Расчетный анализ конструкции задней бабки

Расчетный анализ конструкции  задней бабки

 

В рассматриваемом станке 1740РФЗ задний центр закреплен  в шпиндельном узле, размещенном  в выдвижной пиноли задней бабки. Шпиндельный узел нагружен осевым усилием  поджима пиноли, силой резания  и весом заготовки. Он должен иметь высокие показатели по критериям быстроходности, радиальной жесткости, допустимой осевой нагрузки и долговечности.

В передней опоре задней бабки станка установлены четыре подшипника, а в задней – два. Предварительный натяг создается  одновременно в обеих опорах гайкой, размещенной за задней опорой (см. рис.   )

В обеих опорах подшипники располагаются по схеме «0» и  представляют собой два независимых  комплекта. Поэтому осевая сила воспринимается только передним комплектом.

Для облегчения сборки подшипники задней опоры имеют меньший диаметр чем подшипники передней опоры.

Расчет нагрузок на передние опоры и их жесткости производится следующим образом.

Осевая жесткость комплекта, Н/мм:

,

где с – коэффициент, зависящий от параметров подшипника;

F_н – сила предварительного натяга, Н; F_н=2кН;

i₁, i₂ – число подшипников в переднем (нагружаемом) и заднем (разгружаемом) блоках комплекта; i₁=3, i₂=1.

 

,

где   z – число шариков в подшипнике;

d_ш – диаметр шариков.

,

Тогда       Н/мм=14,9 кН/мм.

Допустимая осевая сила из условия нераскрытия стыков в  разгружаемом блоке, Н:

;

Н

Осевая сила, воспринимаемая нагружаемым блоком, Н:

,

где F_В – внешняя осевая нагрузка, Н;

,

=0,675,

Тогда                  =3093,6 Н.

Осевая сила, воспринимаемая одним подшипником:

;

Н.

Радиальная жесткость  нагружаемого блока:

,

Н/мм=23,1кН/мм

 

 

Радиальная жесткость  разгружаемого блока

;

Н/мм=11,1 кН/мм.

Радиальная жесткость каждого подшипника в блоке меньше соответственно в i₁ или i₂ раз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет наклонного конвейера для сбора стружки

 

Винтовые конвейеры применяют для транспортирования мелкокусковых насыпных грузов на сравнительно небольшое расстояние (до 40 м). К преимуществам винтовых конвейеров относятся простота устройства и несложность технического обслуживания, небольшие габаритные размеры, удобство промежуточной разгрузки. Недостатками винтовых конвейеров являются связанный со способом перемещения высокий удельный расход энергии, повышенный износ винта и желоба, а так же чувствительность к перегрузкам, ведущая к образованию внутри желоба скопления грузов.

Конвейер для стружки, устанавливается в средней части  основания перпендикулярно оси шпинделя, обеспечивая тем самым сбор стружки в тару с задней стороны станка ( см. рис.  ). Привод конвейера осуществляется от электродвигателя 1  через червячный редуктор 2 и предохранительную муфту 3. От редуктора движения передается валом 4 с двумя шарнирными муфтами 5 и 6 через распределительную коробку 7 к шнекам 8.

Шнеки располагаются в желобах 9 с лотками 10 в которых собирается стружка и транспортируется за пределы  станка. Ширина каждого из двух лотков 1000 мм что обеспечивает большую вместимость накопител я стружки.

Выполним  расчет конвейера, задавшись  исходными данными: производительность Q=1 т/ч, скорость транспортирования 2 м/мин.

Принимаем ориентировочно диаметр  винта D=0,16 м. Шаг винта для трудно перемещаемых грузов принимают обычно t=0,8·D=0,8·0,16=0,128. Принимаем t=0.13 м.

Наибольшую частоту вращения (об/мин) можно определить по эмпирической формуле:

,

где А – коэффициент ( при транспортировке металлической стружки А=30).

Тогда:

об/мин.

