Модернізація коробки швидкостей станка 6А56 для обробки жароміцної сталі

Міністерство утворення і науки України

Національний університет «Львівська політехніка»

Курсовий проект

Розрахунково-пояснювальна записка

Тема

Модернізація коробки швидкостей ст. 6А56 для обробки

жароміцної сталі

Група

Студент

Керівник проекту

Дата захисту

Оцінка проекту

2009 навчальний рік

Обсяг і зміст проекту

1. Пояснювальна записка на 25 - 30 аркушах. Розрахункова пояснювальна записка містить уведення, кінематичні і силові розрахунки коробки швидкостей, перелік використовуваної літератури.

2. Графічна частина на листі формату А1. Графічна частина складається зі складального креслення (розгорнення) коробки швидкостей.

Дата видачі << >> 200 р. Срок виконання << >> 200 р.

1. Загальна частина

1.1.1 Ведення

Машинобудування є основою науково-технічного прогресу, у різних галузях народного господарства. Безперервне удосконалювання і розвиток машинобудування зв'язаний із прогресом верстатобудування, оскільки разом з металорізальними верстатами й інші види технологічних машин забезпечують будь-яких нових видів устаткування.

Удосконалювання сучасних верстатів повинне забезпечувати підвищення швидкостей робочих і допоміжних рухів, при відповідному підвищенні потужності приводу головного руху.

Виняткове значення здобуває підвищення надійності верстатів за рахунок насичення їх засобами контролю і виміру.

Сучасні металорізальні верстати забезпечують виконавчу потужність оброблених деталей. Відповідальні поверхні найбільш важливих деталей машин і приладів обробляють на верстатах з погрішністю в частках мікрометрів, а шорсткість поверхонь при алмазному гострінні не перевищує сотих часток мікрометра.

1.1.2 Призначення верстата

Верстат призначений для виконання універсальних робіт різними видами швидкорізального і твердосплавного інструмента, а також для виконання простих розточувальних і свердлильних робіт вертикальною подачею фрезерної бабки. На верстаті можна обробляти деталі з кольорових і чорних металів, включаючи особливо міцні сталі.

Для фрезерования складних криволінійних поверхонь по розмітці в конструкції верстата передбачена ручна подача столу в подовжньому і поперечному напрямках за допомогою сервопривода.

Безступінчасте регулювання приводу подач столу і фрезерної бабки дає можливість вибрати найбільш ефективний режим різання.

У конструкції верстата передбачені можливості побіжного фрезерования, Гідромеханічне кріплення фрез, механізований затиск бабки і салазок.

Охолодження інструмента, що ріже, розпиленням.

Керування верстатом кнопкове, з підвісного пульта.

Клас точності верстата Н.

1.1.3 Технічні характеристики станка

Основні розміри:

Розміри робочої поверхні столу, мм 800×2000

Кількість Т-образных пазів столу 5

Ширина паза, мм 28

Відстань між пазами, мм 140

Відстань від торця шпинделя до робочої 100-900

поверхні столу, мм 800

Відстань від осі шпинделя до направляючих №3(ГОСТ836-62)

стійкі, мм

Конус отвору шпинделя 1600

Найбільше переміщення столу, мм: 750

подовжнє 150

поперечне 800

Найбільше переміщення гільзи шпинделя, мм 4000

Механіка столу:

Кількість швидкостей шпинделя 18

Число оборотів шпинделя в хвилину 25-1250

Межі безступінчастих подач, мм/хв:

столу 6-1000

бабки 6-250

Швидкість швидкого переміщення, мм/хв:

столу 8000

бабки 750

Привод, габарит и вес станка

Електродвигуни: Тип Потужність, квт Число про/хв

приводу головного руху А02-71-4 22,0 1450

приводу подач бабки П-52 4,3 1000/3000

приводу подач салазок П-52 4,3 1000/3000

приводу подач столу П-52 4,3 1000/3000

гідроприводу А02-31-6 1,5 950

привід насоса змащення ДПТ21-4 0,12×2 1450

Габарити верстата 3900×5300×4000

Вага верстата, кг 18000

1.1.4 Мета і задачі модернізації

Науково-технічний прогрес викликав бурхливий розвиток усіх галузей народного господарства, що вимагає нових машин, механізмів і устаткування, для комплексної механізації, однак у промисловості мається велика кількість застарілих верстатів, замінити які в короткий час не представляється можливим. Одним зі шляхів рішення цієї проблеми є модернізація верстатів, що передбачає підвищення їхньої потужності, швидкості механізації й автоматизації трудомістких процесів скорочення допоміжного часу.

1.2 Кінематичний аналіз ланцюга головного руху верстата 6А56

Основний розмір - розмір столу

Bст×Lст=800×2000мм

n=25…1250мм

Zn=18

Sпр=5…2200мм

Zs=18

1.2.1.Визначення знаменника ряду

n=25…1250мм

Zn=18

φ_>n>

Побудова ряду частот

Складаємо розгорнуте рівняння

1.2.2. Визначаю функції групових передач

Перша група

φ7

Друга група

Третя група

1.2.3 Складаю структурну формулу ланцюга головного руху

Zn=1×3(2) ×3(6) ×2(9)=18

1.2.4 Побудова структурної сітки

Эл.дв. I II III IV

Малюнок 1

1.2.5 Визначаємо передатні відносини групових і постійних передач

Група «а»

Група «б»

Група «в»

1.2.6 Складемо структурний графік

1420

Малюнок 2

1.2.7 Визначаєм дійсні частоти обертання і їх відхилення від стандартних

хв^-1

Висновок: усі відхилення уклалися в припустиме.

1.3 Кінематичний аналіз ланцюга головного руху відповідно до завдання по модернізації

1.3.1 Уточнюємо вихідні дані

Bст. × Lст. =800 × 2000

n_>шп> = 25…1120 хв^-1

Zn=12

n_>min>=25 хв -1; n_>max>=1120 хв^-1

φ_>n>

Побудова ряду частот

1.3.2 Вибір і аналіз структурної формули

Ri_>max>=φ_>n>=1,41=3

1.3.3 Побудова структурної сітки

φ=1,41

Эл. дв. I II III IV

Малюнок 3

1.3.4 Побудова структурної графіка

630

Малюнок 4

1.3.5 Розрахунок зубчастих коліс

1.3.6 Визначення дійсної частоти обертання їхнього відхилення від стандартних значень

хв^-1

Висновок: усі відхилення уклалися в припустиме

1.4 Вибір електродвигуна

1.4.1 Вибір розрахункової обробки

Діаметр оброблюваної заготівлі.

, мм

В=800 – ширина робочої частини столу

мм

Розрахункове значення столу D коректується за ДСТ24359-80. Довідник технолога машинобудівника т.2. 1986 р. стор. 188 т.95.

мм.

Z=20 – число зубів.

Матеріал заготівлі частини інструмента, що ріже:

Заготівля З4; Інструмент ВК8; Фреза ДСТ24359-80

1.4.2 Визначення розрахункових режимів різання

t=(0,02…0,03)D, мм

t=0,02∙400=8 мм

Ширина фрезерования

, мм

мм

Подача на зуб фрези

мм

Приймаю Sz=0,3 мм.

Швидкість різання

Стійкість фрези T=(1,0…1,5)D, хв, т.к. D=400>200, то хв. из т. 39. вибираю значення для інструмента ВК6 - матеріал жароміцний.

C_>v>=108 m=0,32 Y_>v>=0,3 P_>v>=0

q_>v>=0,2 X_>v>=0,06 U_>v>=0,2

K_>v> – загальний поправочний коефіцієнт на швидкість різання.

K_>mv>=1; K_>uv>=0,9; K_>nv>=0,1

м/хв.

хв^-1

м/хв.

1.4.3 Визначаю потенційну силу різання

, (Н)

из табл. 4.3. выбираю значения

C_>p>=218 X_>p>=0,92 u_>p>=1,0 K_>p>=1

q_>p>=1,15 y_>p>=0,78 W_>p>=0

1.4.4 Визначаю потребную потужність електродвигуна

кВт

К_>1>=1 – коефіцієнт, що враховує додаткові витрати потужності на подачу супорта.

К_>1>=1 – коефіцієнт, що враховує можливість короткочасних перевантажень.

1.4.5. Выбор електродвигуна за ДСТ

Тип електродвигуна 4А160S4

N_>эл.дв.>=15,0 квт;

N_>дв>=1465 хв -1;

Виконання за ДСТ 19523-81

1.5 Силовий розрахунок приводної передачі

1.5.1 Кінематичний розрахунок зубчастих коліс

Z=112-78=34

мм

1.5.2 Силовий розрахунок зубчастих коліс

Розрахунок зводиться до визначення σ_>н> (контактної напруги) і σ_>F> (напруги вигину) у матеріалі зубчастих коліс. Розрахункові піддаємо менше колесо приводної передачі.

[МПа]

[ МПа або Н/мм²],

де

Z_>н> – коефіцієнт форми сполучених поверхонь зуба,

Z_>н>=1,76 (прямозубі колеса з )

Z_>M> – коефіцієнт, що враховує механічні властивості матеріалів сполучених коліс Z_>М>=274 – сталь по сталі.

Z_>Е> - коефіцієнт, що враховує сумарну довжину контактних ліній,Z_>Е>=0,9

- для сталевих коліс.

