Вертикально-сверлильный станок модели 2Н135

 

Проверочный расчёт будем выполнять для 1-го сечения.

Диаметр вала эквивалентному моменту d, мм

 

                             (4.31)

где - допускаемое напряжение при изгибе, МПа.

 

 Расчет подшипников

 

Расчет ведем по методике, изложенной в /1/.

Произведем подбор подшипников  для IV вала.

Исходные данные:

d -диаметр в месте посадки подшипников нижней опоры, 20мм;

d -диаметр в месте посадки подшипников верхней опоры, 20мм;

n  —  частота вращения вала; 800 мин^-1

L_h –ресурс, L_h=20000часов.

Реакции опор F_R, Н

 

 

Так как более нагруженной является вурхняя опора, то расчет осуществляем для нее.

Предварительно назначаем шариковые  радиальные подшипники №7000102.

Эквивалентная нагрузка P_r, Н

 

P_r=X*V*F_r*K_d*K_T,                                          (4.32)

где V — коэффициент вращения, V=1;

X=1, Y=0 —коэффициенты радиальной и осевой нагрузок

K_d=1,3 — коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки;

K_T=1 — температурный коэффициент.

Расчет произведем для вурхней наиболее нагруженной опоры:

 

P_r=1*1*668б5*1,3*1б05=4912,5Н.

 

Эквивалентная долговечность L_hE, ч

 

L_hE=L_E* K_HE=20000*0,25=5000 ч.

где K_HE=0,25 коэффициент режима нагрузки, [1, табл. 8.10].

 

Количество оборотов L_E, млн. об.

 

L_E=60*10^-6*n*L_hE=60*10^-6*800*5000=240 млн.об.

 

Динамическая грузоподъёмность С, Н

 

                       (4.33)

 

где а₁ – коэффициент надёжности;

а₂ – обобщённый коэффициент совместного влияния качества металла условий эксплуатации [1, табл. 16.3].

Принимаем шариковые радиальные подшипники легкой серии, условное обозначение 7000101, для которых C=5740 Н, С₀=3120 Н.

 

Таблица 3-Результаты подбора подшипников  коробки скоростей

Номер вала	Обозначение подшипника
1	1000905 ГОСТ 8338-75
2	1000904 ГОСТ 8338-75
3	1000904 ГОСТ 8338-75
4	1000904 ГОСТ 8338-75
5	306 ГОСТ 8338-75

 

 

 Расчет шпоночного соединения

 

 

 

Рисунок 6 — Шпоночное соединение

 

Расчет ведем по методике, изложенной в /1/.

Проверочный расчёт шпоночного соединения будем выполнять для вала 5. Принимаем  призматическую шпонку по ГОСТ23360-78. Материал шпонки – сталь 45 чистотянутая по ГОСТ8787-68. Размеры шпонки и сечения паза для d=40мм: b=12мм, h=8мм, t₁=5мм, t₂=3,3мм, r=0,4мм.

Длина шпонки исходя из условия прочности  на смятие l, мм

 

                                      (4.33)

где h – высота шпонки [1, табл. 9.1.2];

      [σ_СМ] - допускаемое напряжение смятия, [1, стр. 90].

 

С учётом ширины колёс принимаем  длины шпонок l>4мм соответственно. Аналогично подбираем остальные шпонки. Результаты расчета сводим в таблицу.

 

Таблица 4 – Параметры шпоночного соединения

 

Колесо	Диаметр вала, d, мм	Размер шпонки b×h×l , мм
Z3	22	6×6×12
Z4	12	4×4×12
Z9-Z10	22	6×6×30
Z13	28	8×7×22
Z15	31	10×8×25
Z14	40	12×8×14
Z16	40	12×8×16

 

Напряжение среза τ, МПа

 

,                                          (4.39)

 

где [t]=100 МПа — допускаемое напряжение среза.

 

 

Прочность шпоночного соединения обеспечена.

 

4.6 Расчет шлицевого соединения

 

             

 

Рисунок 7 — Шлицевое соединение

 

Расчет ведем по методике, изложенной в /1/.

Выбираем прямобочное шлицевое соединение с центрирование по “D” — наружнему диаметру. Произведем полный расчет шлицевого соединения на наиболее нагруженном валу IV вал.

Расчет шлицевого соединения произведем на смятие и износ.

 

Напряжение смятия s_см, МПа

 

                                      (4.40)

где z — число шлицев; z= 6;

d_ср — средний диаметр; d_ср=18мм;

h — рабочая высота шлица, h=2мм;

l — рабочая длина шлицев, l=61мм;

[s_cм]=70МПа — допускаемое напряжение смятия.

 

Напряжение по износу s_изн, МПа

 

                                     (4.41)

где [s_изн]=40МПа — допускаемые напряжения по износу.

 

 

Результаты расчетов других шлицевых соединений обеспечивающие условия прочности представим в виде таблицы.

 

Таблица 4-Результаты подбора шлицевых соединений согласно ГОСТ 1139-80.

 

 

 

Номер вала	Обозначение шлицевого соединения
2
3
4
5

 

 Расчёт муфты

 

Для передачи вращающего момента от электродвигателя выбираем по ГОСТ 21424-93 упругую втулочно-пальцевую  муфту: МУВП 125-28-1. Материал полумуфт чугун СЧ20 по ГОСТ1412-85; материал пальцев – сталь 45 по ГОСТ1050-88 [2]

Условие прочности втулки на смятие s_см, МПа

,                                (55)

где  - диаметр пальца под втулкой, мм;

 - длина резиновой втулки, мм;

        Z – число пальцев;

       D1 – диаметр окружности расположения пальцев, мм.

