Исходные данные для расчета. Циклы обработки.

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

П.1 Быстрый по­двод инструмента из исходного положения к торцу заготовки с учетом периодов разгона и торможения.

Длина хода (подвода инструмента) Х_под. -70 мм

П1.1 переходной режим(разгон/ торможение):

Расчетная нагрузка

F_{под б.х.. пер реж.}=2186,385(н); величина перемещения X_б.х.р..при разгоне до V_{б..х .} X_б.х=25,47(мм); и время разгона(торможения) t_п.п.= 0,191сек. или 0,0032мин. Цикл разгона и торможения составляет 2* t_п.п=0,0032*2=0,0064 мин.

Частота вращения( средняя) винта ШВП

n_пр=(n₀ +n_б.х)/2=(0+3200)/2 =1600 ( об/мин)

где-n₀ =0- начальная частота вращения; n_б.х.=3200 (мин^-1)частота вращения винта ШВП на быстром ходу;

П1.2 установившийся режим

Расчетная нагрузка Fa _б.х = F_{под б.х.. уст реж.}= F_{под б.х..}= 767,834 (н); частота вращения винта ШВП n_б.х.= 3200 (мин^-1) ; величина перемещения при движении с установившейся скоростью V_б..х

Х _{б. х. =} Х_под. – 2* X_б.х =70-2*25,47 =19,06 (мм)

Время работы t _б.х. =_. Х _{б. х.} /( n_{б.х *} t_в )=19,06/(3200*5)= 0,0012 мин.

Где t_в;(Pz)- шаг винта;

П.2 Черновое точение в установившемся режиме:MAX

Fa _maх = 5620,754 (н); частота вращения винта ШВП

n_об/мин = 300 (об/мин)

величина перемещения при движении с установившейся скоростью Х_{чер. п} на длине (D1-D₂)/2;

Х_{чер. п} =(100-20)/2=40 (мм);

Время работы t _чер.х. =_. Х_{чер. п} /( S_{чер *}n_чер.)= =40/(1,1*300)=0,12(мин);

П.3 Отвод резца на скорости быстрого хода к торцу заготовки для следующего прохода

Аналогично п.1. Отличия:

Длина хода(отвод инструмента) Х_отв. - 50 мм;

Х _{б. х. =} Х_отв. – 2* X_б.х =50-2*19,3 =11,4 (мм)

Время работы t _б.х. =_. Х _{б. х.} /( n_{б.х *} t_в )= 11,4 /(1400*10)= 0,000814 мин.

Число повторений цикла чернового точения-3. Соответственно п.2 и п.3 учитываются3 раза.

П.4 Отвод резца на скорости быстрого хода в позицию смены инструмента.

Аналогично п.1. Отличия:

Длина хода(отвод инструмента) Х_отв. -70 мм;

величина перемещения при движении с установившейся скоростью V_б..х

Х _{б. х. =} Х_отв. – 2* X_б.х =70-2*19,3 =31,4 (мм)

Время работы t _б.х. =_. Х _{б. х.} /( n_{б.х *} t_в )=31,4/(3200*5)= 0,00196 мин.

Смена инструмента.

П.5 Подвод резца из позиции смены инструмента к торцу заготовки.

Аналогично п.4.

П.6. Чистовое точение в установившемся режиме

Fa _чис = 797,213 (н) частота вращения винта ШВП n_в.р.min. =7,436 (об/мин)

величина перемещения при движении с установившейся скоростью Х_{чис. п} на длине (D1-D₂)/2;

Х_{чис. п} = Х_{чер. п}

частота вращения винта ШВП

Время работы t _чис.х. =_. Х_{чис. п} /( S_{чис *} n_чис) =40/(0,11 *338)=1,0758 (мин);

П.7 Аналогично П.3

П.8 П.4 Отвод резца на скорости быстрого хода в позицию смены инструмента

Аналогично п.4

Рассчитаем сумму величина параметров, входящих в расчет эквивалентной нагрузки Fa

Таблица

Где к-количество повторений; s-показатель степени( s=3 для шариковых подшипников ШВП, s=10/3 для роликовых подшипников).

Эквивалентная частота вращения

n_m ==((∑_i=1 ^m(n_i t_i ) )/100 = 14779,28/100=147,7928 мин ^-1;

Эквивалентная нагрузка

Fa_E=((∑_i=1 ^m( Fa_i^s n_i t_i )/ (n_m 100) =((1341740973416380)/ (147,7928*100))^1/3 =4494,4н

Расчетный срок службы ШВП L, в оборотах

L=(C/f_w Fa_E )^s 10⁶ =(65400/(2 *4494,4))³ 10⁶=385,15* 10⁶ (мин ^-1)

где С- динамическая нагрузка; . f_w –динамический коэффициент безопасности; Fa_E - эквивалентная нагрузка; s-показатель степени( s=3 для шариковых подшипников ШВП, s =10/3 для роликовых подшипников).

f_w >1,5 .

Для удобства сравнения срока службы передачи со сроком службы других устройств нужно уметь определять его значение в часах. Срок службы в

часах L_h определяется зависимостью

L_h=L/ (n_m *60) = 2045,98* 10⁶ /(54,90471388*60)=621,1*10³(час) (3,10)

где L - расчётный срок службы в оборотах;

n_m - эквивалентная частота вращения мин^{- 1} .

Количество рабочих смен:

621,1*10³ /8=77637,5=77638

Срок службы ШВП в при 3-х сменной загрузке

77638/(260*3)=99,54(лет)

Целесообразно выбирать L_h равным, или кратным сроку службы электродвигателей.

Исходя из заданного срока службы, основную номинальную динамическую

нагрузку передачи удобно определять по формуле

C>(f_w /100) * Fa_E (60 L_h n_m ) ^1/s =(2/100)* 4494,4* ((60*621,1*10³ *54,90471388))^1/3 =65401 (3,11)

С=65400<65401 (н)

Погрешность : ((65401-65400)/ 65400) *100=0,00153 %

Срок службы незначительно (совсем!) уменьшится.

Если условие (3,11) не выполняется, то необходимо подобрать винт с большей динамической нагрузкой или уменьшить срок службы передачи.

На этом этапе заканчивается проверка ШВП по основным критериям работоспособности. В дальнейшем уточняются параметры передачи как элемента системы привода подачи, оцениваются её жёсткость, потери на трение, температурные деформации и инерционные характеристики.

Расчет осевой жесткости механизма

Выбор электродвигателя

Необходимый диапазон частот вращения ШВП был выбран ранее (см. определение кинематических параметров привода). Максимальная частота вращения при скорости быстрого хода n - 1400 мин^-1 ; при рабочих ходах : минимальная - 4.54 мин^-1 , максимальная- n_. =55.5 мин^-1 .

Общий вращающий момент двигателя складывается из статического М _ст. и динамического М_дин. моментов.( (Леб с 101)

Мдв= М _ст + М_дин.

Расчет статического момента. Статический момент определяется суммой сил, передаваемых в направлении подачи при установившемся движении рабочего органа от линии действия сил до оси ходового винта и электродвигателя.

М_1ст = М_р+М_тр + M_{g нак ,}

где М_р - момент от сил резания;

М_тр - момент от сил трения в подвижных звеньях механизма (в направляющих, в ШВП, опорах);

M_{g нак} - дополнительный момент на двигателе от полной или неуравновешенной части силы тяжести перемещаемого узла, расположенного под углом β к горизонтальной плоскости.

Статический момент приведенный к валу двигателя можно так же записать в виде

М_{1ст. Σ} =М_вн +М_т.п +М_топ ,

где- М_вн момент от внешних сил(резания , трения, не скомпенсированного веса)с учетом потерь на трение в ШВП , Нм; М_т.п – момент трения в ШВП от предварительной нагрузки , Нм; М_т.оп – момент трения в опорах передачи , Нм.

М_вн =(10^-3 t_в *k *Fa)/(2 * * i_p * ) , Нм,

Где t_в – шаг винта; k-коэффициент запаса,1…1,5; Fa=F_рез+F_тр+F_g –совокупная осевая нагрузка от сил резания

(при черновом точении F_{рез =} Fa_чер = ( см п.2.1.1; при чистовом точении F_{рез =} Fa _чис = 797,213 (н) , трения F_тр =F_{tp чер.}=15 н ( см. п 2.1.3.1) и полной или неуравновешенной части силы тяжести F_g перемещаемого узла, расположенного под углом β к горизонтальной плоскости (н); i_p >1-передаточное отношение редуктора; ῂ = ῂ_пῂ_р - суммарный КПД передачи и дополнительного редуктора ; ῂ_п =0,9….0,95 в зависимости от угла наклона резьбы β (ῂ_п =0,9 при 2 угловых градусах угла наклона резьбы винта; ῂ_п =0,95 при 5 и более угловых градусах; КПД дополнительного редуктора зависит от его конструкции и степени точности зубчатых колес или зубчатой ременной передачи).

Примечание. Знак F_g определяется направлением подачи. При точении от переферии к центру –знак « минус), от переферии к центру –знак «плюс).

tgβ= t_в / π d₀=5 / π 32=0,04976; β= аrc tg β= 2,86 (градус )

Принимаем ῂ_п =0,95

F_ч.т. = 5620,754 н

F_ачис = 797,213 н

М_вн момент от внешних сил(резания , трения, не скомпенсированного веса)с учетом потерь на трение в ШВП , Нм;

При черновом точении

М_{вн ч.т.} =(10^-3 *5*1,5* 5620,754) / (2*π*1*0,95)=7,07 Нм

При чистовом точении

М_{вн чис} =(10^-3 *5*1,5*797,213) / (2*π*1*0,95)=1,0 Нм

Момент трения в ШВП от предварительного натяга

М_т.п =0,05* (10^-3 t_в F_{пред. нат})/(2 (tgβ )^1/2 *(i_р , ῂ_р )) Нм,

М_т.п =0,05(10^-3*5*466,368)/(2* *(0.05052)^1/2*0,95) =0,09 Нм

F_{пред. нат} = 466,38 (н)-усилие предварительного натяга (см.п.2.1.3.2)

Момент трения в опорах передачи от предварительной нагрузки, задаётся выражением

М_топ = М_тск +М_тн ,Нм, (3,16)

где М_тск - момент трения, зависящий от частоты вращения, Нм;

М_тн – момент трения зависящий от нагрузки на подшипник, Нм.

Момент М_тск достигает больших значений при высокой частоте вращения, когда потери на трения зависят в основном от условий смазывания и вязкости смазочного материала [7]

М_тск = 160f_od³_ср10^-10 Нм, при v n < 2000 (3,17 а)

М_тск = f_o (vn )^2/3d³_ср10^-10 Нм, при v n > 2000 (3,17 б)

где f_o =3 коэффициент, зависящий от типа подшипника и условий смазывания

(см. табл.);

d_cp = (D+d)/2 =(90+50) /2= 70- средний диаметр подшипников 4-504710, мм;

n-частота вращения вала, мин· 1;

v - кинематическая вязкость смазки, мм²/с.

Кинематическая вязкость зависит от используемого смазочного материала и его температуры, при использовании пластической смазки подставляют значение вязкости базового масла v =15мм²/с.

Произведение v n:

при скорости быстрого хода vn= 15 * 3200=48000 >2000

М_тск =3*(48000)^2/3*70³*10^-10 =1359073255,7*10 ^-10 =135,91*10 ^-3 Нм

при черновом точении vn= 15*66=990 990<2000

М_тск =160*3*70³*10^-10 =22394880*10^-10 =16,464*10^-3 Нм

при чистовом точении vn= 15*7,436=111,54 111,54<2000

При практических расчётах влияние внешней нагрузки на подшипник не учитывается, а М_тн полагают зависимым только от величины предварительного натяга, которую задают в каталогах производителей (см Приложение 13). Подшипник 4-504704 являются аналогом ZARN65125; М_тн= 4 (Нм).

М_топ = М_тск +М_тн. =16,464*10^-3+4=4,016464=4,02Нм,

Статический момент двигателя при черновом точении

М_{ст.чт Σ} =М_{вн чер} +М_т.п +М_т.оп =7,07+0,09+4,02=11,18 (Нм).

Статический момент двигателя при чистовом точении

М_{ст.чис Σ} =М_{вн чис} +М_т.п +М_т.оп =1+0,09+4,02=5,11 (Нм).

Приводы подачи работают или в режиме S3 (повторно-кратковременный режим) или S7(повторно-кратковременный с частыми реверсами). Продолжительность включения ПВ-80%.

М_{ст.чт Σ ПВ} = М_{ст.чт Σ} *ПВ=11,18*0,8=8,944 (Нм).

М_{ст.чис Σ ПВ} = М_{ст.чис Σ} *ПВ=5,11*0,8=4,088 (Нм).

Сила резания при чистовом точении значительно меньше чем при черновом. Соответственно статический момент двигателя при чистовом точении меньше чем при черновом.

При установившемся движении на быстром ходу статический момент равен моменту быстрого хода

М_{ст.бх Σ} =М_{вн бх} +М_т.п +М_т.оп

М_{вн бх} = М_вн =(10^-3 t_в k Fa _бх)/(2 i_p )=(10^-3*5*1*770,834)/(2*π*1*0,95)=0,646 (Нм)

Fa_бх= F_тр+F_g –совокупная осевая нагрузка от сил трения F_тр =F_{tp бх.}=103 н ( см. п 2.1.3.1) и полной или неуравновешенной части силы тяжести F_g =1697,4 (н)

Fa_бх=7+763,834 =770,834 (н)

Статический момент двигателя при быстрого хода М_{ст.бх Σ} =М_{вн бх} +М_т.п +М_т.оп =0,646+0,09+4,02=4,756 (Нм).

Выбираем двигатель по максимальному статическому моменту при черновом точении М_{ст.чт Σ ПВ} =8,944Нм и максимальной( при быстром ходу) n _max =1400 мин^-1 и минимальной n _min =7,436 мин^-1 (при чистовом точении) частоте вращения ходового винта.

Из отечественных двигателей (см приложение 3) по номинальному моменту подходит двигатель ПБВ100L (М_ном=10,5 >8,944Нм).

Из импортных подходит синхронный вентильный двигатель 1F T6 082-8AF7 с номинальным моментом М_ном=10,3 Нм и n_ном=3000 мин^-1; момент инерции ротора ( без тормоза) 30 *10^-4 кг* м²; калькуляционная мощность Р_c= М₀ n _ном / 9550 =2,7(см Приложение 5).