Динамический расчёт деталей привода, проектируемого станка

 

Крутящий момент на валу электродвигателя для ускоренных перемещений стола

 

 (4.1)

, (4.2)

 

где М_к - крутящий момент на валу конечного звена кинематической цепи, Н * м

Р - тяговое усилие, необходимое для преодоления сил полезного сопротивления и потерь, Н

Н - ход кинематической пары, преобразующей вращательное движение в поступательное, м

Р_х - составляющая силы резания, действующая в направлении подачи, н

к- коэффициент учитывающий влияние опрокидывающего момента, возникающего в следствии несимметричного приложения силы подачи.

F - сила трения в направляющих, Н

G*g- сила тяжести станка, кг.

Р = 1,1*960+7527+600 = 9183 Н

 

F = (Р_z + G*g) * f (4.3)

 

F = (6867+ 600) * 1.1 = 7527 Н

 

Крутящий момент для передачи ходовой, винт - гайка

 

 (4.4)

 

где  - тяговое усилие, кг*м;

 - средний радиус винта, мм;

 - угол наклона винтовой линии;

 - угол трения пары, винт - гайка.

 

Тяговое усилие

 

 (4.5)

 

где - реакция направляющих;

 - коэффициент трения в направляющих, Н

 (4.6)

 

 (4.7)

 

где - шаг винта, мм;

 - число заходов винта;

 = 5⁰

 

Определение геометрических параметров храпового колеса и реечной шестерни

Расчёт храпового колеса.

В проектируемом долбёжном станке применяется храповое колесо с симметричным профилем и оборотной собачкой.

Z = 96 - число зубьев храпового колеса

m = 2 мм - модуль храпового колеса (принял конструктивно)

Средний делительный диаметр рассчитывается по формуле:

 

d = Z × m (4.8)

 

d = 96 × 2 = 192 мм

Внешний диаметр рассчитывается по формуле:

 

d_а = d + 2m (4.9)

 

d_а = 192 + 4 = 196 мм

Внутренний диаметр рассчитывается по формуле:

 

d_f = d - 2,5m (4.10)

 

d_f = 192 - 5 = 187 мм

Расчёт передачи зубчатое колесо рейка

Z = 20 - число зубьев реечной шестерни (приняла конструктивно)

m = 2 мм - модуль реечной шестерни (приняла конструктивно)

Средний делительный диаметр рассчитывается по формуле:

 

d = Z × m (4.11)

d = 20 × 2 = 40 мм

Внешний диаметр рассчитывается по формуле:

 

d_а = d + 2m (4.12)

 

d_а = 40 + 4 = 44 мм

Внутренний диаметр рассчитывается по формуле:

 

d_f = d - 2,5m (4.13)

 

d_f = 40 - 5 = 35 мм

Шаг нормальный:

 

 (4.14)

 

Высота зуба (размер справочный):

 

 (4.15)

 

Ширина рейки:

 

 (4.16)

 

Линейное перемещение рейки, соответствие угла поворота храпового колеса:

 

 (4.17)

 

 

Расчёт гидропривода станка

 

Расчёт гидроцилиндра

 

Определение диаметра поршня [2]:

 

                                              (5.1)

                                  (5.2)

 

 

 

где Р_с - общая сила сопротивления движения, Н; Р_с=6867 Н;

F - площадь цилиндра, м;

Р_р - рабочее давление в гидросистеме, Па

Р_н - максимальное давление, развиваемое насосом, Па. Р_н = 55 10⁵ Н/м²

 

                     (5.3)

 

где D_p - расчетный диаметр гидроцилиндра, м

Откуда

 

                                         (5.4)

По ГОСТ 6540 - 68 принимаем D_p = 45 мм.

Определение действительное значение площади гидроцилиндра F_q:

 

                                         (5.5)

 

 

Определение диаметра штока

 

Определение диаметр штока d_ш:

 

                                     (5.6)

 

По ГОСТ 6540 - 68 принимаем d_ш = 30 мм.

Определение расхода масла:

 

                                            (5.7)

 

где Q - общая производительность насосной установки, м³/с;

F_р - площадь гидроцилиндра, м²;

V_max - максимальная скорость резания, м/с.

По ГОСТу 13825 - 80, принимаем Q = 954 10^-6 м³/с=57,24 л/мин.

При 4-х ступенчатом регулировании величина Q₁ и Q₂ определяется из выражений:

 

                                             (5.8)

                                             (5.9)

 

м³/с=9,54 л/мин

м³/с=47,7 л/мин

Скорость холостого хода:

 

V_o = 2 V_{p max}                                       (5.10)

 

V_o = 2  36 = 72 м/мин;

Мощность электродвигателя на привод насосной установки:

 

                                        (5.11)

 

кВт

где N - мощность электродвигателя, кВт;

Q - общая производительность насосной установки, м/с;

Рн - давление развиваемое насосом, Па.

Выбор насоса:

Производительность насоса Q = 954  10^-6 м³/с, значит, выбираем насос 2-х поточный сдвоенный нерегулируемый лопастной типа 35Г12 - 24М.

Технические характеристики:

Рабочий объём - 80 см³.

Подача - не менее 70 м³ / мин.

Давление на выходе из насоса:

Номинальное - 6,3 МПа

Предельное - 7 МПа

Частота вращения:

Максимальная - 960 об /мин

Минимальная - 600 об / мин

КПД при номинальном режиме работы:

Объёмный, не менее - 0,9

Полный, не менее - 0,82

Ресурс при номинальном режиме работы:

Не менее - 3000 часов.

Масса - 32 кг.

Присоединительный диаметр вала d_в = 25 мм.

Для данного расхода масла пересчитываем скорость:

 

 (5.12)

 

Выбор гидрооборудования:

Гидрораспределитель реверса РР, тип В 6 с гидравлическим управлением.

Технические характеристики:

Диаметр условного прохода - 6 мм

Давление номинальное - 32 МПа

Давление управления - 0,55 - 6 МПа

Масса - 1,3 - 2,2 кг

Производительность - 56  10^-3 м³ / сек

Гидрораспределитель управления РУ, тип ВМР6 с механическим управлением (от двух роликов)

Технические характеристики:

Производительность - 56  10^-3 м³ / сек

Распределитель Р2 предназначен для контроля давления в системе.

Тип ВММ 10 (управление от рукоятки)

Производительность - 546  10^-3 м³ / сек

Распределитель Р3, тип В  6 с гидравлическим управлением.

Технические характеристики:

Производительность - 56  10^-3 м³ / сек

Крановой Гидрораспределитель Р1, тип Г 71 - 31.

Технические характеристики:

Производительность - 56  10^-3 м³ / сек

Диаметр условного прохода - 8 мм

Рабочее давление:

Номинальный - 20 (25) МПа

Распределитель деления скоростей РДС:

Трёхпозиционный с ручным управлением

Обратные клапаны типа Г51 - 3

Гидроклапаны:

К5 - предохранительный клапан прямого действия (ТУ2 - 0,53 - 1748 - 85)

К2 - предназначен для настройки максимального давления масла.

К3 - переливной напорный гидроклапан.

К1 - клапан работающий при засорении фильтра для слива масла

Дроссели:

Др1; Др2 - тип ПГ 77 - 12.

Технические характеристики:

Dу = 10 мм

Расход масла:

Максимальный - 20 м³ / мин

Минимальный - 0,06 м³ / мин

Перепад давления в дросселях ≥ 0,25 МПа

Масса - 3,9 кг

Стыковое исполнение по присоединению.

Др3; Др4; Др5 - тип МПГ 55 - 12, исполнение по присоединению - становое.

Фильтр щелевой пластинчатый с ручной очисткой по ГОСТ 21329 - 75

Манометр избыточного давления (по ГОСТ 1625 - 77) диаметр - 40: В В = 40 40.

Выбор масла:

Основной характеристикой для выбора масла является его вязкость. Её величина зависит от рабочего давления. При давлении: 70 10 ⁵ МПа ≥ р ≥ 30 10⁵ МПа, применяется масло с вязкостью ν = (0,35 - 0,65) 10^-4 м² / сек, такой вязкостью обладает масло «Турбинное 22» по ГОСТу 32 - 53 [ν = (0,17 - 2) 10^-4 м² / сек].