Calculul si alegerea surubului cu bile - MEMORIU JUSTIFICATIV DE CALCUL

MEMORIU JUSTIFICATIV DE CALCUL

1.Analiza desenului piesei de proba

Din analiza desenului rezulta ca piesa va fi supusa urmatoarelor prelucrari:decupare (prin frezare de conturare),centruire,gaurire,frezare canal pana.

Calcule tehnologice

1.Itinerar tehnologic

Frezare contur - freza cilindro-frontala 20 x 72 STAS 1684-80/Rp3 - scula T01;

Centruire - burghiu elicoidal cu coada cilindrica 8 STAS 574-79/Rp5 - scula T02;

Gaurire - burghiu 16 STAS 574-79/Rp5 - scula T03;

Frezare canal - freza 10 x 72 STAS 1684-80/Rp3 - scula T04;

Regimul de aschiere

1.Frezare de conturare - cu freza cilindro-frontala

Adincimea de aschiere: t=10 mm;

Durabilitatea sculei: T=45 min ;

a) Avansul de aschiere:

C_s = 0,0397

n_s1 = 0,83

n_s2 = 0,41

n_s3 = 0,42

B = 10 mm

D = 20 mm

b) Viteza de aschiere

C_v = 5,88

n_v1 = 0,48

n_v2 = 0,23

n_v3 = 0,21

D = 20 mm

K_vm=0,8; K_VHB=1; K_vf=1; K_vs=0,8;K_vT=C_VT T^mVT=1,0993; C_VT=5,78; m_VT= - 0.436; K_VR=0,8;

K_v = 0,5628

v = 14,34 m / min;

c) Puterea efectiva

C_N = 0,12

n_N1 = 0,65

n_N2 = 0,64

n_N3 = 0,51

D = 20 mm

K_Nm=0,8; K_NHB=1; K_Nf=1; K_Ns=0,8; K_NT=C_VT T^mVT=1,0993; C_VT=5,78; m_VT= - 0.436; K_NR=0,8;

K_N = 0,5628

N_e=0,42 kW

d) Fortele de aschiere

C_Fz = 25700

n_F4 = 0,142

n_F5 = 0,663

n_F6 = 0,894

D = 20 mm

K_Fm=1; K_FHB=1; K_Fd=1; K_FB=0,5 ;

F_z = 1152,48 N

e) Turatia

-se alege n=200 rot/min

f) Viteza de avans

g) Viteza corectata de aschiere:

Centruire - burghiu elicoidal   

a)      Avans

C_s = 0,082

q_s = 0,7272

m_s

b) Viteza de aschiere

C_v = 34,37

q_v

m_v

c) Puterea

C_N = 0,0713

q_N

m_N

c) Forta axiala

C_F = 142,5

q_F

m_F

e) Turatia

-se alege n=500 rot/min

f) Viteza de avans

g) Viteza corectata de aschiere:

3.Gaurire - burghiu elicoidal

a)      Avans

C_s = 0,082

q_s = 0,7272

m_s

b) Viteza de aschiere

C_v = 34,37

q_v

m_v

c) Puterea

C_N = 0,0713

q_N

m_N

d) Forta axiala

C_F = 142,5

q_F

m_F

e) Turatia

-se alege n=200 rot/min

f) Viteza de avans

g) Viteza corectata de aschiere:

4.Frezare canal - freza cilindro - frontala

a)Adancimea de aschiere : t = 4 mm;

b)Avansul : S_d = 0,08 mm / dinte

c)Viteza de aschiere : v=21,2 m/min

K_v1=0,4 ; K_v2=1,5 ; K_v3=1,08 ;

V_c=13,73 m/min

d)Turatia :

-se alege n=400 rot/min

e) Viteza de avans

f) Puterea

F_z=225 daN ; se corecteaza cu coeficientii : K_F1=4,5 ; K_F2=0,32 ; K_F3=0,6 ;

F_zc=194,4 daN;

3.Program sursa

3.1.Calculul echidistantelor

3.Program sursa

LF

N10 G90 T01 LF

N20 G17 T04 M06 LF

N30 G00 X 10000 Y -10000 S33 M03 LF

N40    Z 5000 D01 LF

N50 G01 Z -13000 F56 LF

N60    X 170000 LF

N70    Y 130000 LF

N80    X10000    LF

N90    Y 120000 LF

N100 G02 X 0 Y 110000 I 10000 J 0 F 28LF

N110 G01 X- F 56 LF

N120    Y LF

N130    X LF

N140 G02 X 10000 Y 0 I 0 J 10000 F28 LF

N150 G01 Y-5000 F56 T02 LF

N160 T01 M06    LF

N170 G00 X 80000 Y 30000 S43 LF

N180 G81 Z -4000 R 3000 D02 F700 LF

N220 G81 T03 LF

N230 T03 M06 S33 F720 LF

N250 G81 Z -13000    R 30000 D03 F720 LF

N260    Y30000 LF

N270    T04 M06 LF

N290    X 135000 Y85000 S42 LF

N300    Z 5000 D04 LF

N310 G01 Z -4000 F128 LF

N320    Y 35000 LF

N330 G00    LF

N340    G40 Z 0 D00 LF

4.Axa numerica

4.1.Calculul si alegerea surubului cu bile

Vom alege solutia constructiva la care surubul executa miscare de rotatie, fiind elementul conducator, iar piulita executa miscare de translatie fiind elementul condus. Piulita este rigidizata cu masa masinii unelte, respectiv cu piesa de prelucrat.

Calculul diametrului surubului cu bile

Determinarea conditiilor medii de functionare :

din diagrama calculam distantele parcurse pentru fiecare viteza :

calculul fortelor de inertie :

v_max=3850 mm/min = 0,06 m/s

v_max=56 mm/min = 0,00093 m/s

calculul fortelor de aschiere

F_z=1152,48 N

calculul fortelor de frecare

F₃ = F_f = 9,81 N

solicitarea medie :

S-a ales ca material de executie pentru surub si piulita otel carbon de calitate care prin tratamente termice si termotehnice aplicate trebuie sa aiba 55 60 HRC-duritate pe caile de rulare si de 25 30 HRC in miez.

S-a ales otelul OLC55, avind:

s_a-rezistenta admisibila la tractiune s_a=68 [N/mm].

Se alege un surub conform STAS 12757/1-89

D_cb = 32 mm ;

pasul surubului p=10 mm;

lungimea piulitelor : L_p=87 mm;

se utilizeaza piulite cu doua circuite de bile pe piulita ;

lungimea surubului : L=cursa max + L_p = 1687 mm;

se alege L=1750mm;

4.2 Verificari de rezistenta

Verificarea surubului la flambaj

Forta critica la flambaj

E-modul de elasticitate

E=1*10⁴ [daN/mm²]

l_f-lungimea de flambaj (depinde de modul de rezemare a surubului)

l_f=L-L_p=1663 [mm]

K-coeficient de siguranta

K=1.55 = 3

Forta axiala maxima admisa de surub

k_p-se alege in functie de modul de lagaruire

k_p=

Turatia critica

[rot/min]

b-coeficient

b=0.74.9; b=2;

E=1*10⁴ [daN/mm²]=1*10⁵ [N/mm²]

g-acceleratia gravitationala

g=9810 [mm/s²]

g-greutatea specifica

g=7.8*10^-5 [N/mm²] (pentru otel)

L-lungimea surubului intre lagare

L=1750 [mm]

[rot/min]

Turatia maxima a surubului trebuie sa fie mai mica decit turatia critica

n_max=0.8*n_c

n_max=0.8*1026=820 [rot/min]

Durata de utilizare a ansamblului surub-piulita cu bile

C_d - reprezinta capacitatea dinamica la 1 x 10⁶ rotatii

C_d = 510 daN;

L_r - durata de viata in numar de rotatii ;

F_a = F_m = 92,72 daN ; F_a - forta axiala din surub ;

.Calculul si alegerea motorului.

a).Calculul momentul necesar antrenarii ansamblului surub-piulita cu bile

F_a=F_m=927,21 N

F_p=F_m/ 3=309,07 N

F_p - forta de prestringere a piulitelor ;

b).Turatia efectiva a surubului

p=10 [mm]

v=3,6 [m/min]=3,6*10³ [mm/min]

[rot/min]

c).Cuplul necesar pentru rotirea surubului

M_s=M_p+M_Fmax

M_s-momentul static

M_p-momentul de pretensionare, necesar pentru scoaterea jocurilor si cresterea rigiditatii sistemului

M_p=5 [N*m]

M_fmax-momentul necesar pentru invingerea frecarilor care in cazul de fata se neglijeaza

M_s=M_p=5 [N*m]

d).Momentul static total

M_tot = M_s + M_t = 5+1,98 = 6,98 Nm

e).Puterea necesara pentru sistemul de antrenare a cuplei mecanice

[KW]

h

F_ax=927,2 N

n_ef=360 rot/min

p=10 [mm]

P_nec=3,58 [KW]

f).Alegerea motorului

Pentru axa numerica proiectata se va alege un servo motor, din catalogul firmei Lenze, simbolizat MDSKA 080-2 70, avind urmatoarele caracteristici:

- cuplul nominal M= 8 [N*m]

- cuplul maxim M_max=60 [N*m]

- moment de inertie J_motor= 19,2 [Kg*cm²]=19,2*10^-4 [Kg*m²]

- tensiunea de alimentare U=390 [V]

- turatia nominala n=2000 [rot/min]

- putere P_max= 460 [kW]

- curent de alimentare I=3,85 [A]

- frecventa de alimentare f=70 [Hz]

- masa motorului m=15,1 [kg]

g).Calculul momentului de inertie total - J_total

J_total=J_s+J_m+J_motor

J_m- momentul de inertie al mesei si al piesei redus la arborele motor

J_s-momentul de inertie al surubului redus la arborele motor

J_motor- momentul de inertie al motorului

v=3600 [mm/min]=0.06[m/s]

[rad/s]

[kg*m²]

m- masa surubului

m_s p*r²*l*r [kg]

r-raza surubului

l-lungimea surubului

r-densitatea materialului surubului

=16 [mm]=0,016 [m]

l=0,630 [m]

r x 10³ [kg/m³]

Kg

[kg*m²]

J_total=5,05*10^-4+0.08*10^-4+19,2*10^-4=24,33*10^-4 [kg*m²]

-acceleratia unghiulara a motorului

.Alegerea traductorului

Traductorul incremental se alege in functie de numarul de diviziuni sau frecventa maxima a semnalului de referinta.

Frecventa maxima a semnalului de referinta f_rm

v=v_max=3600 [mm/min] = 60 [m/min]

BLU=0.001 [mm]

[impulsuri/s]

f_rm=60000 [Hz]=60 [kHz]

Coeficientul de amplificare al traductorului de pozitie-k_e

[impulsuri/rot]

Raportul de transfer -k_g

[rot/sec]

Rezolutia traductorului > 0

Pentru axa numerica proiectata se va alege traductorul incremental de pozitie al firmei Lenze, simbolizat: SCS70, avind urmatoarele caracteristici:

-rezolutia traductorului 0

-precizia   

-turatia maxima 12000 [rot/min]

-numar de perioade 512 perioade/rotatie

-frecventa maxima 100 [kHz]

-tensiunea de alimentare 7.12 [V]

-curentul de alimentare 100.130 [mA]