Разработка конструкции специального фрезерного станка С41

 

5.4. Выбор подшипников. Расчет долговечности подшипников первой опоры

В шпиндельном узле будут использоваться:

Первая опора – сдвоенные радиально-упорные шариковые подшипники без кольца, установленные по схеме 2Т;

Вторая опора – сдвоенные радиально-упорные шариковые подшипники, установленные по схеме 2О.

Выбор серии подшипников производится на основе сравнения нагрузки на опоры с динамической грузоподъёмностью подшипника. Выбор конкретного типа определяется также диаметром вала.

Нагружение опоры вычисляется по формуле:

,-динамическая нагрузка

-стационарная нагрузка, где

-масса;

е- эксцентриситет оси;

-угловая скорость.

Определяем массу исходя из длины вала шпинделя, его диаметра и плотности стали.

где -длина шпиндельного вала, ;

-плотность стали, ;

- диаметр шпиндельного вала, ;

Оценим значение нагрузки на подшипники, зная их динамическую грузоподъемность (38900 Н и 65900 Н) [4]:

Рассчитанные значения попадают в диапазон от 0,07 до 0,15, следовательно, выбранные мной подшипники средней серии.

Левая опора: сдвоенные радиально-упорные шариковые подшипники В226208 ГОСТ 832-78. 

                                                                                                 Таблица 6

d, мм	D, мм	B, мм	C, Н	C0, Н	Nпр.п, мин-1	Nпр.ж, мин-1
40	80	18	38900	23200	9500	13000

Угол контакта, равный углу между линией действия результирующей нагрузки на тело качения и плоскостью, перпендикулярной оси подшипника, равен 12°.

Расшифровка обозначения (В226208): условный диаметр внутреннего кольца 05; средняя серия; класс точности 6; группа зазора 2; ряд трения 2; категория вибрации В.

Правая опора: сдвоенный радиально-упорный шариковый подшипник  В226210 ГОСТ 832-78.                 

                                                                                    Таблица 7

d, мм	D, мм	B, мм	C, Н	C0, Н	Nпр.п, мин-1	Nпр.ж, мин-1
50	90	40	65900	48900	6300	8500

Расшифровка обозначения (В226210): условный диаметр внутреннего кольца 10; средняя серия; класс точности 6; группа зазора 2; ряд трения 2; категория вибрации В.

Угол контакта, равный углу между линией действия результирующей нагрузки на тело качения и плоскостью, перпендикулярной оси подшипника, равен 12°.

 

 

 

Расчет долговечности подшипников первой опоры

 

Номинальная долговечность подшипника в миллионах оборотов

, [2]

где р – степенной показатель, для шариковых подшипников р = 3; С – динамическая грузоподъемность, кгс; Р – эквивалентная динамическая нагрузка, кгс.

Долговечность подшипника в часах

где n – частота вращения подшипника, об/мин.

fn = 0,237 (n=3100 об/мин); fd = 3,6 (МРС)

Для В226208:

Н

об/мин

или

ч.

Для В226210:

Н

об/мин

или

ч.

 

 

5.5. Выбор посадок подшипников

 

Посадки колец подшипников выбираются по ГОСТ 3325-85 [4]; значения предельных отклонений на размеры колец подшипников класса точности 0 взяты из [6]:

Æ40

; Т=16

 Æ50 ; Т=16

Æ80

; Т=30

Æ90

; Т=35

Плотность посадок обеспечивает минимальный износ деталей в результате биений и, в конечном итоге, большую точность обрабатывания поверхности детали

 

5.6. Определение эксцентриситета

 

Определяем эксцентриситет оси вращения шпинделя осью, проходящей через центр вращающихся масс по ГОСТ 22061-76 для 4го класса точности балансировки при частоте

Находим по графику (прил.) удельный статистический дисбаланс шпинделя наименьший и наибольший

 

- выбираем из таблицы для  наибольшего и наименьшего значения. Дисбаланс шпинделя не более 0,02 при частоте вращения шпинделя 3100 об/мин.

 

5.7. Расчет времени безотказной  работы станка

Вычисляется по формуле , где Rt – ресурс точности станка, Р(х) – вероятность безотказной работы станка [5]. Определяется в соответствии с точностью станка и равен 0,85 , Rt = 19500

In P(x) = -t/Rt     t = 3169 ч.

 

 

5.8. Техника безопасности

 

Необходимо соблюдать все общие правила техники безопасности при работе на металлорежущих станках:

1. Периодически проверять правильность работы блокировочных устройств;

2. Не допускать к работе на станке рабочего, не освоившего технику управления станком;

3. Проверить исправность заземления;

4. Не включать вводный автомат при открытой дверке электрошкафа;

5. Не приступать к работе на станке, не убедившись, что инструмент установлен правильно и надежно закреплен;

6. Перед пуском необходимо установить предохранительный кожух, соответствующий форме и размерам места работы и необходимому виду работ;

7. Перед началом работы, инструмент, установленный на станок, должен быть подвергнут кратковременному вращению вхолостую на рабочей скорости не менее 5 мин;

8. Не работать на станке при снятом кожухе;

9. Не допускается во время работы производить регулировку механизмов станков;

10. Чистку и обтирку станка, а также подналадку производить только во время полной остановки станка, при этом станок должен быть отключен от электросети;

11. Не оставлять на работающем стенке посторонние предметы;

12. Рабочее место у станка должно быть чистым и не загроможденным.

13. При работе на станке следует строго соблюдать требования правил и норм безопасной работы.

 

5.9. Описание сборочного чертежа  фрезерной головки

 

Сборочный чертеж  фрезерной головки вертикально-фрезерного станка: ТЗ.МРС.08.41.00.00.000.СБ

Вертикальный шпиндель 5 смонтирован в специальном корпусе 1.

Шпиндель помещен в подвижной гильзе 4. Нижняя опора 30 шпинделя — радиально-упорный шариковый сдвоенный подшипник, схема установки 2Т без кольца. Верхняя опора 29 — радиально-упорный шариковый сдвоенный подшипник, схема установки 2О без колец. Осевые нагрузки воспринимаются упорными шариковыми подшипниками.

Инструмент закреплять при помощи шомпола 6.

 

 

 

 

 

 

6. Исследовательская часть

 

6.1. Исследование технического уровня

Выполненные исследования КТУ с использованием матрицы 10х10 приведены в таблицах 8 – 10.

В таблицу 8 занесены необходимые для анализа и синтеза параметры, взятые из справочников и каталогов. Где гипотетической моделью является модель станка, полученная из лучших параметров. Разработанный же проект – это модель станка, которую нам предпочтительнее получить

Таблица 8 Исследование технического уровня

№	Дескриптор (данные РЭ и П)	Величина показателя
		Разработанный проект	Аналоги, выявленные разработчиком				Аналоги, выявленные при контрольной проверке					Гипотетическая модель (ЛМ)
			Россия	Россия	США	США	Тайвань	Тайвань	Швейцария	Швейцария	Швейцария
			2254ВМФ4	ГДВ500	VF-3	VF-6/50	MCV-720	MCV-1250	HSM-300	HSM-600	HSM-800
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Площадь стола, см²	9800	2520	3150	5571	11561	5320	11480	1386	3600	4800	11561
2	Масса заготовки, кг	928	250	400	1588	1814	500	1500	70	800	1000	1814
3	Макс. подача, мм/мин	14000	4000	10000	16500	12700	10000	10000	15000	40000	40000	16500
4	Мин. подача, мм/мин	10	1	10	15	10	10	10	14	30	30	15
5	Макс. частота МГД, об/мин	40000	2000	6000	7500	7500	8000	4500	30000	60000	60000	60000
6	Мин. частота МГД, об/мин	75	32	20	65	65	78	45	110	90	90	90
7	Мощность МГД, кВт	18,5	6,3	9	15	22	7,5	7,5	8	8,5	8,5	8
8	Индекс труд-ти	0,84	0,74	0,78	0,83	0,97	0,84	0,86	0,82	0,98	1	0,86
9	Р. Б. шпинделя, мкм	1	2	3	1	1	1	1	1	1	1	1
10	Стоимость, €/кг	14,6	7,3	8,5	9,75	16,9	11,73	15,5	8,4	19,1	21,0	15,5

 

Таблица 9 составлена путем эспертной оценки рассматриваемых данных по сравнению с гипотетической моделью. Где 2 – лучший, 1 – нормальный, 0 – худший балл. По итогам таблицы был составлен весовой коэффициент, рассчитываемый по формуле (1):

    (1)

где Стабл – суммарный балл по одному параметру, а bc – весовой коэффициент сравнения, определяемый по формуле (2):

    (2)

где n – число рассматриваемых параметров.

 

Таблица 9 Экспертная матрица коэффициентов для новой разработки

№	Дескриптор	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Всего	Весовой коэффициент
1	Площадь стола, см²	X	0	0	1	2	1	2	0	0	1	7	0,15556
2	Масса заготовки, кг	2	X	1	2	1	0	1	0	2	2	11	0,24444
3	Макс. подача, мм/мин	2	1	X	2	1	0	0	1	2	2	11	0,24444
4	Мин. подача, мм/мин	1	0	0	X	0	0	1	2	2	1	7	0,15556
5	Макс. частота МГД, об/мин	0	1	1	2	X	1	0	2	2	2	11	0,24444
6	Мин. частота МГД, об/мин	1	2	2	2	1	X	0	2	1	1	12	0,26667
7	Мощность привода МГД, кВт	0	1	2	1	2	2	X	1	2	2	13	0,28889
8	Индекс трудоемкости	2	2	1	0	0	0	1	X	1	2	9	0,2
9	Р. Б. шпинделя, мкм	2	0	0	0	0	1	0	1	X	0	4	0,08889
10	Стоимость, €/кг	1	0	0	1	0	1	0	0	2	X	5	0,11111