Модернизация привода главного движения токарного полуавтомата БС-790

Анализ существующего процесса обработки. Чертёж обрабатываемой детали. Расчёт режимов резания. Выбор структуры привода главного движения. Электромеханический силовой стол агрегатного станка. Расчет вала на сопротивление усталости и статическую прочность.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

Производственные процессы в большинстве отраслей народного хозяйства выполняют машины, и дальнейший рост материального благосостояния тесно связан с развитием машиностроения. Непрерывное совершенствование и развитие машиностроения связано с прогрессом станкостроения, поскольку металлорежущие станки с некоторыми другими видами технологических машин обеспечивают изготовление любых новых видов оборудования.

К важнейшим требованиям, предъявляемым к проектируемой машине, относятся экономичность в изготовлении и эксплуатации, удобство и безотказность обслуживания, надёжность и долговечность.

Для обеспечения этих требований детали должны удовлетворять ряду критериев, важнейшие среди которых - прочность, надёжность, износостойкость, жёсткость, виброустойчивость, теплостойкость, технологичность.

1. Определение технических характеристик станка

1.1 Анализ существующего процесса обработки

На данном станке производится чистовая обработка корпуса дифференциала трактора МТЗ-80. Деталь устанавливается в мембранных патронах по двум поверхностям Ш75мм и Ш80мм (на эти поверхности в дальнейшем при сборке устанавливаются подшипники).

Обработка происходит поочерёдно. Сначала точится поверхность Ш190мм (работает горизонтальный силовой стол 1УЕ 4534), затем обрабатывается торец до Ш240мм (работает вертикальный силовой стол 1УЕ 4535).

Рисунок 1.1 Чертёж обрабатываемой детали.

На данной операции при обработке двух разных поверхностей частота вращения шпинделя остаётся неизменной (n=150мин -1). А известно что при обработке разных диаметров скорость резания V (м/мин) будет разной, следовательно и частота вращения шпинделя n (мин -1) должна изменяться. Зависимость частоты вращения шпинделя от диаметра обработки показана на рисунке 1.2. Это будет учтено при модернизации привода главного движения данного станка.

Рисунок 1.2 График зависимости частоты вращения от обрабатываемого диаметра.

1.2 Расчёт режимов резания

Рассчитаем режимы резания для двух переходов:

Горизонтальный силовой стол:

глубина резания t =0,5 мм

подача на оборот S =0,206 мм/об

стойкость инструмента Т =60 мин

скорость резания

где KV=KMVKПVKИV=0,98

KMV-коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала

KПV - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки

KИV - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента

5. частота вращения шпинделя n, мин-1

принимаем стандартное значение n=335 мин-1

6.действительная скорость резания

7.минутная подача

8.сила резания Рz

9 мощность резания

10. основное время

Вертикальный силовой стол:

1. глубина резания t =0,5 мм

2. подача на оборот S =0,206 мм/об

3. стойкость инструмента Т =60 мин

скорость резания

где KV=KMVKПVKИV=0,98

KMV-коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала

KПV - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки

KИV - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента

5. частота вращения шпинделя n, мин-1

принимаем стандартное значение n=265 мин-1

6. действительная скорость резания

7.минутная подача

8.сила резания Рz

9. мощность резания

10. основное время

Таблица 1.1 Сводная таблица режимов резания.

№ перехода	t, мм	S, мм/об	T, мин	n, мин-1	Uq, м/мин	Sмин, об/мин	Np, кВт	To, мин	Lр.х., мм
I переход Горизонтальный силовой стол 1УЕ 4534	0,5	0,206	60	335	200	69,01	0,445	0,304	21
II переход Вертикальный силовой стол 1УЕ 4535	0,5	0,206	60	265	200	54,59	0,445	0,513	28

1.3 Выбор структуры привода

В данном курсовом проекте мы производим модернизацию привода главного движения. В заводском варианте исполнения этот привод состоит из асинхронного двигателя, шкивов, четырёх пар зубчатых колёс (одна пара сменная) и шпинделя (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 Базовая кинематическая схема привода главного движения.

Данная схема не обеспечивает плавное изменение частоты вращения при обработке разных диаметров.

Для того чтобы осуществить плавное изменение частоты вращения заменим асинхронный двигатель на двигатель постоянного тока с тиристорным управлением. Применение приводов с бесступенчатым регулированием позволяет повысить производительность станков благодаря точной настройке оптимальной скорости резания и её регулирования в процессе выполнения цикла обработки. Частота вращения двигателя постоянного тока регулируется в двух областях. От минимальной частоты его вращения до номинальной nН регулирование осуществляется изменением напряжения в цепи якоря, при этом на валу двигателя поддерживается постоянный крутящий момент. Выше nН регулирование частоты вращения производится изменением поля возбуждения, и мощность двигателя остаётся постоянной.

Рисунок 1.4 Структура привода главного движения.

Так как нам надо осуществить плавное регулирование частоты вращения между двумя частотами n1=265 мин -1 и n2=335 мин -1, то применение коробки скоростей в структуре привода будет лишним. Такое регулирование можно обеспечить самим двигателем, при этом оставаясь в диапазоне постоянной мощности.

Можно применить структуру привода главного движения, которая показана на рисунке 1.4 а, но при этом шкивами мы не сможем снизить частоту вращения двигателя до нужных значений, оставаясь при этом в диапазоне постоянной мощности.

При использование структуры привода изображённую на рисунке 1.4 б понижение частоты обеспечивается за счёт шкивов и зубчатых колёс расположенных в самой шпиндельной бабке.

При выборе структуры привода главного движения остановимся на структуре показанной на рисунке 1.4.

2. Кинематический расчёт привода главного движения

Частоты вращения шпинделя:

nmin=100 мин -1

nmax=1000 мин -1

Исходя из требуемой мощности резания выбираем двигатель марки 4ПФ112S, имеющий следующие параметры:

- мощность, кВт 4

- КПД, % 74

- момент инерции, кг*м2 0,047

- масса, кг 72

Частоты вращения электродвигателя:

nд ном=1000 мин -1

nд max=5000 мин -1

Диапазон регулирования привода:

Определяем диапазон регулирования двигателя:

Определяем знаменатель ряда цмех частот вращения:

цмех=Rдр=5

цмех= цк



Принимаем k=14, тогда

цмех= 1,1214=4,9

Определяем число ступеней z:

Так как в проектируемом приводе нет коробки скоростей с возможными переключениями частот вращения с помощью зубчатых колёс, то принимаем, что z=1.

Определяем диапазон механического регулирования и диапазон регулирования привода при постоянной мощности:

RP=RДP*RМЕХ=5*1=5

Определяем требуемый диапазон полного электрического регулирования Rд и требуемую минимальную частоту вращения электродвигателя nд min:

Определяем диапазон регулирования при постоянном моменте:



Кинематическая схема привода:

Рисунок 2.1 Кинематическая схема привода.

Определяем минимальную и максимальную частоты вращения шпинделя:

nmin=100 мин -1

nmax=1000 мин -1

Определяем минимальную частоту вращения при постоянной мощности:

Исходя из кинематической схемы привода и структурной сетки приво...