Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Конструкторский раздел
Название:
Проектирование мотор-шпинделя

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Конструкторский раздел

Цена:
1 грн



Подробное описание:

5. Проектирование мотор-шпинделя

5.1. Оценка параметров быстроходности шпиндельного узла
Шпиндельные узлы с двумя радиально-упорными подшипниками в передней опоре. Эта опора компонуется по схеме тандем-X и воспринимает осевую нагрузку в трех направлении. Шпиндельные узлы не различаются конструкцией задней опоры.
В задней опоре установлены радиально-упорные подшипники аналогичные тем, что и в передней опоре, только меньшего диаметра, она также компонуется по схеме дуплекс-X, но нагрузка воспринимается в противоположную сторону .
Параметр быстроходности для таких шпинделей K=(4..6)105 мм•мин-1.

Рисунок 28 – Схема компоновки шпиндельного узла.
Для увеличения параметра быстроходности устанавливаем подшипники с керамическими шариками фирмы FAG. Тем самым параметр быстроходности увеличивается в 2 раза.
K=(8..12)105 мм•мин-1. Выбираем K=11*105 мм•мин-1
〖 D〗_max=K_1/n_max =〖11*10〗^5/8000=137,5 мм (Принимаем 125 мм)
5.2.Формирование переднего конца шпинделя согласно действующим стандартам
Передний конец шпинделя служит для базирования и закрепления режущего инструмента, обрабатываемой детали и приспособления. Передние концы выполняются по государственным стандартам. Концы шпинделей многоцелевых сверлильно-фрезерно расточных станков(с ЧПУ и системой автоматической смены инструментов) должен иметь конструкцию, которая позволяет автоматически закреплять инструменты и оправки с хвостовиком исполнения А по ГОСТ 51547-2000 «Хвостовики инструментов полые конические типа HSK».

Рисунок 29– Хвостовики инструментов полые конические типа HSK
Исходя из наибольшего размера вставляемых инструментов(фреза-100 мм, сверло-20 мм), принимаем условный размер конца шпинделя – HSK 80.
Таблица 4 - Основные размеры хвостовика HSK №80

5.3. Выбор материала для шпинделя и технологии термической обработки

Материал для шпинделя выбираем исходя из требований обеспечить необходимую твердость и износостойкость его шеек и базирующих поверхностей, а также предотвратить малые деформации шпинделя с течением времени (коробление).
Так как проектируемый шпиндель фрезерно-сверлильно-расточной , то для его шпинделя требуется повышенная износостойкость поверхностей, используемых для центрирования приспособлений, поэтому применим предварительно материал 18ХГТ с цементацией и закалкой до твердости 56…60 HRCэ.
Требования к твердости ответственных поверхностей шпинделя и толщине упрочненного слоя зависят от типа опор, точности станка и функции отверстия в переднем конце шпинделя. Наиболее высокая износостойкость, а значит, и твердость должна быть у опорных шеек шпинделя, устанавливаемого в подшипниках передней опоры и у других более ответственных поверхностей (см. таблицу 5).
Таблица 5 – Требования к твердости упрочненных поверхностей и глубине упрочнения шпинделя
Ответственные участки шпинделя,
подвергаемые упрочнению Требуемая твердость
HRCэ,
не менее Требуемая толщина упрочненного слоя,
мм,
не менее
Поверхность опорных шеек под д подшипники качения 50 0.3
Наружные поверхности для посадки де пд деталей привода 45 0.3


5.4. Обоснование способа смазывания и разработки системы смазывания. Определение конструктивных параметров уплотнений.
Смазывание шпиндельных опор осуществляется жидким смазочным материалом (масло ИГП-18), который отводит тепло от шпиндельных опор, уносит из подшипников продукты изнашивания и обеспечивает образование на их рабочих поверхностях в зоне контакта эластодинамической пленки.
Необходимый расход через опору при номинальном диаметре отверстия подшипника 50..120 мм и более 120 мм должен составлять соответственно 1100..1500 и более 2500 см3/мин.
Масло в переднюю опору (рис. 25), подается принудительно через штуцер подвода 1 с помощью насоса. В передней опоре через канал подвода 2 масло подается к втулке 3 и попадает к подшипникам 4, 5. После смазывания опоры шпинделя масло попадает в полость 6.
Для смазывания задней опоры масло через канал подвода 7 попадает в подшипник 8. Далее масло подаётся к втулке 9 и попадает во второй подшипник 10. После смазывания опоры шпинделя масло попадает в полость 11. Часть масла сливается, а часть проходит зигзагообразные уплотнения 12



Рисунок 30 – Система смазывания опор шпинделя
Минимально допустимый расход смазочного материала (см3/мин) для смазывания шпиндельных опор определим по следующей зависимости:
;
где — средний диаметр подшипников, мм;
— частота вращения шпинделя, мин-1;
— число рядов тел качения;
— вязкость масла при рабочей температуре опоры, м2/с;
— коэффициент, характеризующий тип подшипника;
— коэффициент, характеризующий условия нагружения;
— коэффициент, характеризующий условия выхода масла из опоры;
— коэффициент, зависящий от рабочей температуры подшипника;
Для передней опоры:
Q=0.66*602*90000.5*1*20.5-1*1*1*1*1=11250 см3/мин
Для задней опоры:
Q=0.66*41,52*90000.5*1*20.5-1*1*1*1*1=5260 см3/мин
Прокачивание через шпиндельную опору данного количества масла не только позволяет надёжное смазывание, но и обеспечивает отвод теплоты от опоры, т. е. создаёт режим «охлаждающего» смазывания.

 

 


Рисунок 31- Зигзагообразное лабиринтное уплотнение
Уплотнения защищают подшипники от загрязнений и смазочно-охлаждающей жидкости, препятствуют вытеканию смазочного материала из опор. Учтя вертикальное расположение шпинделя, а также высокие частоты его вращения, применим бесконтактные динамические зигзагообразные лабиринтные уплотнения радиального типа(рис. 31).
5.5 Обоснование показателей точности деталей, сопряженных с подшипниками
Если подшипники качения сопрягаются с деталями относительно низкой точности, в процессе монтажа подшипников и регулирования зазоров или натяга профиль дорожек качения искажается, в результате чего жесткость и точность шпиндельного узла снижаются. Поэтому отклонения размеров и форм поверхностей деталей, сопряженных с подшипниками качения, должны быть меньше отклонений контактирующих с ними поверхностей подшипников. Посадки подшипников, принятые в соответствии с предложенными рекомендациями и способами монтажа, показаны на прилагаемых чертежах спроектированного привода.

 

Таблица 6 - Рекомендуемые поля допусков шеек шпинделей

 

 

 

 

 

Таблица 7 - Рекомендуемые поля допусков отверстий корпусов

 

 

 

 

 

 

 

5.6. Расчет шпиндельного узла на жесткость

Рисунок 32 - Схема шпиндельного узла
а= 130 мм; d= 329 мм;
b= 68 мм; ØA= 100 мм;
c= 60 мм; ØB= 140 мм;
e= 54 мм; ØC= 74 мм;
ØD= 65 мм;
ØE= 100 мм;
Минимальная частота вращения шпинделя определяется по формуле, об/мин:
,
отсюда следует что минимальная скорость резания равна, м/мин:

где Dmax – максимальный диаметр фрезы; Dmax=160 мм.

Мощность резания, кВт:
Nрез=Nэл [15]
где Nэл – мощность электродвигателя; Nэл=27,2 кВт;
эд – КПД от электродвигателя к шпинделю; эд=1.
Nрез =27,2•1=27,2 кВт,
Силы резания, Н:

Н
Т.к. сила Py составляет 0,3…0,5 силы Pz, то:
Py=0,4Pz;
Py=0,4•13057=5222,8 Н.

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 33 – Расчетная схема шпиндельного узла
Определение реакций и жесткости опор
Особенность методики расчета на жесткость в том, что сначала опоры считаются абсолютно жесткими, а тело шпинделя деформируемым, податливым. Находим смещение оси шпинделя. Затем считаем сам шпиндель абсолютно жестким, а опоры податливыми.
Сначала находим реакции опор. Для этого составляем уравнения моментов относительно опор А и В.

 

 

Отсюда

Определяем жесткости опор А и В. Жесткость комплексной опоры А:
,
где ;
Fн – сила натяга;
z – число тел качения в подшипнике;
а – фактический угол наклона в подшипнике;
dш – диаметр шарика.
k1 = 3 [с.176,1];
z = 12;
а = 15º [1, рис.6.14];
dш = 11 мм;
Fн = 570 Н [1, табл.6.15];


Жесткость опоры В, аналогична жесткости опоры А, так как они одинаковы в компоновке и равна .
Расчет общего смещения переднего конца шпинделя
Находим моменты инерции поперечного сечения вылета шпинделя и межопорного расстояния.
;
;

Упругое перемещение переднего конца шпинделя, слагающееся из всех перемещений:
;
где E – модуль упругости материала шпинделя. Е = 2•105.

Угол поворота шпинделя в передней опоре:
.
По ГОСТ 30027-93 допуск на осевое перемещение шпинделя после приложения нагрузки от 5000 до 10000 Н не должен превышать 0.012 мм. По расчету перемещение конца шпинделя получилось 0.0054 мм, что допустимо. Угол поворота шпинделя в передней опоре равен 0.002107 рад. Можно сделать вывод, что шпиндель имеет высокую жесткость, а следовательно высокую точность.

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Проектирование механизма автоматического зажима инструмента.

6.1 Описание конструкции механизма

Рисунок 35 – Конец шпинделя с инструментальной оправкой
На рисунке 35 изображена конструкция конца шпинделя с механизмом зажима оправки на основе кулачков. Момент от шпинделя 3 передается шпонками 5. При разжиме оправка 6, происходит движение штока 1 влево, кулачки 2 сдвигаются и втулка 3 выталкивает оправку.
В качестве механизированного привода зажима используется гидроцилиндр одностороннего действия. Зажим осуществляется при помощи комплекта тарельчатых пружин. Разжим происходит при выдвижении штока гидроцилиндра.

 

 


6.2 Определение усилия зажима инструмента.
Конструкция хвостовиков выполнена таким образом, чтобы обеспечить высокое усилие зажима по плоскости прилегания, после чего конус, благодаря деформации, займет свое место.
Усилие зажима распределяется следующим образом: 80 % на прижим по плоскости, - 20 % - на конус, поэтому именно усилие зажима по плоскости прилегания определяет нагрузочную способность хвостовика и жесткость его крепления.
По ГОСТ 51547-2000 определяем усилие зажима для оправки HSK №80 – 18 000 H.

6.3 Расчет комплекта тарельчатых пружин
Выбор комплекта тарельчатых пружин:

Рисунок 36 - Тарельчатая пружина
Подбираем материал пружин Сталь 60С2А ГОСТ 14959-69 σ_Т=1400H/〖мм〗^2 ;
σ_В=1600H/〖мм〗^2 .
Определяем необходимую толщину стенки пружины
S=0,0284√(F_0.65 );
Поскольку нагрузку можно считать статической, то F=18 000 H принимается соответствующей прогибу, равному 0,8f. Тогда нагрузка при прогибе 0,65f приблизительно будет равно:
F_0.65=0.65/0.8 F_0.8=0.65/0.8 18000=14625 H;
Тогда толщина S=0,0284√14625=3,425 мм. Принимаем S=3 мм.
По ГОСТ 3057-90 определяем основные размеры пружины.
D=50 мм, d=25 мм


Таблица 6 Параметры и размеры тарельчатых пружин

Расчёт выполняем по [4, стр 118-123]
Пружины выбираются из условия:c= D/d=50/25=2. Условие с= D/d=1,8…2,4 выполняется
m=d/S=25/3=8,3. Условие m=d/S=8…11 выполняется.
ᵠ=0,093 (рис. 63) ;
Высота внутреннего конуса f=0,5ᵠ(D-d)=0,5*0,093(50-25)=1,1625 мм. Принимаем f=1,0;
Уточнённое значение угла подъёма:
ᵠ=2f(D-d)=2*1(50-25)=0,095 рад;
Усилие пружины при прогибе:
F_0.8=ɣ*2,8*〖10〗^5*(S^2 ᵠlnC)/m(c-1) =0,8*2,8〖*10〗^5*(〖3,2〗^2*0,095*ln2)/8.3(2-1) =20200 H
Необходимый относительный прогиб:
ɣn= ɣ F/F_0.8 =0,818000/20200=0,712

Определяем напряжение по формуле:
σ=- ɣn*ᵠE[ᵠ(1-0.5 ɣn)((c-1)/lnc-1)-1/m]=-0,712*0,095*2,08*〖10〗^5*[0,095(1-0,5*0,712)((2-1)/ln2-1)-1/8.3]=1314 H/〖мм〗^2;
Необходимое количество пружин:
n=h/(f(ɣ_П-ɣ_1))
h – Рабочий ход пружин; h=5 мм
n=5/(1(0,712-0,3))=12,136 штук
Округляем до целого числа n=12 штук
Масса комплекта пружин:
Q=π/4 (D^2-d^2 )s*p*n=3.14/4 (〖50〗^2-〖25〗^2 )3*7.8*〖10〗^(-3)*12=413.303 грамм;
Для зажима оправки HSK №80 нужен комплект из 12 пружин с размерами HCDxdxSxfxh0=HCx50x25x3,0x1,0x12
6.4 Расчет гидроцилиндра
Гидравлический привод состоит из силового гидравлического цилиндра, насоса, бака, трубопроводов, аппаратуры управления и регулирования. Гидроцилиндры бывают одностороннего и двухстороннего действия. Благодаря использованию более высокого давления жидкости по сравнению с пневмоприводом при тех же развиваемых усилиях имеет меньшие габариты и вес; масло обеспечивает смазку трущихся частей.

Рисунок 37 - Расчетная схема гидроцилиндра
Определим общее усилие по формуле :
Pu=Pu1
где Pu - общее усилие;
Pu1- усилие, создаваемое тарельчатыми пружинами (20200 Н);
Общее усилие:
Pu=Pu1=20200 H.
Для сжатия пакета тарельчатых пружин необходима сила на 30% больше общего усилия, т.е.:
〖Pu〗_(расч.)=1,3∙Pu=1,3∙20200 =26260 H.
Диаметр поршня гидроцилиндра:
=2√(26260/(3,14*6,3*0,85)=) 68 мм,
где ∆p - перепад давления рабочей жидкости (6,3 МПа);
- КПД гидропривода.
Рабочее давление а гидроцилиндре:
P=(4*P_u)/(π*D^2*η)=(4*26260)/(3.14*〖68〗^2*0.9)=9,131 МПа
Принимаем диаметр поршня гидроцилиндра D=63 мм, диаметр штока d=32 мм.




Комментарий:

Проектирование мотор-шпинделя


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы