Как составить уравнение кинематической цепи

Практическая работа №10 «Составление уравнения кинематических цепей зубообрабатывающего станка»»

Инструкционная карта по дисциплине «Обработка металлов резанием, станки и инструменты» к практической работе №10 на тему «Составление уравнения кинематических цепей зубообрабатывающего станка» измененная и дополненная.

Просмотр содержимого документа
«Практическая работа №10 «Составление уравнения кинематических цепей зубообрабатывающего станка»»»

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА № 10

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ, СТАНКИ И ИНСТРУМЕНТЫ»

Тема 6.3 Зубообрабатывающие станки

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №10

Тема «Составление уравнения кинематических цепей зубообрабатывающего станка»

Цель работы: Сформировать навыки составления уравнения кинематических цепей зубообрабатывающего станка.

Оборудование: Справочная литература, инструкционная карта, калькулятор.

Зубофрезерный станок, https://www.youtube.com/watch?v=QaQ1dYfn6Oc

Настройка зубофрезерного станка,

Справочник технолога-машиностроителя. Т.2./Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1986

Среди различных зубообрабатывающих станков наиболее распространены зубофрезерные станки, работающие червячной фрезой. К таким станкам относится станок 5М324А, конструктивные особенности которого во многом характерны для станков зубофрезерной группы. Станок предназначен для нарезания цилиндрических и червячных зубчатых колес в условиях крупносерийного и серийного производства.

Устройство зубофрезерного станка 5М324А (5К324А)

Станок 5М324А (рисунок 1) состоит из станины 1, на которой жестко закреплена стойка 8 и перемещается стол 17, с контрподдержкой 15. По направляющим стойки в вертикальном направлении перемещается каретка 11 с суппортом 13, несущим инструмент. В станине 1 размещены коробка 2 со сменными зубчатыми колесами гитары главного движения. Главный электродвигатель, приводящий во вращение стол с нарезаемым зубчатым колесом 23 и инструментальный шпиндель с червячной фрезой 24, находится с задней стороны станины. В станине размещен транспортер стружки, приводимый во вращение от отдельного электродвигателя. Резервуар для СОЖ находится в станине, откуда она насосом подается в зону обработки, а ее количество регулируется краном 12. Стойка 8 служит для размещения коробки 3 с механизмами перемещения каретки 11, которую можно перемещать вручную за квадрат 5 или автоматически, поворачивая рукоятку 4 в положение включения автоматической подачи. Под крышкой в находятся сменные зубчатые колеса гитары деления и сменные зубчатые колеса гитары дифференциала. На передней стенке стойки укреплен пульт управления 7. Каретка 11 снабжена передвигаемыми упорами 9 и 10, которые регулируют величину хода каретки. Упоры воздействуют на расположенные в стойке конечные выключатели, отключающие электродвигатель вертикального перемещения каретки. В корпусе стола 17 находится шпиндель, на котором устанавливают нарезаемое зубчатое колесо 23. Сверху корпуса стола 17 жестко закрепленаконтрподдержка 15 с поворотным кронштейном 14, который служит для центрирования оправки с заготовкой. Кронштейн поднимается и опускается гидроцилиндром, управляемым вручную краном 16. Корпус стола 17 можно перемещать вручную, вращая винт с квадратом 19. Рукояткой 18 устанавливают в определенное положение упоры стола. Вращением вручную валика 21 осуществляют смазку механизмов, расположенных в столе. На корпусе стола размещены упоры 20 и 22, которые нажимают на конечные выключатели, дающие команду на ускоренный подвод стола. По точности станок соответствует классу H (нормальная точность) и обладает высокой степенью автоматизации. Основные технические данные зубофрезерного станка 5М324А:

— Наибольший диаметр нарезаемых прямозубых колес, мм 500

— Наибольший модуль нарезаемых колес, мм 8

— Наибольшая длина зуба нарезаемых прямозубых колес, мм 350

— Наибольший угол наклона зубьев, град ±60

— Наименьшее число нарезаемых зубьев 12

— Наибольшие размеры устанавливаемой червячной фрезы, мм:

