- •В.Н. Евстигнеев, м.А. Китаева, б.В. Устинов расчет и конструирование приводов главного движения металлорежущих станков
- •150400.65 «Технологические машины и оборудование»
- •Оглавление
- •Предисловие
- •1. Задачи, тематика и организация курсового проектирования
- •1.1. Задачи и требования к курсовой работе
- •1.2. Тематика и содержание курсовых работ
- •1.3. Указания к написанию разделов пояснительной записки
- •Введение
- •Современные тенденции развития станков
- •Разработка технологического процесса обработки детали на станке
- •Разработка кинематической схемы привода главного движения
- •Технические расчеты деталей привода
- •Выбор системы смазки привода
- •Заключение
- •1.4. Требования к оформлению пояснительной записки
- •Общие положения
- •Оформление пояснительной записки
- •Формулы и уравнения
- •Иллюстрации и рисунки
- •Оформление таблиц
- •Описание библиографического списка
- •1.5. Требования к оформлению графических материалов
- •Указания к оформлению чертежа общего вида
- •Указания к оформлению сборочного чертежа
- •Указания к оформлению чертежа детали
- •Указания к оформлению кинематической схемы
- •1.6. Организация выполнения курсовой работы
- •2. Методические материалы для обоснования конструкции привода главного движения
- •2.1. Электродвигатели
- •С разными режимами работы
- •Численные значения технических характеристик электродвигателя аирм132м4 при изменении частоты тока от 50 до 125 Гц
- •Конструктивные исполнения по способу монтажа двигателей серий аи, 5а, 6а, адчр
- •2.2. Проектрование кинематической схемы привода главного движения
- •2.2.1. Разработка кинематики привода со ступенчатым регулированием частоты вращения
- •2.2.2. Разработка кинематики привода с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя
- •2.3. Определение диаметров валов коробки скоростей
- •Механические характеристики сталей
- •Номинальные размеры цилиндрических концов валов
- •Допускаемые номинальные напряжения [σИ] для валов
- •Коэффициенты Kσ и Kτ в ступенчатом переходе с галтелью
- •Коэффициенты Kσ и Kτ для шпоночного паза
- •Коэффициенты Kσ и Kτ для шлицев и резьбы
- •Отношения Kσ/Kdσ и Kτ/Kdτ для посадки деталей на вал с натягом
- •Коэффициенты Kdσ и Kdτ
- •Коэффициенты kFσ и kFτ
- •Коэффициент kv
- •Уравнения упругой линии, максимальные прогибы и углы поворота двухопорных балок
- •Допустимые углы поворота сечения и прогибы вала
- •2.4. Шпоночные и шлицевые соединения
- •Номинальные размеры призматических шпонок (гост 23360-78)
- •Номинальные размеры сегментных шпонок (гост 8794)
- •Размеры прямобочных шлицевых соединений, мм
- •Предпочтительный размерный ряд эвольвентных шлицевых соединений (гост 6033-80)
- •50×2×9H/9gГост 6033-80.
- •50H7/g6×2×h9/g9 гост 6033-80.
- •Допускаемые напряжения [σ]см для неподвижных соединений
- •2.5. Выбор уплотнений опор качения
- •Применение уплотнений опор качения
- •Размеры лабиринтных уплотнений, мм
- •Размеры манжетных уплотнений для валов (гост 8752-79), мм
- •2.6. Выбор системы смазки
- •Предельная быстроходность шпиндельных узлов для различных систем смазки
- •Основные эксплуатационные характеристики масел на нефтяной основе
- •2.7. Шпиндельные узлы с опорами качения
- •Технические характеристики шпиндельных узлов
- •Значения коэффициентов k1, k2, k3 и осевой жесткости j0 для комплексных опор
- •Предварительный натяг шариковых радиально-упорных подшипников, н
- •2.8. Зубчатые передачи
- •2.8.1. Общие сведения о зубчатых передачах
- •Материалы и виды термообработки для изготовления зубчатых колес
- •Рекомендации применения зубчатых колес по нормам плавности
- •Модуль зубьев по гост 9563-80
- •Геометрические параметры цилиндрических передач внешнего зацепления без смещения, мм
- •Число зубьев шестерни
- •Формулы для расчета сил в зацеплении
- •2.8.2. Расчет зубчатых передач
- •Расчет модулей зубчатых передач по критерию изгибной прочности
- •Пределы выносливости σFlimb, σНlimb и коэффициенты безопасности sf, sh при расчете на контактную и изгибную прочность
- •Показатели степени кривой усталости qF, qН и коэффициенты приведения μF, μН
- •Коэффициенты расчетной нагрузки
- •Коэффициенты kFβ и kНβ
- •Коэффициенты kfv и kнv динамической нагрузки
- •Проверочный расчет цилиндрических зубчатых передач на выносливость при изгибе
- •Проверочный расчет на контактную выносливость зубьев
- •Базовое число циклов nHlim
- •2.8.3. Конструкция зубчатых колес
- •2.9. Ременные передачи
- •Основные характеристики ременных передач
- •2.9.1. Клиноременная передача
- •Характеристики сечений импортных клиновых ремней
- •Длина клинового ремня
- •2.9.2. Поликлиновая передача
- •Поликлиновые отечественные ремни, изготавливаемые серийно
- •Параметры сечений поликлиновых ремней импортного производства по din 7867
- •Поликлиновые импортные ремни, изготавливаемые серийно
- •2.9.3. Зубчатоременная передача
- •Резиновые зубчатые литьевые ремни, изготавливаемые серийно
- •Основные типоразмеры выпускаемых зубчатых ремней импортного производства
- •2.9.4. Определение кинематических и геометрических параметров ременных передач Передаточное число ременной передачи
- •Сечения клиновых ремней
- •Модуль зубчатого ремня и число зубьев шкивов
- •Параметры зубчатоременных передач
- •Диаметры шкивов и скорость ремня
- •Угол обхвата
- •Межосевое расстояние и расчетная длина ремня
- •2.9.5. Методика расчета ременных передач по тяговой способности
- •Клиноременная передача
- •Параметры для определения Cl
- •Коэффициент режима нагрузки, Cp
- •Поликлиновая передача
- •Параметры клиновых ремней
- •Зубчатоременная передача
- •Силы, действующие на валы
- •Силы, действующие на валы
- •Расчет ременных передач на долговечность
- •2.9.6. Шкивы ременной передачи
- •Профиль шкива клиноременной передачи
- •Профиль ремня поликлиновой передачи
- •Профиль шкива зубчатоременной передачи
- •Основные размеры шкивов ременных передач
- •Способы натяжения ремней
- •Рекомендации по конструктивному расположению шкивов в приводе
- •3. Разработка кинематики привода подач
- •Коэффициент μ
- •4. Примеры проектирования приводов главного движения металлорежущих станков
- •С электродвигателем модели аир132м2
- •Параметры трех вариантов коробок скоростей
- •1. Разработка кинематической схемы привода
- •2. Расчёты для обоснования конструкции деталей привода
- •40×2×7H/7nГост 6033-80.
- •95×3×7H/7nГост 6033-80.
- •Параметры зубчатых передач привода
- •3. Проверочные расчеты деталей привода
- •Основные силовые характеристики зубчатых передач при работе с максимальным моментом
- •Коэффициенты расчетной нагрузки
- •Проверочный расчет цилиндрических зубчатых передач на выносливость при изгибе
- •Проверочный расчет цилиндрических зубчатых передач на контактную выносливость зубьев
- •Кинематические и силовые характеристики ременной передачи по кинематической схеме привода
- •Параметры сечения 11м клинового ремня
- •Проверочный расчет ременной передачи по тяговой способности
- •Основные размеры шкивов ременной передачи
- •Механические свойства сталей
- •Нагрузка, действующая на II вал коробки скоростей со стороны деталей привода
- •Расчет нормальных σ и касательных τ напряжений в опасных сечениях вала
- •Проверочный расчет вала по критерию статической прочности
- •Проверочный расчет вала по критерию усталости материала
- •Проверочный расчет эвольвентных шлицевых соединений
- •Проверочный расчет шлицевого соединения d – 8×36×40h7/h6×f10/e9
- •4. Расчет и обоснование параметров шпиндельного узла
- •Технические характеристики шпиндельного узла
- •Расчет жесткости опор шпинделя
- •Расчет шпинделя на жесткость
- •Геометрические параметры деталей привода
- •Режимы обработки
- •Расчет потерь в электродвигателе при заданной мощности
- •Список рекомендуемой литературы
Численные значения технических характеристик электродвигателя аирм132м4 при изменении частоты тока от 50 до 125 Гц
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
50 |
1500 |
1455 |
1 |
72,2 |
216,6 |
3 |
0,175 |
55 |
1650 |
1600 |
1,1 |
65,64 |
179 |
2,73 |
0,158 |
60 |
1800 |
1745 |
1,2 |
60,17 |
150,4 |
2,5 |
0,144 |
65 |
1950 |
1890 |
1,3 |
55,54 |
128 |
2,3 |
0,13 |
70 |
2100 |
2035 |
1,4 |
51,57 |
110,5 |
2,14 |
0,12 |
75 |
2250 |
2180 |
1,5 |
48,13 |
96,3 |
2 |
0,11 |
Окончание табл. 2.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
80 |
2400 |
2325 |
1,6 |
45,12 |
84,6 |
1,875 |
0,104 |
85 |
2550 |
2470 |
1,7 |
42,5 |
75 |
1,76 |
0,096 |
90 |
2700 |
2620 |
1,8 |
40,1 |
66,8 |
1,67 |
0,09 |
95 |
2850 |
2765 |
1,9 |
38 |
60 |
1,58 |
0,084 |
100 |
3000 |
2910 |
2,0 |
36,1 |
54,2 |
1,5 |
0,0785 |
105 |
3150 |
3055 |
2,1 |
34,38 |
49,1 |
1,43 |
0,0736 |
110 |
3300 |
3200 |
2,2 |
32,8 |
44,8 |
1,36 |
0,0684 |
115 |
3450 |
3345 |
2,3 |
31,4 |
41 |
1,3 |
0,064 |
120 |
3600 |
3490 |
2,4 |
30,08 |
37,6 |
1,25 |
0,06 |
125 |
3750 |
3635 |
2,5 |
28,9 |
34,6 |
1,2 |
0,056 |
Примечание.Kf=fi/f1– кратность изменения частоты. |
Максимально допустимая частота тока для зоны IIсоставитfmax= 90 Гц с учетом коэффициентов 0,8 иKM= 1,3. Предельно допустимая частота тока для данного электродвигателя составитfmax*= 150 Гц (зонаIII),nДВmax= 4500 мин-1.
Диаграмма крутящего момента Mдля рассматриваемого электродвигателя представлена на рис. 2.6.
Рис. 2.6. Моментная характеристика двигателя АИРМ132М4 для I и II зоны регулирования
Электродвигатели на металлорежущих станках могут располагаться по-разному. Типовые схемы монтажа двигателей с учетом их габаритных размеров представлены в табл. 2.2. Первый столбец графы «обозначение» дает варианты установки электродвигателя на лапах, второй столбец – то же на лапах, но с фланцем на одном подшипниковом щите, третий столбец – варианты фланцевой установки двигателя.
В станках с ЧПУ для высокоскоростной обработки материалов целесообразно использовать мотор-шпиндель, представляющий собой шпиндельную бабку со встроенным регулируемым асинхронным электродвигателем, ротор которого установлен непосредственно на шпинделе.
В конструкции мотор-шпинделя предусматривается размещение различных устройств: механизма крепления специально сбалансированного инструмента, системы подачи СОЖ, системы охлаждения (воздушной или водной) самого двигателя, устройства автоматической смазки подшипников, датчиков положения и частоты вращения ротора и др.
Изготавливают мотор-шпинделя многие известные фирмы, но при этом специализируют свою продукцию под определенные производственные условия. Для станков, рассчитанных на обработку широкой номенклатуры деталей средних и больших размеров, предпочтительнее использовать мотор-шпиндель фирмы «Siemens» серии 2SP1.
Таблица 2.2