Условие прочности пальца на изгиб s_и, МПа

 

,                                     (56)

где - длина пальца, мм;

      - момент сопротивления изгибу, мм;

- допускаемое напряжение на  изгиб, МПа.

.

 

Условие прочности соблюдается.

 

 

5 Описание механизма управления

 

Переключение блоков шестерен коробки  скоростей осуществляется рукояткой, которая имеет 4 положения по окружности и три – вдоль оси. Вращательное движение рукоятки передается на вал через пару зубчатых колес и ступицу. При переключении рукоятки по окружности происходит переключение двойных блоков. На валу смонтирован двухсторонний торцевой кулачок, в пазы которого входят два ролика с осями закрепленными на рычагах, соединеняясь  с блоками.  Фиксация положения рукояток осуществляется двумя фиксаторами.

Коробка переключения скоростей позволяет  выбирать требуемую скорость без последовательного прохождения промежуточных ступеней.

Данная система управления используется на многих вертикально-сверлильных  станках, относительно проста и имеет  малые габаритные размеры.

Еще одним достоинством такой системы  управления является то, что рукоятки переключения частот вращения шпинделя и величины подач находятся рядом и со стороны рабочего места. Это значительно сокращает время на изменение параметров режимов резания.

 

 

6 Описание системы смазки

 

В качестве смазочного материала рекомендуется применять масло И-30А ГОСТ 20799-75. Менять: первый раз через 15 дней, второй раз через 30 дней, далее каждые 3 месяца. По мере расхода масла уровень его в консоли следует периодически пополнять.

Масляный резервуар и насос  смазки узлов, обеспечивающих движение подачи, расположены в консоли. Масло в резервуар заливается через угольник до середины маслоуказателя. Превышать этот уровень не рекомендуется: заливка выше середины маслоуказателя может привести к подтекам масла из консоли и коробки подач. Кроме того, при переполненном резервуаре масло через рейки затекает в корпус коробки переключения, что может привести к порче конечного выключателя кратковременного включения двигателя подач. При снижении уровня масла до нижней точки маслоуказателя необходимо пополнять резервуар. Слив масла из консоли производится через пробку в нижней части консоли левой стороны. Контроль за работой системы смазки коробки подач и консоли осуществляется маслоуказателем. Работа системы смазки считается удовлетворительной, если масло каплями вытекает из подводящей трубки: наличие струйки или заполнение ниши указателя маслом свидетельствует о хорошей работе масляной системы.

 

7 Техника безопасности

 

Вводный выключатель должен иметь  два определенных фиксированных  состояния — включенное и отключенное.

Включение вводного выключателя должно производиться только при закрытой дверце электрошкафа. Электрошкаф должен быть снабжен специальным замком и ключом, а также предупреждающим знаком опасности. На пульте управления станком должны быть установлена кнопка СТОП (аварийная) с грибовидным толкателем увеличенного размера.

  Необходимо соблюдать общие  правила техники безопасности  при работе на металлорежущих станках.  К работе на станке допускаются лица, знакомые с общими положениями условий техники безопасности при фрезерных работах, а также изучившие особенности станка и меры предосторожности по эксплуатации электрооборудования станка. Чистку и регулировку механизмов станка производить при полной остановке и отключении станка от электросети. Время торможения шпинделя после его выключения при всех частотах вращения не должно превышать 3 секунд. Рукоятки органов управления должны быть снабжены надежными фиксаторами, не допускающими самопроизвольных перемещений органов управления.

 

Выводы

 

При выполнении курсового проекта по “Конструированию и расчету станков” были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: детали машин, теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение и др.

В ходе выполнения курсовой работы был спроектирован привод главного движения на базе станка 2Н135. Спроектированный привод позволяет обеспечить требования, заложенные в исходных данных на курсовую работу.

Разработанный привод обеспечивает 12 частот вращения шпинделя, как и базовый станок. Однако, его преимущество в том, что он охватывает больший диапазон регулирования.

Так же из привода была исключена  одна промежуточная шестерня, а, следовательно, и вал. Это является важным с точки зрения себестоимости изделия. Это позволило расположить валы привода в одну линию, что увеличивает надежность работы привода с точки зрения распределения сил, нагружающих валы и подшипники.

Переключение частот осуществляется с помощью подвижных блоков колес. Это конечно увеличивает износ  при переключении колес, однако это оправдывается стоимостью механизма переключения.

При проектировании привода выполнены  проектные и проверочные расчеты по известным методикам.

 

 

Список использованных источников

 

1 Иванов М.Н. Детали машин. – М.: Высш. шк., 2000. – 383с.

2 Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: Учеб. пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. – Мн.: УП “Технопринт”, 2001. – 290с.

3 Рабинович А.И. Коробки скоростей металлорежущих станков.– Киев.: Высшая школа, 1965. – 275с.

4 Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. Пособие для техн. Спец. Вузов.–7–е изд.–М.:Высш.шк.,2001.–447с.

5 Свирщевский Ю.И., Макейчик Н.Н. Расчет и конструирование коробок скоростей и подач. – Мн.: Высш. шк., 1975. – 585с.

6 Справочник технолога–машиностроителя. В 2–х т./ т2. Под ред. А.Г. Косиловой.–М.: Машиностроение, 1986.

 

 

Лист

Подп.

№ докум.

Лист

Дата

Разраб.

Модернизация привода главного движения на базе станка 2Н135

Пояснительная записка

2Н135 042/07 00.00.00 ПЗ

Белорусско-Российский

университет

гр.ТМ-031