Коробка скоростей универсального горизонтально - фрезерного станка

Из условия контактной выносливости зубьев делаем вывод, что минимально нет необходимости изменять допустимую величину межосевого расстояния, т.е. габариты передачи.3.4 Определение диаметров валов. Расчет наиболее нагруженного вала на усталостную прочностьВнешние нагрузки на валы передаются от сопряженных деталей (колес, муфт, шкивов и т.д.). Силы, действующие на валы через сопряженные детали, представлены на рисунке 6. Рис. 6 Силы, действующие на валы коробки скоростейДля прямозубых колес окружная сила, F, Н, действующая на вал определяется по формуле:, (3.17)Распорная сила определяется по формуле:, (3.18)где: - угол зацепления, = 200.В итоге общая результирующая нагрузка на вал получается равной:, (3.19)С целью снижения результирующей силы R, действующей на вал при сопряжении его с двумя соседними валами, их стремятся разместить, как показано на рисунке 7.Рис. 7. Наиболее оптимальное размещение валов в коробке скоростейСогласно данному рисунку, промежуточный вал получается практически разгружен. Следовательно, для расчета на усталостную прочность исключаются все промежуточные валы. Т.к. первый вал вращается с высокой скоростью, то нагрузка на него невелика. Исходя из этого, на усталостную прочность рассчитываем вал, стоящий перед шпинделем, т.е. № 4.Необходимые значения длин на 4-ом валу определяем по чертежу развертки коробки скоростей. Подставив их в формулы (3.17) и (3.18) определяем значения сил, действующих на 4-й вал коробки скоростей:Для 4-го вала определим реакции опор по известным зависимостям. Для вертикальной плоскости: - верно.Для горизонтальной плоскости: - верно.НИзгибающие моменты определяем эскизно. На основе расчетов реакций опор на рисунке 8 строим эпюры изгибающих моментов.Рис.8. Эпюры моментов, действующих на валРасчет вала на усталостную прочность производим по следующей формуле:, (3.20)где: К1 и К2 – коэффициенты, учитывающие концентрацию напряжений в опасном сечении, К1 = К2 = 1,5;S-1 – коэффициент запаса прочности для валов механизма станков, S-1 = 2; - предел выносливости при знакопеременном цикле, равный: - предел прочности;W – момент сопротивления, равный: где: d – диаметр вала, см.Тогда имеем:, (3.21)Из формулы (3.21) выражаем диаметр вала:, (3.22)Определяем по рис. 8. значения крутящего и изгибающих моментов и подставляем их в формулу (3.21). Получаем:Округляем полученное значение до ближайшего большего по ГОСТ 6636-69 и получаем значение диаметра 4-го вала:d4 = 28мм (по внутреннему диаметру шлицев)Диаметры остальных валов коробки скоростей определяем из следующих соотношений:ммС учетом того, что на первый вал устанавливается упругая муфта, с целью подбора одного типа полумуфт, принимаем больший диаметр вала d1 = 30 мм.мм.Принимаем d2 = 35 мм, т.к. много зубчатых колес на одном валу..мм.Принимаем d3 = 28 мм.ммПринимаем d5 = 75 мм.4 Автоматизация работы станкаДля облегчения обслуживания фрезерного станка при смене инструмента применяем автоматический способ смены инструмента.Механизм смены инструмента выполнен отдельным узлом и состоит из автооператора, редуктора, перегружателя, руки, втулки, механизма контроля и магазина инструментов барабанного типа емкостью на 12 инструментов.Выбор инструмента производится в любой последовательности.Автооператор осуществляет подачу из магазина в шпиндель и возврат отработанного инструмента из шпинделя в магазин.В процессе смены инструмента автооператор обеспечивает отвод его за пределы рабочей зоны станка, что способствует сокращению максимального рабочего пространства и исключает возможность попадания стружки на рабочие поверхности инструментальных оправок.Весь механизм смены инструментов расположен в зоне, удобной для обслуживания станка.Магазин представляет собой корпус, закрепленный на специальной стойке, стоящей отдельно от станка. В корпусе расположен электродвигатель вращения магазина, который вращает барабан с инструментом.Барабан представляет собой диск большого диаметра, на периферии которого расположены пазы для инструмента. При получении команды барабан начинает вращаться, поиск требуемого инструмента осуществляется вращающимся трансформатором. При подходе к заданной позиции инструмента, барабан уменьшает частоту вращения, а затем останавливается. После этого начинает работать перегружатель. Он переносит втулку с инструментов из гнезда магазина к руке автооператора и обратно.Перегружатель представляет собой редуктор, на быстроходном валу которого закреплены клещи. У магазина клещи находятся в открытом состоянии.При движении к автооператору под воздействием тарельчатых пружин клещи зажимают втулку и переносят её с инструментом к автооператору.Автооператор снабжен двухзахватной рукой, которая непосредственно осуществляет захват инструмента во втулке и шпинделе, и меняет их местами. При этом в шпиндель устанавливается новый инструмент, а во втулку – отработанный.Смена инструмента осуществляется в начале осевым движением руки от шпинделя, поворотом её на 1800, а затем, обратным осевым перемещением в сторону шпинделя.Величина осевого смещения рассчитана так, чтобы инструмент полностью вышел из шпинделя и втулки, а при обратном движении – полностью установился на свои места в шпинделе и втулке.Осевое перемещение руки осуществляется при движении каретки автооператора от кривошипно – шатунного механизма. Поворот руки осуществляется мальтийским механизмом. После установки инструмента в соответствующее ему гнездо барабана, клещи перегружателя под воздействием жесткого упора раскрываются, барабан начинает вращаться и против перегружателя устанавливается инструмент, необходимый для следующей операции.Перегружатель забирает его и несет к автооператору. После окончания предыдущей операции происходит смена инструмента. Таким образом, вся подготовка к смене инструмента происходит во время работы станка, что значительно снижает время самой смены.Особенности работы спроектированного узлаКоробка скоростей смонтирована непосредственно в корпусе станины станка и управляется вручную при помощи рукояток переключения скоростей.Движение на первый вал коробки скоростей передается непосредственно от двигателя привода главного движения, смонтированного в задней части на корпусе станины. Передача движения производится при помощи упругой втулочно – пальцевой муфты, которая компенсирует погрешности установки двигателя относительно коробки скоростей, смягчает пуск двигателя, несоосность валов и снижает возникающую вследствие этого вибрацию.Дальнейшая передача движения на шпиндель происходит через цилиндрические прямозубые зубчатые колеса и блоки зубчатых колес. Спроектированная коробка скоростей передает движение непосредственно на шпиндель.Все валы коробки скоростей, кроме последнего вала, смонтированы на шариковых подшипниках легкой серии. Последний вал смонтирован на одном конце вала на двух конических роликовых подшипниках, установленных враспор, на другом конце - на шариковом двухрядном подшипнике. Подшипники передних концов всех валов коробки скоростей жестко закреплены в корпусе при помощи стандартных стопорных колец, а задние концы «плавающие», что предотвращает коробление валов.Переключение скоростей производится вручную соответствующими рукоятками при заторможенном шпинделе. Торможение шпинделя производится также вручную при помощи рукоятки.Для смазки подшипников валов коробки скоростей применяется масло индустриальное 20. Уровень масла контролируется по маслоуказателю. Масло сливают через соответствующее отверстие и меняют один раз в три месяца. От гидравлического привода, куда масло поступает из бака через предохранительный клапан гидросистемы, масло централизованно поступает по трубке на смазку механизмов коробки скоростей. После смазки масло сливается по трубке обратно в бак.ЗаключениеПри выполнении данного курсового проекта поставленная цель была выдержана, а именно: расчёт кинематики коробки скоростей универсального консольного горизонтально – фрезерного станка.Спроектированная коробка скоростей данного станка отвечает всем требованиям техники безопасности при работе станка, его обслуживании, ремонте и эксплуатации.Диапазон частот вращения привода главного движения соответствует данному типу станка, а также заданной структурной формуле.Мощность привода главного движения рассчитана таким образом, что обеспечивает на всех частотах вращения шпинделя необходимые режимы резания и методы обработки деталей.Построение графика частот вращения сделано строго согласно заданию, с учетом всех рекомендаций, изложенных в методических указаниях и справочной литературе.Определение передаточных отношения и чисел зубьев, зубчатых передач рассчитаны согласно соответствующим стандартам в станкостроении.Кинематическая схема коробки скоростей выполнена с учетом межосевых расстояний между валами и разработана таким образом, что предотвращает возникновение «кинематических замков».Окружные скорости зацепления колес не превышают допустимого значения для выбранного типа прямозубых цилиндрических колес.Аналитическая проверка точности кинематического расчета показывает, что рассчитанные фактические частоты вращения лежат в допустимых пределах от нормальных частот вращения.Силовые расчеты зубчатых колес спроектированной коробки скоростей удовлетворяют рассчитанным условиям выносливости поверхностей зубьев при изгибе и условиям контактной выносливости для данного типа материала зубчатых колес.Из расчета наиболее нагруженного вала на усталостную прочность определяется диаметр соответствующего вала, значения диаметров остальных валов определяются конструктивно и по известным эмпирическим формулам.Загрузка станка автоматизирована при помощи промышленного робота, который обеспечивает подачу заготовки в рабочую зону станка.Список используемой литературы1. «Режимы резания металлов. Справочник» / Под.ред. Барановского Ю.В. – М.: Машиностроение. 1972г., 408 с.2. «Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных вузов» / Под.ред. В.Э.Пуша. – М.: Машиностроение, 1985 г., 256 с.3. «Металлорежущие станки» / Тепинкичиев В.К., Красниченко Л.В, Тихонов А.А., Колев Н.С. – М.:Машиностроение, 1970 г., 464 с.4. «Производственное оборудование и его эксплуатация: комплекс учебно – методических материалов» / Ю.Н.Гондин, Б.В.Устинов; НГТУ, Ч.1. – Н.Новгород, 2007 г., 114 с.5. «Производственное оборудование и его эксплуатация: комплекс учебно – методических материалов» / Ю.Н.Гондин, Б.В.Устинов; НГТУ, Ч.2. – Н.Новгород, 2007 г., 100 с.6. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин : Учеб. Пособие для техн. спец. Вузов. – 5-е издание перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1998. – 447 с., ил. 7. Бушуев В.В. Практика конструирования машин: справочник – М.: Машиностроение, 2006. - 448 с.