Уточняем значение диаметра винта, исходя из формулы:

,

где ρ – плотность груза, т/м³ ( принимаем ρ=2 т/м³);

       С  – поправочный коэффициент, зависящий  от угла наклона конвейера β (при β=15, С=0,7);

       n – частота вращения конвейера (принимаем n=65 об/мин);

       ψ – коэффициент наполнения во избежание скопления грузу у промежуточных подшипников (принимаем ψ=0,125).

Тогда, уточненный диаметр  вала:

= м.

С учетом ряда диаметров  по ГОСТ 2037-75 принимаем окончательно D=0,16 м.

Общее сопротивление  движению груза на винтовом конвейере  складывается из сил трения груза  о желоб и о поверхность  винта, сопротивления промежуточных  и концевых подшипников (включая и упорный подшипник), а так же сопротивления подъему при перемещении вверх по наклону. Если известны коэффициенты трения, то эти сопротивления можно рассчитать. Однако, кроме того, на винтовом конвейере действуют добавочные, трудно учитываемые сопротивления, возникающие из-за скоплений груза у промежуточных подшипников, трения на кромке винта о частицы, затягиваемые в зазор между винтом и желобом, и перемешивания груза. Поэтому при определении мощности двигателя, наиболее удобно пользоваться полученным опытным путем общим коэффициентом сопротивления w, зависящим главным образом от свойств перемещаемого груза.

Определяем мощность на валу двигателя N (кВт):

,

где Н – разница  между начальной и конечной точкой транспортирования ( при L=1,8м и β=15º , Н=0,46м);

           L – длина транспортировки (принимаем L=1,8 м);

           w – коэффициент сопротивления (w=4,0).

 кВт.

Крутящий момент на валу винта, Н·м:

;

 Н·м.

Наибольшая действующая на винт продольная сила, Н:

,

где r – радиус, на котором действует сила Р, м;

      α – угол подъема винтовой линии винта на радиус r;

      φ – угол трения груза о поверхность винта о поверхность винта;

      k – коэффициент (принимаем k=0,75).

 Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет кулачковой муфты  механизма револьверной головки станка

 

Рассчитаем кулачковую муфту, установленную на валу перебора механизма револьверной головки.

Общая конструкция кулачковых муфт такова. Втулка, жестко сидящая на валу, несет все детали. Справа размещено свободно вращающееся зубчатое колесо , слева, на шлицах, - подвижная полумуфта. Обе детали в торце имеют скошенные кулачки. Контакт между ними поддерживается при помощи группы пружин. Зубчатое колесо является ведущим, а кулачки ведут полумуфту и вал. Осевые силы, возникающие на кулачках, уравновешиваются пружинами, регулируемыми гайкой.

При перегрузке ведомые звенья останавливаются.

Пружины не в состоянии уравновесить возросшие осевые силы, поэтому кулачки выйдут из зацепления, перемещая полумуфту влево. Это дает возможность зубчатому колесу продолжать вращение. Когда очередной выступ одного кулачка будет находиться против впадины другого, пружина переместит полумуфту вправо. Кулачки войдут в зацепление, и цикл движений повторится до тех пор, пока не будет устранена причина перегрузки.

Произведем расчет предохранительной  муфты, установленной в механизме  револьверной головки на валу с внутренним диаметром d = 80 мм и наружным D = 90 мм. Муфта должна выключаться при крутящем моменте М_кр=180 Н·м. Кулачки с винтовой рабочей поверхностью.

Определим основные параметры кулачковой муфты в следующем порядке.

Наружный диаметр кулачков

D=2·d=2·80=160 мм.

Ширина кулачков

b_к=0,15·D=0,15·160=24 мм,

 принимаем 25 мм.

Проверим величину внутреннего  диаметра кулачка. Она должна быть больше значения наружного диаметра шлицев, т.е.

D_в=D-2·b_k=160-2·25=110 мм,

 что вполне достаточно.

Средний диаметр кулачков

D_ср=D-b_k=160-25=135 мм.

Высота кулачков

h=0,5·b_k=0,5·25=12,5 мм.

Длина подвижной втулки

L=0,4·D=0,4·160=64 мм,

принимаем L=65 мм.

Окружная сила на всех кулачках при выключении муфты

Принимаем число кулачков z=7.

Нормальная сила по месту контакта кулачков

МПа

Суммарная сила отдачи пружин

По полученному значению суммарной силы подбираем размеры  и количество пружин.

 

 

 

 

Расчет цепного  конвейера накопителя магазинного  типа

 

Цепной накопитель (см. чертеж) предназначен для установки заготовок типа валов с наибольшим диаметром 250…400 мм. Заготовки располагаются в ориентированном виде на призмах, которые прикреплены к цепи. Конструктивно накопитель представляет собой две сварные балки 1 установленные на винтовых опорах 2, которые попарно связаны между собой плитами 3. При помощи пары винт-гайка 4 происходит подъем и опускание балок 1 вручную таким образом, чтобы ось 1 движения заготовок при изменении их диаметра осталась в одной горизонтальной плоскости.

Привод перемещения цепного  конвейера выполнен в виде зубчато-червячного редуктора 5 и гидромотора 6 типа Г15-22. С выходным валом 7 редуктора жёстко соединен вал 8 с ведущей звёздочкой 9 бесконечной цепи 10. Вторая ведущая звёздочка 11 связана с первой валом 12 шарнирными муфтами 13. Ведомые звёздочки 14 установлены в подшипниках на опорах с противоположной стороны накопителя. 

Между ведомыми звёздочками расположен механизм подъема 15, который поднимает заготовку с призм 16 цепного конвейера в позицию Б их съёма рукой промышленного робота. Привод подъёма заготовки включает в себя гидроцилиндр 17, со штокам которого связана платформа 18.  На платформе закреплены гайки, в которые ввертываются винты 19, необходимые для начальной установки призм по высоте.

Контроль наличия заготовки  в позиции разгрузки накопителя осуществляется конечным микровыключателем 20. Микровыключатель 21 контролирует подъём платформы 18  с призмой 22 в позиции Б.

Управление автоматическим циклом работы накопителя осуществляет командоаппарат  23, кинематический связанный с цепью 10 конвейера. Наладка накопителя выполняется оператором с помощью пульта управления 24 .

Цепенесущий конвейер имеет две  вертикально замкнутые тяговые  цепи, на пластинах которых через  определенный шаг укреплены упоры  – призмы. На эти призмы укладывают транспортируемые заготовки. Цепи движутся на катках по направляющим путям.

Основные параметры  конвейера: скорость движения цепи 1,5 м/мин; линейная нагрузка 1000 Н/м; коэффициенты трения скольжения стальной цепи по стали  при смазывании f=0,15÷0,2; коэффициент сопротивления на горизонтальных поворотах ξ=1,1÷1,5.

Выполним выбор параметров и  тяговой расчет конвейера.

Наименьший шаг между призмами должен обеспечивать свободную проходимость заготовок наибольшего диаметра d_max на горизонтальных поворотах наименьшего радиуса R_min и на вертикальных перегибах с наибольшим углом наклона β_max  (в нашем случае β_max=0º):

,

где ∆ =0,15÷0,2 м – минимальный зазор между подвесками и грузом,

       d_max=400 мм – длина заготовки.

Тогда         м.

Шаг призм а_п должен быть кратным удвоенному шагу звена цепи. Скорость для транспортных конвейеров выбирают в зависимости от массы грузов, заданной производительности и способов загрузки и разгрузки конвейера. В нашем случае масса обрабатываемых заготовок может достигать 250 кг. Для условий среднесерийного производства принимаем скорость конвейера 1,5 м/мин.

Если груз перемещается на расстояние L (м) и производительность транспортирующего устройства Q (т/ч), то мощность двигателя, необходимая для транспортировки груза, без учета сопротивлений (т.е. полезная мощность, кВт) :

,

кВт.

Потребная мощность (кВт) двигателя: