Коробка скоростей станка реферат

Обновлено: 18.05.2024

Важнейшим направлением развития современного станкостроения является автоматизация, которая включает комплекс мероприятий (технических, организационных и др.), позволяющих вести производственные процессы без непосредственного участия человека. В последние годы широкое распространение получили работы по созданию новых высокоэффективных автоматизированных механосборочных производств и реконструкции действующих производств на базе использования современного оборудования и средств управления всеми этапами производства. В машиностроении внедряется производственное оборудование, оснащенное системами числового программного управления и микропроцессорной техникой, на его базе создаются автоматизированные участки и цеха, управляемые от ЭВМ.

Проектируемые и реализуемые производственные процессы должны обеспечивать решение следующих задач: выпуск продукции необходимого качества, без которого затраченные на нее труд и материальные ресурсы будут израсходованы бесполезно; выпуск требуемого количества изделий в заданный срок при минимальных затратах живого труда и вложенных капитальных затратах.

В настоящее время идет интенсивное расширение номенклатуры производимых изделий и увеличение общего их количества. Наряду с этим возрастают требования к качеству изделий. Это ведет за собой необходимость повышения точности технологического оборудования, его мощности, быстродействия, степени автоматизации и экологической чистоты всей производственной системы.

Повышение точности в машиностроении поставило перед станкостроителями серьезные задачи в области создания высокоточных станков. Требования к прецизионным станкам с каждым годом растут. В станках применяют новые элементы: направляющие качения, гидростатические и аэростатические направляющие, гидростатические и аэростатические опоры в

шпиндельных узлах, передачи винт-гайка качения и гидростатические передачи винт-гайка, различные демпфирующие устройства и многое другое.

В современном станкостроении характерно максимальное использование нормализованных и стандартных узлов и деталей, развитие метода агрегатирования и создание гамм станков в виде нормального ряда типоразмеров с максимальной стандартизацией узлов и деталей.

Современный станок органически соединил технологическую машину для размерной обработки с управляющей вычислительной машиной на основе микропроцессора. Эффективными инструментами инженера-конструктора являются средства вычислительной техники и системы автоматизированного проектирования. Знание и использование ЭВМ упрощают и оптимизируют работу любого специалиста, в особенности конструктора.

1. Анализ конструкции современных металлорежущих станков аналогичных проектируемому.

1.1Описание конструкции и системы управления станка - прототипа

Одностоечные токарно-карусельные станки являются универсальными и предназначены для обработки разнообразных изделий из черных и цветных металлов в условиях мелкосерийного и серийного производства.

Токарно-карусельные станки предназначены для обработки изделий большой массы с относительно небольшой длиной по сравнению с диаметром. Отличительной особенностью токарно-карусельных станков является вертикальное расположение шпинделя. На его верхнем конце находится планшайба, на которой с помощью кулачков, имеющих радиальное перемещение, устанавливается и закрепляется обрабатываемое изделие. Изделие совершает главное вращательное движение, а инструмент, закрепленный на суппорте, - поступательное движение подачи. Шпиндель станка частично разгружен, т.к. массу изделия и силы резания воспринимают круговые направляющие планшайбы. Токарно-карусельные станки бывают одностоечные, двухстоечные, или портальные. Одностоечные токарно-карусельные станки обычно имеют вертикальный и боковой суппорты, двухстоечные - 2 вертикальных и 1 или 2 боковых. На одном из вертикальных суппортов часто устанавливают поворотную револьверную головку. Привод механизмов станка обычно осуществляется от нескольких, а у тяжёлых - от многих электродвигателей, которые во время обработки передают движение шпинделю с планшайбой, суппортам при их рабочих и холостых (ускоренных) движениях, а также служат для закрепления поперечины, включения тормоза и т.д.

Определение режимов и максимальной силы резания токарного станка. Описание технологической конструкции коробки скоростей. Расчет потребной мощности электродвигателя и передаваемой мощности на валах. Выбор муфты, конструкции шпинделя на токарный станок.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	27.09.2018
Размер файла	855,1 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Исходные данные
• Введение
• 1. Определение режимов резания
  • 1.1 Режимы резания
  • 1.2 Расчёт максимальной силы резания
  • 1.3 Мощность резания
  • 2.1 Число оборотов
  • 2.2 Построение графика чисел оборотов
  • 2.3 Определение числа зубьев зубчатых колес
  • 2.4 Действительные значения частот
  • 3.1 Определяем КПД привода
  • 3.2 Расчет потребной мощности электродвигателя и передаваемой мощности на валах
  • 3.3 Расчет частот вращения валов
  • 3.4 Крутящий момент
  • 3.5 Определяем модуль зубчатых зацеплений
  • 4.1 Расчет геометрических параметров зубчатых колес
  • 4.2 Предварительный расчет диаметров валов
  • 4.3 Расчет ременной передачи
  • 4.4 Подбор муфты
  • 4.5 Выбор конструкции шпинделя и его расчет
  • 4.6 Расчет сил действующих на шпиндель
  • 4.7 Проверочный расчет подшипников опор шпинделя
  • 4.8 Расчет шпинделя на жесткость

  Исходные данные для расчёта коробки скоростей токарного станка:

  Число ступеней частот вращения - 18;

  Знаменатель прогрессии - 1,12;

  Тип станка - токарный;

  Наибольший размер - D200;

  Назначение коробки передач -скоростей;

  Механизм переключения - 3С;

  Включение передач: на всех блоках муфтой;

  Механизм переключения: однорукояточный, с предварительным набором;

  Положение включения: на минимальную частоту вращения.

  Токарные станки делятся на универсальные и специализированные. Универсальные станки предназначены для выполнения самых разнообразных операций: обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцовых поверхностей; нарезания наружных и внутренних резьб; отрезки, сверления, зенкерования и развертывания отверстий. На специализированных станках выполняют более узкий круг операций, например обтачивание гладких и ступенчатых валов, прокатных валков, осей колесных пар железнодорожного транспорта, различного рода муфт, труб и т. п. Универсальные станки подразделяются на токарно-винторезные и токарные. Токарные станки предназначены для выполнения всех токарных операций, за исключением нарезания резьбы резцами.

  По заданию необходимо спроектировать коробку скоростей токарного станка. Проектируемый узел обеспечивает главное движение в станке - вращение шпинделя. Число скоростей 18; механизм переключения скоростей с предварительным набором.

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

  1. Определение режимов резания

  коробка скорость токарный шпиндель

  Предельные расчетные значения скорости резания и подачи определяем исходя из соображений, что для черновой обработки принято принимать V_min и S_max, а для чистовой - V_max и S_min.

  По рекомендациям [1, с. 87] при определении наибольшей скорости резания следует принимать глубину резания и подачу наименьшими t_min и S_min; материал заготовки - с низкой твёрдостью (чугун НВ160) ковкий чугун КЧ306 (НВ150); материал режущей части резца - твердый сплав; стойкость инструмента Т=20…30 мин.

  При определении наименьшей скорости резания принимают t_max и S_max; материал заготовки - высокопрочная легированная сталь (НВ=170; _в750 МПа); материал режущей части инструмента - быстрорежущая сталь; стойкость Т=60…90 мин.

  Для повышения производительности обработки, в качестве материала режущей части резца во всех случаях принимаем твердый сплав.

  Глубина резания t_max=3,5 мм [1, с.84]

  Подача S_max=1,2 мм/об [2, c.266]

  1.1 Режимы резания

  K_V - общий поправочный коэффициент на скорость резания

  K_mv - коэффициент, учитывающий материал заготовки;

  К_nv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

  К_иv - коэффициент, учитывающий материал режущий части;

  K _v - коэффициент, учитывающий угол в плане;

  K_r - коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца.

  Частота вращения шпинделя:

  1.2 Расчёт максимальной силы резания

  где значения коэффициентов для

  P_z = 10 81 3.5 1 1.2 0.75 65.13 0 1.0 = 3250 Н

  P_x = 10 43 3.5 0,9 1.2 0.75 65.13 0 1.0 = 1522 Н

  P_y = 10 38 3.5 1 1.2 0.4 65.13 0 1.0 = 1431 Н

  1.3 Мощность резания

  2. Кинематический расчет

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

  По заданию: = 1.12; z = 18.

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

  Из геометрического ряда предпочтительных чисел [1, c.280] принимаем стандартные значения n_min= 63 мин -1 , n_max= 170 мин -1

  Т. о. исходные данные для проектирования:

  = 1.12; z = 18; D_max=200 мм; n_min= 100 мин -1 ; n_max= 710 мин -1 ; мощность резания N_э=3.5 кВт.

  2.1 Число оборотов

  Определяем требуемые числа оборотов шпинделя из геометрического ряда для ц = 1,12 (стр.280[1]), об/мин:

  По заданной структурной формуле z = 2₃3₆3₁ строим структурную сетку (рис.1) (стр.100[3]).

  Из структурной сетки получаем следующие отношения для передаточных чисел:

  Рис.1 Структурная сетка.

  2.2 Построение графика чисел оборотов

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

  Принимаем следующие передаточные числа, принимая во внимание выражение (2) для ц = 1,12:

  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:

  Принимаем i₁= 0 =1.0, тогда i₂= - 3 = 0.712;

  Принимаем i₃= 0 = 1.0 i₄= - 6 =0.507, тогда i₅= - 12 = 0.257;

  Принимаем i₆= 0 =1.0; i₇= - 1 =0.892, тогда i₈= - 2 - = 0.797

  При асинхронной частоте вращения вала электродвигателя n_ac=(1-S)n_c=(1- 0.05)750712 мин -1 , передаточное отношение

  В соответствии с этими передаточными отношениями строим график чисел оборотов (см. рисунок 2).

  Рис.2 График чисел оборотов

  2.3 Определение числа зубьев зубчатых колес

  Числа зубьев определяем по табл.3, стр.121[4]. При этом находим Уz такое, чтобы для каждой передачи z_min ? 18, межосевое расстояние должно быть одинаковым для всех передач одной группы, т. е. сумма зубьев сцепляющихся пар должна быть одинаковой, модули для пар одной группы тоже одинаковы. Данные в табл.1.

  • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
  • Бесплатные сертификаты учителям и участникам

  Конструкции коробок скоростей

  Требования, предъявляемые к конструкциям коробок скоростей метал-лорежущих станков: плавность хода, точность, вращение без вибраций, бесшумность работы передач, достаточная жесткость корпусов, валов, шпинделей и опор. Не менее важными являются качество изготовления де­талей, сборка и технологичность конструкций.

  Допуски на неточность отверстий под подшипники шпинделя устана­вливают чаще всего по 1-му классу точности в системе отверстия, а проме­жуточных валов — по 2-му классу. Отклонения формы отверстий не дол­жны превышать 1/3—1/2 поля допуска.

  Зубчатые колеса, работающие со скоростями, не превышающими 1—2 м/с, изготовляют из стали 40ХФА. Сталь 40Х находит применение при окружных скоростях до 12 м/с. При наличии же ударных, нагрузок исполь­зуют цементуемую сталь 20Х. Для ответственных зубчатых колес, рабо­тающих со скоростями более 12 м/с, применяют сталь 12ХНЗА и 18ХГТ.

  В коробках скоростей наряду с одиночными зубчатыми колесами при­меняют блоки двух, трех, реже — четырех колес. Цельный блок (рис. 1,а) выгоден по себестоимости, однако имеет такие недостатки, как невозможность шлифовки зубьев у всех колес, неодинаковая их долговечность, вы­водящая из строя весь блок при износе одного колеса. Это привело к со­ставным блокам, которые показаны на рис. 1,6, в, г. Они позволяют про­изводить шлифовку всех зубьев, упрощают заготовки. За счет самоуста­новки колес происходит более равномерное распределение нагрузки. Конструкция блока значительно упрощается при склеивании затвердеваю­щей клеевой композицией [3]. Большое значение имеет форма закругления зуба. Применение бочкообразной формы (рис. 1,д) приводит к выравни­ванию эпюр удельных нагрузок, повышает долговечность передачи.

  Ведущие колеса на валу электродвигателей с целью уменьшения шума, где это позволяют условия, изготовляют из текстолита. Окружную ско­рость в этом случае можно принимать до 40 — 50 м/с. Материал сопряжен­ного колеса должен иметь твердость не ниже НВ 200 — 220.

  Степень точности зубчатых передач регламентируется ГОСТ 1643 — 72, а шероховатость рабочей поверхности — ГОСТ 2789 — 73 (табл. 1).

  
  

  Рис. 1. Конструкция блоков зубчатых колес

  
  

  
  

  Рис. 2. Коробка скоростей револьверного станка мод. 1Н318

  Конструкции коробок скоростей весьма разнообразны и зависят прежде всего от общей компоновки станков и способов переключения передач. По компоновке все коробки делят на две группы: встроенные в корпус и с раз­дельным приводом; по способам переключения — на четыре группы: со сменными колесами, с передвижными колесами, с муфтами, с бесступен­чатыми передачами.

  Коробки, встроенные в корпус, применяют в станках общего назначе­ния. Они компактны, имеют меньшее количество корпусных деталей и со­ответствующих пригонок. Вместе с тем встроенные коробки служат источ­ником вредных вибраций и нагрева шпиндельных узлов, имеют технологи­ческие трудности.

  В современном станкостроении применяют следующие размерные компоновки.

  1. Шпиндельные бабки с нормальным соотношением радиальных и осевых размеров (станки малых и средних размеров).

  2. Шпиндельные бабки с уменьшенными осевыми размерами в резуль­тате увеличения радиальных размеров. Данные компоновки применяют В целях уменьшения возможных вибраций, вызванных консольным распо­ложением, электродвигателя и других вращающихся деталей. Их приме­няют также в вертикальных конструкциях с верхним приводом шпинделя для уменьшения высоты станка и повышения виброустойчивости (радиально-сверлильные и продольно-фрезерные станки).

  3. Шпиндельные бабки с уменьшенными радиальными размерами в ре­зультате увеличения осевых размеров (тяжелые токарные и некоторые дру­гие станки).

  Коробки скоростей с раздельным приводом (с редуктором) обеспечи­вают .более плавное вращение шпинделя. Последний не нагревается; .вибрации, возникающие в приводе, не передаются шпиндельной бабке.

  Коробки со сменными колесами применяют для упрощения конструк­ции станка в тех случаях, когда время на перенастройку мало по сравнению с общим временем. Кроме того, сменные колеса значительно упрощают конструкцию станка. Достоинства этой передачи в ее малых осевых размерах; конструкция допускает большое количество передач исключена аварийность. Сменные колеса широко используют при массовом и серийном производстве в автоматах, .зубо- и резьбона­резных станках,- в специальном и операционном оборудовании, а также в некоторых универсальных станках. В качестве примера можно привести сменные, колеса а — Ъ, установленные в коробке скоростей револьверного станка 1Н318 (рис. 2). Валы для удобства имеют консольную часть. Ко­леса закрепляют с помощью шпоночных соединений и быстросъемных шайб, либо сажают на шлицах.

  Коробки скоростей с муфтами применяют очень часто. В таких переда­чах используют кулачковые, зубчатые, фрикционные, электромагнитные и порошковые эмульсионные муфты. Преимуществами переключения кулачковыми муфтами являются малые осевые перемещения, незначи­тельные усилия при переключении, возможность передачи вращения косо-зубыми и шевронными колесами. Недостатками их являются возможность поломки кулачков при включении и холостое вращение передач, не участвующих в движении. Эти недостатки ограничивают применение данных муфт. -

  Фрикционные муфты, благодаря быстроте и плавности передач на ходу, сокращают время управления станком. Они позволяют применять в ко­робке косозубые и шевронные передачи. Недостатки этих муфт заклю­чаются в ограничении величины крутящего момента, в больших размерах, затрудняющих применение более двух передач в группе и более трех групп в коробке. Потери мощности и изнашивание при холостом вращении по­стоянно сцепленных передач, трение в выключенных муфтах не способ­ствует повышению КПД станка. Фрикционные муфты применяют преиму­щественно в малых и средних токарно-револьверных станках, иногда В сочетании с многоскоростным электродвигателем.

  На рис. 2 показана коробка скоростей станка 1Н318. Привод осу­ществляется от двухскоростного электродвигателя с n = 1420/2800 об/мин и N = 2,6/3 кВт. Вращение от него передается на шкив клиноременной передачи 1. Через двухступенчатую коробку скоростей, регулируемую дву­мя электромагнитными муфтами 3 и 4, движение передается на шпиндель через шкив 2. Наличие сменных колес (четыре пары) позволяет получить 16 значений частот вращения с пределом регулирования 100-4000 об/мин. Коробка имеет две механические ступени: при включении муфты .Сменные колеса числом зубьев 22-44 и 29-37 путем-перестановки обеспечивают четыре пере­даточных отношения. При выключенных муфтах редуктор не работает.

  Существенным при проектировании коробок скоростей и подач являет­ся выбор средств переключения. В современном станкостроении приме­няют механические, электрические и гидравлические устройства. Выбор системы управления зависит главным образом от необходимой частоты переключений и потребного для этого времени сравнительно со штучным временем. Если станок предназначается для крупносерийного или массово­го производства, то управление им должно быть полностью или частично автоматизировано. Органы ручного управления предусматривают ры­чажные, реечные и винтовые механизмы. Используются они в тех случаях, когда время переключения мало по сравнению с общим временем обработки.

  Принцип управления с предварительным набором скоростей (преселективная система) показан на рис. 3,а. Набор скорости, включаемой после той, на которой работает станок, производят предварительно, во время ра­боты. Для этого рукоятку 7 поворачивают на себя. В результате этого де­таль 6 разводит в разные стороны вилки 5 и 8, которые перемещаются по штангам 4 и 9 (рис. 3,6). Вилки охватывают выточки фасонных кулачков 3 и 13, сидящих на шлицах вала 2. Кулачок 13 устанавливают маховиком 14 в положение, соответствующее заданной скорости. В момент переклю­чения поворачивают рукоятку 7 от себя, в результате чего кулачки 3 и 13 сближаются и своими профилированными выступами воздействуют на пальцы рычагов 1 и 10, которые устанавливают переключаемые колеса 11 и 12 в соответствующее положение. Одновременно с этим движением от­ключается главная муфта.

  Принципиальная схема избирательного переключения (селективное управление) изображена на рис. 4. Рычаги 3 и 7 нижними концами жест­ко связаны с колесами 4 и 8, находящимися в зацеплении с зубчатыми рей­ками 2, 5 и б, 9.- Последние могут по высоте занимать три положения, в за­висимости от наличия под хвостовиками торцовой плоскости, отверстия или потайных площадок диска 1. Для установки., конкретной скорости, диск при помощи зубчатого сектора 10 и круглой рейки отводят вниз, поворачивают в соответ­ствующее положение и вновь возвращают к рейкам 2, 5, б и 9, устанавливая их в соответствующее положение. Широкое применение нашли системы ди­станционного управления. Одним из наиболее простых и надежных устройств является пере­ключение коробок- скоростей электромагнит­ными муфтами. В развитии привода главного движения можно отметить следующие основные тенден­ции. Прежде всего — агрегатирование привода, создание унифицированных коробок скоростей. Важным является сокращение количества органов ручного управления и разработка механизмов однорукояточного управ­ления, в том числе дистанционного. Расширяется применение электро­магнитных муфт для переключения коробок, использование механизиро­ванных и автоматизированных процессов управления.

  На металлорежущих станках есть необходимость изменять скорость вращения шпинделя, при этом меняя усилие его крутящего момента. В зависимости от различных операций обработки металла требуются свои скорости вращения и усилия. Для настройки необходимого вращения в станках применяются специальные устройства, состоящие из наборов валов с зубчатыми колесами. Такие устройства называются коробками скоростей и коробками подач.

  
  

  Коробки скоростей можно разделить по типу переключения. Существуют различные типы переключения, но наиболее распространены только два типа.

  - Первый тип переключается при помощи скольжения валов с зубчатыми шестеренками.

  - Второй тип переключается за счет муфт кулачкового или фрикционного типа.

  Коробки, переключающиеся валами с шестеренками

  
  
  

  Такого типа коробка скоростей станка наиболее распространена в современном станочном оборудовании. В этой коробке изменении скорости происходит при помощи блоков. Обычно несколько зубчатых колес соединяются в один блок, который скользит по валу. Как правило, используется три зубчатых колеса в одном блоке, иногда может использоваться четыре зубчатых колеса. При скольжении по валу происходит зацеплении е разных зубчатых колес с разными передаточными числами. Благодаря изменению передаточных чисел, изменяется скорость вращения шпинделя.

  Коробки, переключающиеся кулачковыми муфтами

  В такого типа коробках, также используются наборы валов с разного диметра шестернями. Но в отличии от скользящих блоков, шестерни тут расположены на валах неподвижно. Кроме того шестерни находятся в постоянном сцеплении с другими, а для переключения передаточных режимов используется подключение вращения вала. Разные валы вращаются с разной передаточной скоростью, поэтому подключив тот или иной вал, меняется и скорость шпинделя. Валы подключаются при помощи механизма кулачковой муфты. Муфта с кулачками может совершать скользяще-поступательные движения, при этом при движении направо подключается правый вал, а при движении налево, левый вал. Кулачки это прочная конструкция. Они могут передавать значительные усилия. Но есть одна особенность производить переключение скорости кулачковой муфтой можно только на выключенном вращении, иначе кулачки могут выйти из строя.

  
  

  Коробки, переключающиеся муфтами фрикционного типа

  В отличии от жесткого сцепления кулачковых муфт, при помощи фрикционных муфт сцепление можно передать более мягко. В фрикционных муфтах используются специальные диски, которые прижимаются к друг другу с помощью мощных пружин. При сжатии между дисками создается значительное трение, которое может передавать большие усилия. При этом во время включения не происходит резких толчков, т.к. диски проскальзывают и смягчают усилие. Благодаря этому коробку с фрикционными муфтами можно переключать при работающем вращении станка. Особенно часто в станках фрикционные муфты применяются для переключения типов вращения шпинделя с прямого на обратное, и наоборот. При сильном проскальзывании дисков, муфта подлежит регулировке и подтяжке.

  Читайте также:

    
  • Темы рефератов по истории математики для студентов
    
  • Взаимодействие человека и организации реферат
    
  • Приспособления для фрезерных станков реферат
    
  • Реферат на тему приказ
    
  • Реферат история российских наград