— Частота вращения червячной фрезы, об/мин 50 . . . 315

— Пределы вертикальной подачи червячной фрезы, мм /об 0,68 . . . 6,10

— Пределы радиальной подачи стола, мм/об 0,20 . 1,85

Рисунок 1 — Зубофрезерный станок 5М324А:
1 — станина, 2— коробка скоростей, 3 — распределительная коробка, 4 — валик ручного перемещения каретки, S — рукоятка автоматического перемещения каретки, 6 — коробка деления, 7 — пульт управления, 8 — стойка, 9, 10 — упоры регулирования хода каретки, 11 — каретка, 12 — кран охлаждения, 13 — суппорт, 14 — кронштейн, 15 — контрподдержка, 16 — кран перемещения кронштейна, 17 — стол, 18 — рукоятка установки упоров, 19 — винт перемещения стола, 20, 22 — упоры подвода стола, 21 — рукоятка смазки стола, 23 — заготовка, 24 — червячная фреза

В станке инструмент и заготовка связаны между собой и с источником движения, которым чаще всего является электродвигатель. Последовательный ряд сцепляющихся пар зубчатых, червячных и ременных передач, по которым вращение от какого-либо вала передается исполнительному органу, называют кинематической цепью. Так как параметры обработки зубчатых колес разнообразны и зависят от числа обрабатываемых зубьев, модуля, применяемого инструмента и т. д., то каждая кинематическая цепь имеет свой орган настройки. Кинематическая настройка станка в основном сводится к определению параметров органов настройки, с помощью которых должно быть достигнуто необходимое перемещение конечных звеньев кинематической цепи. Такие перемещения называют расчетными и используют для составления уравнения кинематического баланса, в которое еще входит и параметр органа настройки. Из уравнения кинематического баланса находят зависимость параметра органа настройки от постоянных коэффициентов цепи. Такая зависимость называется формулой настройки. По ней определяют числа зубьев сменных зубчатых колес, диаметры сменных шкивов и др. При составлении уравнения кинематического баланса используют зависимость частот вращения от чисел зубьев ведущих и ведомых зубчатых колес. Так как скорости вращения точек двух начальных (тоже и делительных) окружностей парных зубчатых колес одинаковы, то, выразив их через диаметр и частоту вращения, можно записать π*d₁*n₁ = π*d₂*n₂ или, заменив диаметр зубчатого колеса на его выражение через модуль и число зубьев, имеем π*mz₁*n₁ = π*mz₂*n₂.

где n₂ — частота вращения ведомого зубчатого колеса; n₁ — частота вращения ведущего зубчатого колеса; z₁/z₂ — передаточное отношение (i) зубчатой передачи. Передаточное отношение кинематической цепи, связывающее вращение каких-либо ее валов, равно произведению передаточных отношений составляющих эту цепь передач: ie = i₁*i₂*i₃.

Рисунок 2 – Кинематическая схема зубофрезерного станка

На примере зубофрезерного станка 5М324А (рисунок 2) подробно разберем методику вывода формул настройки кинематических цепей зубообрабатывающих станков. Кинематическая схема станка слагается из следующих кинематических цепей: главного движения, деления, подач и дифференциала.

Цепь главного движения связывает вращение инструмента (ин.) с вращением главного электродвигателя следующим образом: электродвигатель М1 (1465об/мин), цилиндрические зубчатые передачи 26/56, 56/69, сменные зубчатые колеса А и В, конические зубчатые колеса 29/29, 29/29, 29/29, цилиндрическая передача 20/80, инструмент. Уравнение кинематического баланса имеет следующее выражение:

Конечные звенья обозначены: заг. — заготовка, ин. — инструмент, M1, М2 — электродвигатели. Решая это уравнение, находим формулу настройки гитары главного движения

где А и В — числа зубьев сменных зубчатых колес; n_фр — частота вращения фрезы, об/мин.

Кинематическая цепь деления связывает вращение инструмента (ин.) и заготовки (заг.). За один оборот однозаходной червячной фрезы стол с установленной на нем заготовкой поворачивается на угол, соответствующий одному зубу нарезаемого зубчатого колеса, т. е. на 1/z часть оборота. Если червячная фреза имеет несколько заходов (в формулах настройки заходность фрезы принято обозначать буквой К), то за один ее оборот заготовка повернется на K/z часть оборота. Так как червячная фреза вращается непрерывно, то и заготовка непрерывно подводится к соответствующему зубу фрезы. Происходит процесс непрерывного деления. Схема цепи деления: инструмент (ин.), цилиндрическая зубчатая передача 80/20, конические передачи 29/29, 29/29, 27/27, конический дифференциал (i=1 при неподвижномводиле), сменные зубчатые колеса е, f, а, b, с, d, цилиндрические передачи 33/33, 35/35, червячная передача 1/96, заготовка (заг.). Орган настройки этой кинематической цепи со сменными зубчатыми колесами а, b, с, d, е и f называют гитарой деления. Уравнение кинематического баланса:

отсюда находим формулу настройки гитары деления, включающую в искомой части зубчатые колеса с числами зубьев а, Ь, с и d:

Зубчатые колеса е и f устанавливают на постоянные оси в двух сочетаниях чисел зубьев:

Рисунок 3 — Схема нарезания косозубых зубчатых колёс

Первое сочетание используют, если число зубьев нарезаемого колеса равно или меньше 161, при этом формула настройки гитары деления будет

а при настройке на число нарезаемых зубьев 162 и больше используют сочетание f : е = 72 : 36, тогда

Таблица сменных зубчатых колес гитары деления при настройке на обработку чисел зубьев от 12 до 200 приводится в руководстве по эксплуатации станка. Кинематическая цепь подач связывает вращение заготовки с перемещением каретки фрезерного суппорта от ходового винта. Одному обороту стола соответствует перемещение s (подача) фрезы (мм/об). Схема кинематической цепи подач: заг. (1 оборот), червячная передача 96/1, цилиндрические передачи 35/35, 33/33, червячная передача 2/26, цилиндрическая передача 48/48, сменные зубчатые колеса а₂, b₂, цилиндрические передачи 39/65, 50/45, 45/45, червячная передача 1/24, ходовой винт 10×1, суппорт. Уравнение кинематического баланса:

Отсюда получаем формулу настройки гитары подач где а₂ и b₂ — числа зубьев сменных зубчатых колес; s — величина вертикальной подачи, мм/об.

Кинематическая цепь дифференциала включается при нарезании косозубых зубчатых колес и связывает вращение заготовки с ходовым винтом вертикальной подачи (10×1). Схема нарезания таких зубчатых колес приведена на рис. 120. Нарезается правое зубчатое колесо 2 с перемещением червячной фрезы 1 в направлении снизу вверх вдоль оси зубчатого колеса, которое вращается в направлении 4. При перемещении фрезы из точки «а» в точку «a1», точка «b» зубчатого колеса также должна переместиться в точку «a1» — в данном случае в направлении 3, противоположном основному вращению 4. При прохождении фрезой пути из точки «а» в точку «а₂», равного ходу зуба P_z, заготовка повернется на один оборот в направлении 3. Из геометрических построений, приведенных на рисунке 3, получим ход зуба по делительной окружности

В этой кинематической цепи основную роль играет механизм, называемый дифференциалом, назначение которого суммировать два вращательных движения (складывать или вычитать). В зубообрабатывающих станках применяют цилиндрические и конические дифференциалы. Принцип работы конического дифференциала показан на рисунке 4. Повернем мысленно весь дифференциал вокруг центральной оси I—III на один оборот в направлении А.

При этом зубчатые колеса 1 и 3 также сделают один оборот в направлении А.

Рисунок 4 – Схема работы дифференциала

Теперь остановим и закрепим водило (H), а зубчатому колесу 1 дадим один оборот в обратном направлении (показано пунктиром). При этом колесо 3 через колесо 2 повернется на один оборот, но в направлении А, а всего оно сделает два оборота. Это означает, что если в дифференциале центральные зубчатые колеса имеют одинаковые числа зубьев и вращаются в разные направления, то передаточное отношение от водила к любому из центральных колес равно 2. Теперь снова вернемся к кинематической схеме (см. рисунок 2) и составим уравнение кинематического баланса цепи дифференциала, учитывая, что при перемещении инструмента на величину хода зуба (Pz) заготовка повернется на один оборот. Схема цепи дифференциала: ходовой винт 10×1, червячная передача 24/1, коническая передача 23/22, сменные зубчатые колеса гитары дифференциала a₁b₁c₁d₁, коническая передача 27/27, червячная передача 1/45, дифференциал (i=2), сменные зубчатые колеса гитары деления (i = 24K/z), цилиндрические передачи 33/33, 35/35, червячная передача 1/96, заготовка. Уравнение кинематического баланса:

Подставив в это уравнение значение P_z и преобразовав его, получим формулу настройки гитары дифференциала

где a₁, b₁, c₁, d₁ — числа зубьев сменных колес гитары дифференциала, β — угол наклона зуба нарезаемого зубчатого колеса, К — число заходов червячной фрезы, m_n — нормальный модуль нарезаемого колеса.

Посмотреть видео 1. Изучить устройство зубофрезерного станка 5М324А.

Посмотреть видео 2. Изучить схемы цепи главного движения, цепи деления, цепи подач и цепи дифференциала. Изучить уравнения кинематического баланса и вывод формулы настроек гитары главного движения, гитары деления, гитары подач и гитары дифференциала.

Составить уравнения кинематического баланса и вывести формулы настроек гитары главного движения, гитары деления, гитары подач и гитары дифференциала.

Ответить на контрольные вопросы.

Составить уравнения кинематического баланса и вывести формулы настроек гитары главного движения, гитары деления.

Составить уравнения кинематического баланса и вывести формулы настроек гитары главного движения, гитары деления, гитары подач.

Цепь главного движения: электродвигатель М1 (1500 об/мин), цилиндрические зубчатые передачи 26/56, 56/69, сменные зубчатые колеса А и В, конические зубчатые колеса 27/27, 27/27, 27/27, цилиндрическая передача 20/80, инструмент.

Цепь деления: инструмент (ин.), цилиндрическая зубчатая передача 80/20, конические передачи 27/27, 27/27, 27/27, конический дифференциал (i=1 при неподвижномводиле), сменные зубчатые колеса е, f, а, b, с, d, цилиндрические передачи 33/33, 35/35, червячная передача 1/90, заготовка (заг.).

Цепь подач: заг. (1 оборот), червячная передача 90/1, цилиндрические передачи 35/35, 33/33, червячная передача 2/26, цилиндрическая передача 48/48, сменные зубчатые колеса а₂, b₂, цилиндрические передачи 39/65, 50/45, 45/45, червячная передача 1/24, ходовой винт 10×1, суппорт.

Цепи дифференциала: ходовой винт 10×1, червячная передача 24/1, коническая передача 23/22, сменные зубчатые колеса гитары дифференциала a₁b₁c₁d₁, коническая передача 27/27, червячная передача 1/45, дифференциал (i=2), сменные зубчатые колеса гитары деления (i = 24K/z), цилиндрические передачи 33/33, 35/35, червячная передача 1/90, заготовка.

Цепь главного движения: электродвигатель М1 (1400 об/мин), цилиндрические зубчатые передачи 26/56, 56/69, сменные зубчатые колеса А и В, конические зубчатые колеса 29/29, 29/29, 29/29, цилиндрическая передача 20/80, инструмент.

Цепь деления: инструмент (ин.), цилиндрическая зубчатая передача 80/20, конические передачи 29/29, 29/29, 27/27, конический дифференциал (i=1 при неподвижномводиле), сменные зубчатые колеса е, f, а, b, с, d, цилиндрические передачи 33/33, 35/35, червячная передача 1/96, заготовка (заг.).

Цепь подач: заг. (1 оборот), червячная передача 96/1, цилиндрические передачи 35/35, 33/33, червячная передача 2/26, цилиндрическая передача 48/48, сменные зубчатые колеса а₂, b₂, цилиндрические передачи 39/65, 50/45, 45/45, червячная передача 1/24, ходовой винт 10×1, суппорт.

Цепь главного движения: электродвигатель М1 (1450 об/мин), цилиндрические зубчатые передачи 26/56, 56/69, сменные зубчатые колеса А и В, конические зубчатые колеса 29/29, 29/29, 27/27, цилиндрическая передача 20/80, инструмент.

Цепь подач: заг. (1 оборот), червячная передача 86/1, цилиндрические передачи 35/35, 33/33, червячная передача 2/26, цилиндрическая передача 48/48, сменные зубчатые колеса а₂, b₂, цилиндрические передачи 39/65, 50/45, 45/45, червячная передача 1/24, ходовой винт 10×1, суппорт.

Цепи дифференциала: ходовой винт 10×1, червячная передача 24/1, коническая передача 23/23, сменные зубчатые колеса гитары дифференциала a₁b₁c₁d₁, коническая передача 27/27, червячная передача 1/45, дифференциал (i=2), сменные зубчатые колеса гитары деления (i = 24K/z), цилиндрические передачи 33/33, 35/35, червячная передача 1/96, заготовка.

Цепь главного движения: электродвигатель М1 (1460 об/мин), цилиндрические зубчатые передачи 26/56, 56/69, сменные зубчатые колеса А и В, конические зубчатые колеса 29/29, 29/29, 29/29, цилиндрическая передача 20/80, инструмент.

Цепь подач: заг. (1 оборот), червячная передача 92/1, цилиндрические передачи 35/35, 33/33, червячная передача 2/26, цилиндрическая передача 48/48, сменные зубчатые колеса а₂, b₂, цилиндрические передачи 39/65, 50/45, 45/45, червячная передача 1/24, ходовой винт 10×1, суппорт.

Цепь главного движения: электродвигатель М1 (1450 об/мин), цилиндрические зубчатые передачи 26/56, 56/69, сменные зубчатые колеса А и В, конические зубчатые колеса 29/29, 29/29, 29/29, цилиндрическая передача 10/40, инструмент.

Цепь деления: инструмент (ин.), цилиндрическая зубчатая передача 40/10, конические передачи 29/29, 29/29, 27/27, конический дифференциал (i=1 при неподвижномводиле), сменные зубчатые колеса е, f, а, b, с, d, цилиндрические передачи 33/33, 35/35, червячная передача 1/98, заготовка (заг.).

Цепь подач: заг. (1 оборот), червячная передача 98/1, цилиндрические передачи 35/35, 33/33, червячная передача 2/26, цилиндрическая передача 48/48, сменные зубчатые колеса а₂, b₂, цилиндрические передачи 39/65, 50/45, 45/45, червячная передача 1/24, ходовой винт 10×1, суппорт.

Цепь главного движения: электродвигатель М1 (1460 об/мин), цилиндрические зубчатые передачи 26/56, 56/69, сменные зубчатые колеса А и В, конические зубчатые колеса 27/27, 27/27, 27/27, цилиндрическая передача 20/60, инструмент.

Цепь деления: инструмент (ин.), цилиндрическая зубчатая передача 60/20, конические передачи 27/27, 27/27, 29/29, конический дифференциал (i=1 при неподвижномводиле), сменные зубчатые колеса е, f, а, b, с, d, цилиндрические передачи 35/35, 37/37, червячная передача 1/80, заготовка (заг.).

Цепь подач: заг. (1 оборот), червячная передача 80/1, цилиндрические передачи 35/35, 33/33, червячная передача 2/26, цилиндрическая передача 48/48, сменные зубчатые колеса а₂, b₂, цилиндрические передачи 39/65, 50/45, 45/45, червячная передача 1/24, ходовой винт 10×1, суппорт.

Цепи дифференциала: ходовой винт 10×1, червячная передача 24/1, коническая передача 23/23, сменные зубчатые колеса гитары дифференциала a₁b₁c₁d₁, коническая передача 29/29, червячная передача 1/45, дифференциал (i=2), сменные зубчатые колеса гитары деления (i = 24K/z), цилиндрические передачи 33/33, 35/35, червячная передача 1/80, заготовка.

К какой группе и типу относится станок 5М324А? Расшифруйте марку станка.

Какие зубообрабатывающие станки наиболее распространены?

Перечислите основные конструктивные элементы станка 5М324А. Какому классу точности соответствует станок?

Наибольший диаметр нарезаемых прямозубых колес у станка 5М324А?

Наибольший модуль нарезаемых колес у станка 5М324А?

Что называют кинематической цепью станка?

Какая зависимость называется формулой настройки?

Из каких кинематических цепей складывается кинематическая схема станка?

Что связывает цепь главного движения?

Что связывает кинематическая цепь деления?

Что связывает кинематическая цепь подач?

Что связывает кинематическая цепь дифференциала?

Вывод: в ходе выполнения практической работы мы изучили …………. приобрели навыки …………

Кинематическое уравнение цепи.

Задание

Реферат

Индивидуальное задание.

Пояснительная записка: 15 стр., 2 таблицы, 2 рис., 2 источника.

Графическая документация: 2 л. A4.

КИНЕМАТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ, ГРАФИК ЧИСТОТ ОБОРОТОВ СТАНКА, ЛУЧЕВАЯ ДИАГРАММА.

В представленной работе проведен кинематический анализ зубофрезерного станка 5К310. Для станка составлено кинематическое уравнение главного движения, описаны механизмы движения, построены графики зависимости частот оборотов шпинделя и подачи от номера вала станка. Приведена кинематическая схема станка.

Содержание

1. Кинематический анализ металлорежущего станка. 6

1.1. Назначение, основные части, узлы и рабочие органы станка…………. …..6

1.2. Кинематическое уравнение цепи………………………………………………………6

1.4. Знаменатель геометрической прогрессии…………………………………………….9

1.7. Лучевая диаграмма скоростей………………………………………………………. 11

Список использованных источников…………………………………………. 13

Введение

Кинематический анализ производится для более подробного изучения принципа работы станка, возможностью его изменения, решения конкретной прикладной задачи. Кинематический анализ широкоуниверсального консольного фрезерного станка 5К310 проводился по следующей схеме: ознакомления со станком, его органами управления, оборудованием и аппаратурой; детально изучается конструкция и кинематика станка; технические характеристики станка.

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗУБОФРЕЗЕРНОГО СТАНКА 5К310.

Назначение, основные части, узлы и рабочие органы станка

Зубофрезерный станок 5К310 предназначен для нарезания прямозубых и косозубы цилиндрических колес внешнего зацепления, а также червячных колес способом радиальной подачи. Нарезание производится червячными модульными фрезами по методу обкатки в полуавтоматическом цикле.

Подача при поступательном перемещении фрезы может быть направлена вниз (при встречном фрезеровании) и вверх (при попутном). Величина подачи выбирается в зависимости от требуемой шероховатости поверхности и точности обработки. Чем ниже шероховатость поверхности зуба и выше точность, тем меньше подача.

При нарезании косозубых фрез к основному вращению заготовки добавляется дополнительное, в зависимости от шага спирали, её направления и величины подачи. Фреза устанавливается таким образом, чтобы направление движения режущих зубьев, расположенных по винтовой спирали, совпадало с направлением зубьев нарезаемого колеса.

Главной частью станка является чугунная станина коробчатой формы. Внутри станины размещаются механизмы электропривода и гидропривода, электронасос и резервуар для СОЖ. На станине установлена передняя стойка, по вертикальным направляющим которой перемещаются салазки с поворотным суппортом и шпинделем. В шпинделе на оправке устанавливается червячная фреза. Переключение скоростей шпинделя осуществляется рукоятками. Вертикальная подача суппорта включается рукояткой, ручное перемещение осуществляется от квадрата, переключение подач – рукоятками. На горизонтальных направляющих станины установлены салазки с вращающимся столом и оправкой, на которой устанавливается заготовка. Салазки перемещаются в радиальном направлении с помощью винтовой пары автоматически или вручную от рукоятки. На салазках также устанавливается задняя стойка с контрподдержкой и коническим центром для повышения жесткости оправки. Контрподдержка перемещается с помощью гидросистемы включением рукоятки.

Рабочие и вспомогательные движения (быстрый подвод инструмента к заготовке в вертикальном направлении, подвод стола с заготовкой к фрезе в радиальном направлении и отвод в исходное положение, зубонарезание и остановка станка) осуществляется автоматически в пределах цикла и управляются настройкой кинематических цепей и системой переставных упоров и конечных выключателей. Управление движениями производится с пульта.

Кинематическое уравнение цепи.

Составим кинематическое уравнение цепи главного движения или подач в развернутом виде и определим теоретическое число ступеней регулирования z.

Увеличим частоту вращения на 10%. Для этого составим уравнение:

Решив его, получим, что

Фактический ряд частот

Составим фактический ряд частот вращения на каждом вале.

об/мин

Анализируя полученные значения, определим фактическое число ступеней частот оборотов z_ф=9.

Как составить уравнение кинематической цепи

Название работы: Кинематика токарно-винторезного станка 16К20

Категория: Лабораторная работа

Предметная область: Производство и промышленные технологии

Описание: В станках применяются передачи вращательного движения ременные цепные зубчатые червячные и др. и преобразующие вращательное движение в поступательное реечные винтовые и ДР Основным кинематическим параметром передачи вращательного движения является передаточное отношение которое показывает во сколько раз больше меньше частота вращения одного вала по сравнение с другим. Общее передаточное отношение кинематической пени вращательного движения определяется произведением передаточных отношений отдельных передач входящих в данную цепь.

Дата добавления: 2013-07-31

Размер файла: 126.96 KB

Работу скачали: 506 чел.

Лабораторная работа №22 Кинематика токарно-винторезного станка 16К20

Цель работы: Ознакомиться с условными обозначениями элементов кинематических цепей станка; изучить кинематику токарно-винторезного станка;

Принцип работы различных машин, в том числе и станков, нагляднее изучать по схеме, а не по их конструктивному изображению. Условное, схематическое изображение совокупности механизмов и устройств станка называется кинематической схемой. Изображения элементов кинематических схем. стандартизованы. Основные из них приведены в прил.1.

Кинематическая схема станка состоит из отдельных кинематических цепей, представляющих собой систему последовательно расположенных звеньев. Под звеном подразумевается деталь механизма, входящая в соприкосновение с другой деталью (зубчатое колесо, винт, гайка, червяк, червячное колесо и т.п.).

Механизм, передающий или преобразующий движение от одного звена к другому, называется кинематической парой или передачей.

В станках применяются передачи вращательного движения (ременные, цепные, зубчатые, червячные и др.) и преобразующие вращательное движение в поступательное (реечные, винтовые и ДР-)-

Основным кинематическим параметром передачи вращательного движения является передаточное отношение, которое показывает, во сколько раз больше (меньше) частота вращения одного вала по сравнение с другим. Передаточное отношение определяется зависимостью

где п 2 и п 1 частоты вращения ведущего и ведомого валов соответственно.

Передаточные отношения различных передач выражаются следующим образом

i = n 2 / n 1 = d 1 /d 2 η,

где d 1 и d 2 диаметры ведущего и ведомого шкивов; η = 0,94- 0,98 коэффициент, учитывающий проскальзывание ремня относительно поверхности шкивов.

i = п 2 /п 1 = z l / z 2 ,

где z 1 и z 2 числа зубьев ведущей и ведомой звездочек.

i = п 2 /п 1 = z l / z 2 ,

где z 1 и z 2 числа зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес

i = n 2 / n 1 = z 1 / z 2 ,

где z 1 число заходов червяка, z 2 число зубьев червячного колеса.

Для передач, преобразующих движение, устанавливается кинематическая связь между вращательным движением одного звена с поступательным движением второго.

Если реечное зубчатое колесо имеет г зубьев, а модуль реечного колеса и рейки равен т, то за n оборотов зубчатого колеса рейка переместится на величину L , равную

L = π dn = π mzn мм, где d диаметр делительной окружности зубчатого колеса, мм.

В винтовой передаче за п оборотов винта гайка переместится в осевом направлении на величину L :

где Р шаг винта.

В сложных механизмах движение от начального звена к конечному передается несколькими последовательно соединенными передачами, т.е. кинематической цепью.

Общее передаточное отношение кинематической пени вращательного движения определяется произведением передаточных отношений отдельных передач, входящих в данную цепь и равно отношению частот вращения конечных звеньев, т.е.

i общ = i 1 · i 2 · i 3 · i 4 … i n = п кон / п кач

Данное уравнение позволяет определить частоту вращения не только последнего звена, но и любого промежуточного, считая его последним.

Кинематические цепи могут состоять не только из передач вращательного движения, но и передач, преобразующих один вид движения в другой.

Математическая зависимость, связывающая движения конечных звеньев кинематической цепи, называется уравнением кинематического баланса.

В металлорежущих станках кинематическим цепям присваивают названия в зависимости от выполняемых ими функций. Так, кинематическую цепь, передавшую движение от электродвигателя к шпинделю станка, называют кинематической цепью

главного движения. Соответственно, цепи шпиндель-суппорт называют кинематическими цепями подачи, которые в свою очередь подразделяют на цепь продольной и цепь поперечной подач. Токарно-винторезный станок 16К20 имеет также цепь ускоренных перемещений суппорта и кинематическую цепь для нарезания резьб.

Начальным звеном цепи главного движения (рис.5.17) является электродвигатель мощностью 11 кВт и частотой вращения п = 1460 об/мин, конечным шпиндель.

Уравнение кинематического баланса цепи главного движения в общем виде можно записать, как

где п ш п частота вращения шпинделя, об/мин; п э. д. частота вращения электродвигателя, об/мин; D 1 и D 2 диаметры ведущего и ведомого шкивов клиноременной передачи, мм; η =0,98 коэффициент проскальзывания ремня; і к.с. общее передаточное отношение коробки скоростей.

Общее уравнение кинематического баланса цепи главного движения имеет вид:

к шпинделю 12 скоростей,

к шпинделю напрямую 12 скоростей .

В вертикальных столбцах записаны передаточные отношения возможных вариантов включения подвижных блоков шестерен.

При включении муфты M 1 влево (прямом включении), шпиндель получает двенадцать различных частот вращения напрямую и столько же через перебор.

Возможные передаточные отношения перебора при этом будут:

Рис.5.17. Кинематическая схема токарно-винторезного станка 16К20

Таким образом, теоретически шпиндель имеет 24 частоты вращения. Однако, ввиду повторяемости частот 500 мин- 1 , 630 мин- 1 , их общее количество сокращается до 22.

Вращательное движение шпинделя и перемещение суппорта связаны зависимостью (расчетные перемещения)

где т , z модуль и число зубьев реечной шестерни; реверс.

В общем виде уравнение кинематического баланса цепи продольных подач запишется:

где i г , i кп , i ф передаточные отношения гитары сменных колес, коробки подач и фартука.

Табличные значения величин подач могут быть получены только при установке сменных шестерен

К/ L·L/N= 40 / 86· 86/64

Удвоенные табличные значения величин подач, шагов метрических и дюймовых резьб могут быть получены установкой сменных шестерен

Величина поперечных подач составляет 1/2 продольных.

Муфта обгона Мб позволяет сообщить суппорту ускоренное движение от отдельного электродвигателя мощностью N = 0,75 кВт без выключения рабочих подач.

Механизм фартука имеет четыре кулачковые муфты, которые предназначены для включения продольной (муфты М 8 и М 7 )

и поперечной подач (муфты M 10 и М 9 в прямом и обратном направлениях.

Вопросы, связанные с настройкой станка на нарезание рез ь б, рассматриваются в лабораторной работе №23.

Пример. Составить уравнение кинематического баланса цепи главного движения для частоты вращения шпинделя 12,5 мин 1 .

Решение. Уравнение кинематического баланса цепи главного движения имеет вид

Для составления уравнения баланса кинематических цепей следует воспользоваться графиком частот вращения шпинделя станка 16К20 (рис.5.18), На графике условно лучами показаны передаточные отношения передач коробки скоростей.

Вертикальные линии валы, на которых установлены шестерни. Если i = 1, то луч перпендикулярен линии вала (передача 38/38·45/45); если

(передача замедления), луч наклонен вниз на определенное количество интервалов, характеризующее величину передаточного отношения (передачи 29/47;21/55;15/60;18/72)

Наклон луча вверх свидетельствует о передаче ускорения, в этом случае i > 1 (передачи

56/34;51/39;60/48). Параллельные линии характеризуют одинаковые передаточные отношения. Например, при передаче 38/38 дважды переключался блок шестерен, обеспечивая зацепления 56/34 и 51/39 . Отсюда на графике три пары параллельных лучей 38/38;29/47;21/55).

Рис.5,18. График частот вращения

Порядок проведения работы

Ознакомиться с условными обозначениями элементов кинематической схемы станка.
Пользуясь кинематической схемой станка, рассмотреть передачу движений по цепям главного движения, подач и ускоренного перемещения суппорта.
Составить уравнения кинематического баланса названных кинематических цепей.

Составить уравнение кинематического баланса цепи главного движения в соответствии, с индивидуальным заданием (табл.5.17).

Методические указания по выполнению индивидуального задания

источники:

http://poisk-ru.ru/s1363t6.html

http://5fan.ru/wievjob.php?id=20772

Как составить уравнение кинематической цепи

Практическая работа №10 «Составление уравнения кинематических цепей зубообрабатывающего станка»»

Просмотр содержимого документа «Практическая работа №10 «Составление уравнения кинематических цепей зубообрабатывающего станка»»»

Кинематическое уравнение цепи.

Как составить уравнение кинематической цепи

Просмотр содержимого документа
«Практическая работа №10 «Составление уравнения кинематических цепей зубообрабатывающего станка»»»