с ХТО – закалка ТВЧ, ее свойства:

Передачу необходимо проверить на соответствие по изгибным и контактным напряжениям.

3.1 Проверочный расчет фактических изгибных напряжений

Проверка прочности заключается в определении фактических контактных и изгибных напряжений и в сравнении их с допускаемыми.

Фактические напряжения изгиба в опасных сечениях основания зубьев шестерен определяют по формуле:

Фактические напряжения изгиба в опасном сечении зуба колеса определяют по формуле: