Курсовая работа (т): Проектирование токарного станка

Угол обхвата ремнем меньшего шкива

Число ремней

где  - коэффициент режима работы;

 - мощность, допускаемая для передачи одним ремнем, кВт;

 - коэффициент, учитывающий влияние длины ремня;

 - коэффициент угла обхвата;

 - коэффициент, учитывающий число ремней в передаче.

Натяжение ветви ремня

где  - окружная скорость ремня, м/с;

 - коэффициент, учитывающий центробежную силу,

Сила, действующая на вал

6. Проектирование шпиндельного узла

Обоснование конструкции шпинделя, выбор материала и термообработки.

Согласно принятого прототипа станка модели 1А12Пконец шпинделя по ГОСТ 12593-72-61С (условный номер). Это означает, что диаметр конической поверхности шпинделя для базирования токарного патрона Ш 106,375 мм, угол , диаметр шпонки, передающий крутящий момент от шпинделя к патрону Ш 19 мм. Диаметр расположения шпонки резьбовых отверстий М12-7Н для крепления патрона Ш 133,4 мм.

В передней опоре шпинделя установим один двухрядный роликовый подшипник четвертого класса точности, условное обозначение 4-3182 116 ГОСТ 7634-75 с размерами dЧDЧВ=80Ч125Ч32 (мм) и два упорных подшипника пятого класса точности, условное обозначение 5-8118 ГОСТ 6874-75. Эта опора защемлена, она воспринимает осевые и радиальные усилия, действующие на шпиндель в процессе резания металлов.

В передней опоре шпинделя установлен один шариковый однорядный радиальный подшипник пятого класса точности, условное обозначение подшипника 5-312 ГОСТ 8338-75 с размерами dЧDЧВ=60Ч130Ч31 (мм). Эта опора плавающая, она воспринимает только радиальную нагрузку.

Материал для изготовления шпинделя принимаем легированную сталь 20Х ГОСТ 4543-74 с цементацией посадочных поверхностей под подшипники, зубчатые колеса, передний торец шпинделя и внутреннее отверстие Морзе 5. Твердость термообработанных поверхностей HRC 56…62 на глубину 1,2…2 мм.

Описание системы смазки шпиндельного узла и привода главного движения в целом.

Смазка шпиндельного узла, коробки скоростей и привода подач осуществляется циркуляционной системой смазки. Лопастной насос системы смазки приводится от первого вала коробки скоростей. Масло из масляного бака 1, расположенного в тумбе станка (см. рис. 8), насосом 4, через сетчатый фильтр 5, подается в маслопровод 8 и используется для смазки механизмов коробки подач 9, шпиндельной передней бабки 11 и коробки скоростей 6.

Часть масла, пройдя через смазывающие части коробки подач, собирается на дне корпуса и по сливном маслопроводу 7 через сливной фильтр 16 возвращается в масленый резервуар.

Остальная часть масла по маслопроводу подается для смазки заднего подшипника 10 шпинделя, а также для смазки зубчатых колес шпиндельной бабки. Для этого маслопровод проходит в верхней части корпуса шпиндельной бабки и упирается в контрольный глазок 13. В маслопроводе имеются несколько отверстий, из которых разбрызгивается масло на зубчатые колеса, а из конца маслопровода масло попадает на контрольный глазок 13, указывая о работе насоса, и стекает в распределительную ванну 12, откуда подается на передний подшипник 14 шпинделя. Пройдя через смазываемые части шпиндельной бабки, масло собирается на дне корпуса и через сливной маслопровод 15 и фильтр 16 попадает в коробку скоростей 6. В коробке скоростей маслопровод проходит в верхней части и через отверстия в маслопроводе масло смазывает трущиеся поверхности дисков электромагнитных муфт, вращающимися частями электромагнитных муфт масло разбрызгивается, смазывая зубчатые колеса и подшипники валов. Собирается масло на дне корпуса коробки скоростей, откуда по маслопроводу и фильтру 16 сливается в масляный резервуар.

Контроль за уровнем масла в резервуаре осуществляется прозрачным глазком 2, слив масла через отверстие 17, залив через отверстие 3.

Рисунок 7 - Схема смазки привода главного движения

Расчет шпиндельного узла на жесткость.

Составим расчетную схему шпинделя. Из сборочного шпиндельного узла определяем расстояния:

Расчет шпинделя на жесткость произведем по формулам 12[5]; определение рабочего прогиба и угла наклона и(рад):

,

где  и  - радиальная жесткость подшипников передней и задней опоры, по диаграмме ориентировочной жесткости шпиндельных опор рис.225[5]:

для передней опоры принимаем ;

для задней опоры .

 - модуль упругости материала шпинделя сталь 20Х.

 - окружная сила резания

По заданию эффективная мощность резания

Окружная сила резания (стр.229[6]),

,где

 - скорость резания, , где

 - максимальный диаметр обрабатываемой заготовки;

 - число оборотов шпинделя.

Составляющие силы: радиальную  и осевую  определим, пользуясь приближенным соотношением (стр.229[6]):

.

- окружное усилие, действующие на шпиндель от зубчатого зацепления ;

- радиальное усилие в этом зацеплении;

,  - момент инерции сечения шпинделя и пролета между опорами.

;  ,

где - средний диаметр шпинделя консольного участка;

 - средний диаметр шпинделя участка между опорами.

 - см. расчетную схему шпинделя.

Тогда

.

Прогиб в вертикальной плоскости:

Прогиб в горизонтальной плоскости:

Суммарный прогиб:

Допустимый прогиб равен:

Угол наклона в передней опоре в вертикальной плоскости:

в горизонтальной плоскости:

Суммарный угол поворота:

 , где

 - допустимый угол наклона шпинделя в передней опоре (стр.335[5]). Следовательно, шпиндель по жесткости соответствует заданным режимам работы.

Расчет шпиндельного узла на точность

В результате этого расчета выбирают класс точности подшипников шпиндельного узла в зависимости от допускаемого радиального биения Д. Для токарных станков нормальной точности величина Д=10 мкм.

Зная величины Д_А и Д_В определяем требуемые величины полей допусков отверстий под подшипники передней и задней опор

Таким образом, для передней опоры примем подшипники класса точности 5, для задней опоры - на класс грубее, т.е. 6.

Заключение

Курсовое проектирование - важная составная часть учебного процесса. В ходе курсового проектирования студенты приобретают опыт самостоятельного решения практических задач, изучают современные конструкции технических устройств и тенденции их развития, приобретают навыки использования средств вычислительной техники при решении задач. Работа над курсовым проектом является тем процессом, который дает возможность студентам проявить свои творческие способности, интуицию и фантазию, поскольку принятие решений в проектах мало связано с применяемостью материалов и комплектующих изделий.

При выполнении курсовой работы применялись пособия по курсовому проектированию металлорежущих станков многих технических вузов России. Изложенный в них материал может быть использован при выполнении индивидуальных и комплексных, чисто учебных и реальных проектов. В пособиях даны основы конструирования главных приводов, приводов подачи, тяговых механизмов, направляющих и других механизмов и устройств современных станков и станочных комплексов.

Эффективными инструментами инженера-конструктора являются средства вычислительной техники и системы автоматизированного проектирования; естественно, их применение при выполнении курсовых проектов обязательно. Используя знания в области вычислительной техники, программирования и математического моделирования, а также изложенные в данном пособии алгоритмы расчета и проектирования узлов станков и станочных комплексов, студент разрабатывает одну-две программы расчета на ЭВМ и производит соответствующие расчеты в диалоговом или пакетном режимах.

Список использованной литературы

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. -920 с.: ил.

. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 2. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. -920 с.: ил.

. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. Пособие для машиностроит. спец. техникумов. - М.: Высш. Шк., 1984. -336 с.: ил.

. Зайцев Б.Г., Шевченко А.С. Справочник молодого токаря. - М.: Высш. Школа, 1979. -397 с.; ил.