Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя. Расчет винта на устойчивость по критической осевой силе. Кинематический расчет привода круговой подачи и деления. Выбор шагового электродвигателя. Расчет червячной передачи.
Аннотация к работе
Применение таких приводов подач обеспечивает значительное упрощение кинематических цепей, снижение стоимости приводов подач и увеличение точности подач.Данные для разработки электромеханического привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ. Тяговое усилие привода подач Q=100...1000Н. Минимальная рабочая скорость 0,1...1,0 мм/мин. Данные для разработки электромеханического привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ.Эти системы являются наиболее простыми, но в них изза отсутствия контроля действительного положения рабочего органа станка (суппорта, шлифовальной бабки и др.) на точность перемещения будут влиять погрешности шагового двигателя, а также зазоры и упругие деформации кинематической цепи от двигателя до рабочего органа (зубчатой передачи, червячной передачи, пары винт-гайка и др.) Системами ЧПУ разомкнутого типа оснащена значительная часть малых станков. Каждый импульс, поданный в обмотку статора, вызывает поворот ротора на небольшой определенный угол, называемый шагом. Через муфту 3, имеющую высокую крутильную жесткость, момент крутящий передается на винт 4 передачи винт-гайка качения. Силовой шаговый двигатель соединяется через муфту непосредственно с ходовым винтом станка или через муфту с редуктором зубчатым или червячным для снижения величины перемещения рабочего органа на один шаг двигателя. В замкнутых системах ЧПУ производится косвенное измерение положения рабочего органа с помощью дискретного кругового датчика обратной связи (ДОС), установленного на ходовом винте.Статор 1 и ротор 2 шагового двигателя состоит из 3 секций полюсов - I, II, III. Полюса второй секции сдвинуты по отношению к полюсам первой секции на треть полюсного шага. При подаче импульса на первую секцию статора I ротор повернется так, что полюса его первой секции I" станут соосными с полюсами I статора. Поступление импульса в секцию II приведет к повороту ротора еще на один шаг и полюса этой секции II и II’ станут соосными. Когда импульс поступает в третью секцию III , ротор повернется еще на один шаг.Сначала задать перемещение рабочего органа (суппорта, каретки и т.п.), соответствующее единичному импульсу устройства ЧПУ. Обычно для шлифовальных станков принимают шаг Рш=0,001 мм; для токарных и фрезерных станков Рт=Рф=0,01 мм.Требуемый крутящий момент на валу электродвигателя равен: где Q - осевое усилие на винте в Н.Зная требуемый угловой шаг винта и требуемый момент на валу электродвигателя, выбрать окончательно шаговый электродвигатель (Приложение 1 и 2).Рис.2.4 Основные размеры винтов приведены в таблицах 2.2, 2.3 Принятые обозначения: d0 - номинальный диаметр винта; p - номинальный шаг; d1 и l1 - диаметр и длина шейки винта для квадрата под ключ; d2 и l2 - диаметр и длина шейки винта под компенсирующую муфту; d3 и l3 - диаметр и длина шейки винта под регулировочную гайку; d4 , d7 и l4 , l7 - диаметры и длины опорных шеек винта; d5 и l5 - диаметр и длина шейки винта; d6 и l6 - диаметр и длина шейки винта под промежуточный элемент. Ручной поворот передачи выполняется посредством шейки с квадратом (d1,L1) или болта, установленного в резьбе центрового отверстия.Значение критической осевой силы при работе винта на сжатие определяется по следующей зависимости где E - модуль упругости материала винта, I - момент инерции сечения винта, ? - коэффициент, зависящий от характера заделки концов винта: ?=1 l - наибольшее расстояние между гайкой и опорой винта в мм (принять равным длине резьбы винта)Определить напряжения сжатия в стержне винта.Динамической грузоподъемностью передачи винт-гайка качения называется такая максимальная осевая нагрузка передачи, которую она выдерживает в течение одного миллиона оборотов (1000000) без усталостных повреждений рабочих поверхностей резьбы винта, гайки и шариков. Ресурс передачи в оборотах: где С - динамическая грузоподъемность в Н;Зная диаметр винта по таблице 2.2 определить размеры опорных и других участков винта. По диаметру участка опорного выбрать тип и размер комбинированного подшипника опоры винта по таблице 2.4 2.5 Конструкция комбинированного подшипника для опоры винта передачи Размеры опоры и деталей опоры передачи винт-гайка качения Расчетная осевая жесткость, Н/мкм 16 Серия диаметров 7 2100 2500 2800 2800 3000 4000 5000 Предельная частота вращения при смазывании жидким материалом n, об/мин 15 7000 6000 5500 4800 4400 4000 3600С устройства ЧПУ 1 импульсы подаются на шаговый двигатель 2. Каждый импульс, поданный в обмотку статора, вызывает поворот ротора на небольшой определенный угол, называемый шагом. Через муфту 3 крутящий момент передается на червяк 4, затем на червячное колесо 5.Сначала задают окружное перемещение затачиваемого инструмента (червячная фреза, дисковая модульная фреза, резцовая зуборезная головка и т.п.), соответствующее единичному импульсу ЧПУ. Определяют угол поворота шпинделя бабки изделия, соответствующий окружному перемещению 1 мкм. ш.Рис 3.1 Кинематическая схема электромеханического привода круговой подачи и механизма деления с раз
План
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Задания на курсовое проектирование
2. Разработка электромеханического привода подач прямолинейного движения с ЧПУ
2.1 Устройство электромеханического привода подач прямолинейного движения с ЧПУ
2.2 Двигатели приводов подач станков с ЧПУ
2.3 Кинематический расчет привода подач прямолинейного движения с разомкнутой системой ЧПУ
2.4 Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя
2.5 Окончательный выбор шагового электродвигателя
2.6 Основные и присоединительные размеры винтов
2.7 Расчет винта на устойчивость по критической осевой силе
2.8 Проверка винта на прочность
2.9 Расчет ресурса передачи винт-гайка качения по динамической грузоподъемности
2.10 Разработка опоры винта передачи винт-гайка качения
3. Разработка электромеханического привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ
3.1 Кинематическая схема привода круговой подачи с разомкнутой системой ЧПУ
3.2 Кинематический расчет привода круговой подачи и деления
3.3 Определение требуемого крутящего момента на валу шагового электродвигателя
3.4 Выбор шагового электродвигателя
3.5 Проектный расчет червячной передачи
3.6 Проверочный расчет червячной передачи
3.7 Проверка червяка на прочность и жесткость
Приложения
Литература
Введение
В настоящее время на металлорежущих станках широко применяют электромеханические приводы подач с ЧПУ.
Применение таких приводов подач обеспечивает значительное упрощение кинематических цепей, снижение стоимости приводов подач и увеличение точности подач.