Материал: Улучшение обдирочно-шлифовальной головки и карусельного станка модели 1580Л

Прибор представляет собой специальное приспособление для грубой очистки поверхностей деталей абразивным кругом, плоскость вращения которого расположена перпендикулярно обрабатываемой плоскости.

Применение шлифовальной головки значительно увеличивает возможности станков токарной группы. Шлифовальные головки условно можно отнести к технологической оснастке. Особенности конструкции головки включают в себя собственный электродвигатель, что делает её универсальной для различных моделей станков. Электродвигатель подключается к бортовой системе цепи общего электропитания станка.

Головка имеет собственную станину, которая при модернизации может крепиться жестко вместо стандартного резцедержателя. При изготовлении станины использую сталь, это обеспечивает вибро-устойчивость, поэтому качество обрабатываемой поверхности высокое.

Техническая характеристика абразивно-шлифовальной головки:

1) скорость вращения круга2675 об/мин.

) максимальная скорость круг 70 м/сек.

3) абразивный круг «Slip», «Norton»:

а) 500х76х305;

б) 500х76х203.

4) минимальный диаметр круга при внутреннем диаметре305м430 мм.

) максимальное расстояние выдвигания плиты1200 мм.

) тип перемещения плитыручное.

) перемещение при одном обороте ключа3 мм.

) перемещение опоры винтом скобы, вертикально 200 мм.

) ход шлифовальной головки 650 мм.

) угол отклонения от вертикальной оси± 40°.

) скорость перемещения головки на 1 оборот планшайбы станка1…5.

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема исполнительного механизма: 1 - планшайба станка; 2 - правая колонна станка; 3 - траверса; 4 - правый суппорт станка;  5 - конус доменной печи; 6 - плита опорная; 7 - плита выдвижная; 8 - шлифовальная головка; 9 - тяга

2.2 Расчёт и проектирование привода шлифовальной головки

2.2.1 Разработка и описание кинематической схемы привода

Абразивный круг устанавливается на вал, он в свою очередь принимает крутящий момент от ведомого шкива. Сам шкив получает вращение по клиноременной передаче от электродвигателя. Кинематическая схема исполнительной машины представлена на рисунке 2.2.

Исходные данные:

1) частота вращения абразивного круга2680 об/ мин.

2) максимальная частота вращения круга68,9 м/ сек.

) диаметр круга (внешний)505 мм.

) диаметр круга (внутренний)310 мм.

) толщина круга77 мм.

) крутящий момент на валу 103,5 Нм.

Рисунок 2.2 - Кинематическая схема исполнительной машины: 1 - электродвигатель; 2 - клиноремённая передача;3 - абразивный круг

2.2.2 Энерго-кинематический расчёт привода

Расчет КПД.

Чтобы определить общий коэффициент полезного действия, нужно учесть все механические потери, в приводе, который проектируется [12].

В нашем случае имеем два источника:

) ременная передача - 1;

) подшипники - 1 пара.

Находим значение КПД для них[4]:

- h_рем. = 0,95;

- h_п/ш = 0,99.

Коэффициент полезного действия определяем по формуле (2.1):

h_общ=h_рем.· h_п/ш(2.1)

h_общ = h_рем. · h_п/ш = 0,95 · 0,99 = 0,94

Выбор электродвигателя зависит от количества потребляемой мощности и определяется по формуле (2.2):

Р_p = Р_им/h_общ, кВт,(2.2)

 , кВ,(2.3)

где n - кол-во оборотов круга, мин^-1 , по формуле (2.4):

,(2.4)

где υ - частота, м/с;

D -диаметр круга, м.

 мин^-1;

Условие выбора (Электродвигатель должен быть ближайшим по мощности, среди предложенных).

Исходя из расчётов, выбрать предстоит из трёх предложенных электродвигателей из таблицы 2.1.

Таблица 2.1 - Выбор электродвигателей асинхронных трёхфазных серии 4А

Сопоставляем общее передаточное число, чтобы определится с конкретным типом электродвигателя.

Для заданной кинематической схемы справедливо:

Передаточные отношения:

;

;

.

Выбрали электродвигатель с, то есть серии 4А180М2У3 ТУ16-510.810-81, мощностью 30 кВт, он имеет наименьший размер среди предложенных. Диаметр и длина вала выбранного электродвигателя d = 48мм, L = 110 мм.

Кинематический расчет привода:

Ступенчатый расчет передаточного числа:

Выбрали электродвигатель, с передаточным числом.

Определение частот вращения и моментов на валах по формуле (2.5):

;

. (2.5)

Моменты на валах находятся по формуле (2.6):

,(2.6)

где  - мощность на соответствующем валу, Вт;

 w_i- угловая скорость вала, с^-1, по формуле (2.7):

 w_i = p‧ n₂/30, с^-1.(2.7)

Определение угловой скорости:

;

.

Определение мощности на валах по формуле (2.8):

N_i = N_{i-1 i-1}, Вт; (2.8)

 Вт;

Определение крутящего момента на валу по формуле (2.9):

; (2.9)

 Нм.

2.2.3 Проектирование ременной передачи

Исходя из заданного номинального момента, рассчитываем сечение ремня. Исходные данные:

.Мощность, .

.Частота вращения вала, .

.Частота вращения ведомого вала, .

ПриНм выбираем сечение «Б» клинового ремня с площадью поперечного сечения

Принимаем диаметр  ведущего шкива . Шкив выбираем на 1-2 номера больше, чтобы уменьшить износ ремня:

Получаем: .

Относительное скольжение, исходя из этого, рассчитаем диаметр  по формуле (2.10):

. (2.10)

Принимаем ближайшее значение: .

С учетом скольжения e пересчитаем передаточное отношение по формуле (2.11):

(2.11)

Рассчитываем n₂ по формуле (2.12):

.(2.12)

Допускаемое расхождение до 3%, в нашем случае:

 .

Выбираем: .

Расчет межосевого расстояния рассчитываем по формуле (2.13):

, мм,(2.13)

где  мм.

мм.

а - по прорисовке: а = 500 мм, a_max по формуле (2.14), a_сред по формуле (2.15):

, мм;(2.14)

мм;

мм.(2.15)

Расстояние между осями: а = 500 мм.

Расчётная длина ремня определяется по формуле (2.16):

, мм;(2.16)

мм.

Исходя из стандартов, принимаем ближайшую длину ремня L= 1 600 мм и вычисляем по формуле (2.17):

мм. (2.17)

Рассчитываем межосевое расстояние «а» с применением выбранной длины ремня L по формуле (2.18):

, мм. (2.18)

мм.

Расчет угла обхвата меньшего шкива вычисляем по формуле (2.19):

(2.19)

Находим скорость по формуле (2.20):

м/с.(2.20)

Вычислим значение окружного усилия Р_о, которое передает один клин сечения «Б» по формуле (2.21):

м/с.(2.21)

Рассчитываем величину окружного усилия Р_о, передаваемого одним клином сечения «Б».

м/с.

Допускаемое окружное усилие на один ремень:

клин сечения «Б».

 Н

при i = 1; = 180 мм;  = 1600 мм и V = 27,7 м/с

Допускаемое окружное усилие на один ремень рассчитываем по формуле (2.22):

(2.22)

;

 - коэффициент длины ремня, учитывающий его по формуле (2.23):

;(2.23)

,

- коэффициент, учитывающий режим работы (работа в одну смену),

 = 1.

 Н.

Вычислим окружное усилие по формуле (2.24):

 Н.(2.24)

Расчётное число ремней вычисляем по формуле (2.25):

(2.25)

Принимаем Z = 6.

Принимая напряжения от натяжения, определим усилия в ременной передаче:

Сила натяжения каждого участка ветви ремня определяется по формуле (2.26):

Н.(2.26)

Рабочее натяжение ведущей ветви определяется по формуле (2.27):

Н.(2.27)

Ведомой ветви определяется по формуле (2.28):

Н.(2.28)

Усилие на валы определяется по формуле (2.29):

Н.(2.29)

2.2.4 Ориентировочный расчёт и конструирование приводного вала

Схема конструкции вала изображена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема конструкции вала

Ориентировочный расчёт приводного вала:

Выполним расчет допускаемых напряжений при кручении.

Диаметр находим по формуле (2.30):

 , мм,(2.30)

где - крутящий момент на валу, ( = 100,5 Нм);

 - допускаемое напряжение при кручении;