1.5.3 F_>t> - окружна сила на колесі, що розраховується

[H],

b=20 мм.

1.5.4

K_>Hα> - враховує розподіл навантаження між зубами K_>Hα>=1

K_>Hβ>– по ширині зубцюватого вінця. Для - K_>Hβ>залежить від твердості робочої поверхні зубів.

K_>Hβ>=1…1,05 консольне розташування, K_>Hβ>=1,03

K_>Hv> – динамічний коефіцієнт.

K_>Hv> залежить від ступеня точності окружної швидкості, твердості поверхні зубів. Рекомендують застосовувати 7-ю ступінь точності.

м/с, звідси K_>Hv>=1,2

МПаМПа

оефіцієнт форми зуба Y_>F>=3,85

K_>F>=1 (для прямозубих коліс)

K_>Fβ>=1,13…1,28 (консольне розташування)

МПаМПа

Вибираю сталь 40ХН, загартування ТВЧ наскрізна HRC=48…55

[σ_>н>]=1000МПа; [σ_>F>]=270МПа;

1.5.5 Визначення розрахункових частот обертання

Тихохідна коробка швидкостей.

n_>шп.min><80 хв -1

25 хв -1<80 хв -1

Приймаємо найближче менше 50 хв -1

хв -1

Малюнок 4

1.5.6 Визначення розрахункових моментів

;

1.5.7 Перевірочний розрахунок моделей групових і постійних передач

Група «а»

m=4

мм.

Розрахунок ведемо по меншому колесу

K_>Hα>=1

K_>Hβ>=1,05

K_>HV>=1,12

Для сталі

МПа

Y_>F>=3,87

K_>Fα>=1

K_>Fβ>=1,12

K_>FV>=K_>HV>=1,14

МПа

Сталь 45 нормалізація НВ 180…200

[σ_>H>]=420МПа; [σ_>F>]=110МПа.

Розрахунок задовольняє умови.

Група «б»

m=5

мм.

Розрахунок ведемо по меншому колесу

K_>Hα>=1

K_>Hβ>=1,03

K_>HV>=1,05

Для сталі

МПа

Y_>F>=3,81

K_>Fα>=1

K_>Fβ>=1,12

K_>FV>=K_>HV>=1,04

МПа

Сталь 45 поліпшення НВ 240…280

[σ_>H>]=600МПа; [σ_>F>]=130МПа.

Розрахунок задовольняє умови.

Група «в»

m=4

мм.

Розрахунок ведемо по меншому колесу

K_>Hα>=1

K_>Hβ>=1,07

K_>HV>=1,05

Для сталі

МПа

Y_>F>=3,75

K_>Fα>=1

K_>Fβ>=1,12

K_>FV>=K_>HV>=1,05

МПа

Сталь 45 нормалізація НВ 180…200

[σ_>H>]=420МПа; [σ_>F>]=110МПа.

Розрахунок задовольняє умови.

1.5.8 Геометричний розрахунок передач

Приводна

мм.

Знаходимо міжосьову відстань

мм.

група «а»

мм.

група «б»

мм.

група «в»

мм.

Дані розрахунку параметрів коліс зводимо в таблицю 1

Зведена таблиця параметрів зубчастих коліс

Таблиця 1

Група передач	Модуль	Позначення	Число зубів	Діл. діаметр	Між. відст.	Ширина вінця	Матеріал
приводна	2,5	i_>пр>			140	20	Сталь 40ХН
Група "а"	4	I_>1>			138	20	Сталь 45
I_>2>
I_>3>
Група "б"	5	I_>4>			160	40	Сталь 45
I_>5>
Група "в"	4	I_>6>			278	40	Сталь 45
I_>7>

1.5.9 Попередній розрахунок валів

I вал.

н/мм² <[τ_>кр>]

Сталь45 [τ_>кр>]=30 н/мм²

II вал.

н/мм² <[τ_>кр>]

Сталь45 [τ_>кр>]=30 н/мм²

III вал

н/мм² <[τ_>кр>]

Сталь45 [τ_>кр>]=30 н/мм²

IV вал

н/мм² <[τ_>кр>]

Сталь45 [τ_>кр>]=30 н/мм²

1.6.1 Уточнений розрахунок діаметрів валів

Z=20

III

Z=49 Z=18

Z=46

90 240

470

Малюнок 5

Визначаємо окружні і радіальні складові зусилля

1. М_>кр>=50,9 Нм

2. Передача до вала, що розраховується , m=4 мм.

3. Передача від вала, що розраховується , m=5 мм.

Визначаємо реакції лівої і правої опор у двох площинах.

Для розрахунку складемо схему дії всіх сил на вал.

242 Н

519 Н

А 1131 Н 240

527 Н

470

Малюнок 6

Реакції опор у горизонтальній площині

Реакції опор у вертикальній площині

Визначаємо сумарні реакції в опорах

Визначаємо згинальні моменти в розрахункових перетинах

Для визначення приведеного моменту використовуємо більше значення згинаючого моменту (М_>изг>=1130 )

Визначаємо приводний момент

Визначаємо діаметр вала при матеріалі вали Сталь50ХН, n=1,3, σ_>-1>=480

мм.

Висновок: раннє прийняте значення вала дорівнює d_{>расч.min}>. Значить вал витримає навантаження.

1.6.2 Розрахунок підшипників

Розрахункові піддаються підшипники вала, для якого робляться остаточний розрахунок. Якщо підшипники однакові то розрахункові піддається один підшипник, той на который діє велике навантаження.

- долговечность.

L_>h> - розрахункова довговічність.

n – частота обертання даного вала.

С – динамическая грузоподъемность подшипника.

Р - приведене радіальне навантаження.

, где

– сумарна максимальна реакція опор.

V – коефіцієнт обертання V=1,0

– коефіцієнт безпеки =1…1,2

– температурний коефіцієнт =1,0

Приймаю підшипники 410

годин

Підшипники обрані правильно тому що LH>12000 ч.

1.6.3 Розрахунок шпонкових з'єднань

М – момент, що крутить, на даному валові.

d – діаметр на який установлена шпонка

b – ширина шпонки

l_>min> – довжина шпонки

Перевіряються тільки не рухливі з'єднання на τ_>ср> і на σ_>см> і ті й інші.

Вал приводної передачі

МПа

Вал III

МПа

Вал IV

МПа

1.6.4 Розрахунок шлицевых з'єднань

М – розрахунковий момент, що крутить.

Z – зовнішній діаметр вала

d – внутрішній діаметр вала

l_>min> – найменша довжина шлицевого з'єднання.

Вал I

МПа

Вал II

МПа

Вал III

МПа

Вал IV

МПа

Вал приводної передачі

МПа

1.6.5 Вибір норм точності

Вимір товщини зубів при довжині загальної нормалі W має та перевага перед виміром по постійній хорді, що не потрібно більш точного виготовлення зубчастих коліс по зовнішньому діаметрі.

Для прямозубих коліс без зсуву:

где

m_>n> – нормальний модуль

W^\ - довжина загальної нормалі при m_>n>=1 мм.

Z=46 b=40 мм. M=5

Ступінь точності 7-С

Для даного колеса мм.

W^\=16,810, т.к. Z=46, число зубів охоплюємо при вимірі 7, m_>n>=1, а т.к. m=5, то

мм.

Допуск на радіальне биття венца

F_>z>=0.053 мм.

Визначаємо верхнє і нижнє відхилення довжини загальної нормалі. Верхнє складається з 2-х слогаемых:

I^ое - найменше відхилення середньої довжини загальної нормалі в тіло зуба [4, т.31, с.304]

Вид сполучення в нас, ступінь точності 7, ділильний діаметр у межах 180-250, одержуємо

=0,085 мм.

II^ое - допуск на радіальне биття зубцюватого вінця [4, с.304, т.32]

=0,014 мм.

в.о=+=0,085+0,014=0,099 мм (-)

Нижнє відхилення: T_>Wn> – (4. т.33, с.305)

н.о.=в.о.+T_>Wn>, тогда

н.о.=0,099+0,068=0,167 мм. (-)

Допуск на коливання довжини загальної нормалі.

V_>W>=0,036 мм

Коливання вимірювальної міжцентрової відстані на одному зубі:

=0,026 мм – [4,т.26,с.296].

Допуск на напрямок зуба

F_>β>=0,012 мм

Таблиця 2

Модуль	m	5
Число зубів	z	46
Вихідний контур	–	ГОСТ 1375-68
Коефіцієнт зсуву вихідного контуру	x	0
Ступінь точності за ДСТ1643-72	–	7-С
Довжина загальної нормалі	W	84,41
Допуск на коливання по довжині загальної нормалі	V_>W>	0,036
Допуск на напрямок зуба	F_>β>	0,012
Коливання між центрової відстані	за 1 оборот		0,075
на 1 зубі		0,026
Ділильний діаметр	d	230
Зачеплення з деталлю

Література

1. А.М. Хаскин "Креслення". Вища школа 1986р. Г. Київ.

2. А.Г. Косиловой., Р.К. Мещеряковас правочник технолога машинобудівника тім 1 і 2 Москва "Машинобудування" 1986р.

3. Методичка по конструираванию.

4. В.И.Анурьев "Довідник конструктора - машинобудівника" Москва "Машинобудування" Том 1 1978р. Том 2 1982р.

5. А.А.Панів Оработка металлорезания Справ очник технолога - машинобудівника. 1988р.