Модернизация выталкивателя стана 150 СПП ПАО "Северсталь"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Coдepжaниe

Введение

1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи выпускной квалификационной работы

2. Конструкторская часть

2.1 Расчет и проектирование привода выталкивателя

2.1.1 Описание конструкции, назначения и принципа действия исполнительной машины

2.1.2 Разработка и описание кинематической схемы привода

2.1.3 Энерго-кинематический расчет

2.1.4 Расчёт и проектирование червячной передачи

2.1.5 Ориентировочный расчет и конструирование рабочего вала исполнительной машины (выходного вала червячной передачи с роликом приводным)

2.1.6 Предварительный выбор подшипников

2.1.7 Расчет приводного вала на прочность

2.1.8 Проверка долговечности подшипников приводного вала

2.1.9 Подбор муфт

2.1.10 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

2.2 Разработка пневмопривода передвижения двухрукавной воронки разгрузочной тележки

2.2.1 Исходные данные

2.2.2 Расчет требуемого усилия пневмодвигателя

2.2.3 Расчёт и выбор исполнительного пневмодвигателя

2.2.4. Разработка схемы пневмопривода

2.2.5 Расчет и выбор компрессорной установки

2.2.6 Выбор компрессорной установки

2.2.7 Расчёт и выбор пневмоаппаратуры и трубопроводов

2.2.7.1 Расчёт воздухопровода

2.2.7.2 Выбор пневмоаппаратуры

2.2.8 Определение потерь давления в трубопроводах и аппаратуре

2.2.9 Проверка пневмоцилиндра по действительному усилию

2.2.10 Требуемая пропускная способность пневмоаппаратуры

3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологического процесса изготовления детали «червяк»

3.1.1 Описание назначения и конструкции детали

3.1.2 Технологический контроль чертежа

3.1.3 Анализ технологичности конструкции изделия

3.1.4 Выбор способа изготовления заготовки и его технико-экономическое обоснование

3.1.5 Разработка плана обработки детали

3.1.6 Определение типа производства и формы организации труда

3.1.7 Расчет припусков на обработку

3.1.8 Выбор оборудования

3.1.9 Выбор приспособлений

3.1.10 Выбор режущего инструмента

3.1.11 Выбор измерительного инструмента

3.1.12 Нормирование операций

3.1.13 Программа выполнения черновой токарной операции

3.2 Расчет и проектирование режущего инструмента

3.2.1 Проектирование резца

3.2.2 Расчет главной режущей силы

3.2.3 Расчет корпуса резца

3.2.4 Выбор режущей пластинки и ее крепления

Заключение

Список использованных источников

Ввeдeниe

7 декабря 1961 года был подписан акт государственной комиссии приемки и ввода в эксплуатацию мелкосортного стана 250. С него началась история сортопрокатного цеха.

Сегодня сортопрокатное производство Череповецкого металлургического комбината, одного из крупнейших интегрированных заводов по производству стали в мире (входит в состав дивизиона «Северсталь Российская сталь»).

В состав сортопрокатного производства входят три прокатных стана, предназначенных для выпуска катанки, мелкого, среднего и крупного сортового проката, фасонного проката и профилей специального назначения, участок сортовой заготовки, оснащенный зачистными машинами «Генрих-Рау» для удаления дефектов поверхности заготовки, адъюстаж, отделение по ревизии и сборке валковых опор, ремонтно-механическая мастерская и вальцетокарное отделение.

Проволочный стан «150» предназначен для производства катанки диаметром 5,5?13 мм из углеродистых и низколегированных марок сталей и арматуры диаметром 6?10 мм.

Мелкосортный стан «250» предназначен для прокатки арматуры, круглых и фасонных профилей.

Среднесортный стан «350» предназначен для прокатки арматуры, круглых, фасонных профилей и профилей специального назначения.

Контроль качества продукции производится в центральной лаборатории, оснащенной всем необходимым современным оборудованием.

Круглый прокат и арматура поставляются в мотках и прутках. Отдельный моток обвязывается в четырех местах на экспорт (в 2?4 местах - на внутренний рынок). Мотки диаметром 5,5?13 мм могут отгружаться в связках общим весом до 3 тонн.

Круглый сортовой и фасонный прокат в прутках поставляются в пачках длиной до 4000?11700 мм, весом от 2 до 10 тонн. По требованию потребителя угловой прокат может упаковываться «елочкой». Пачки обвязываются через 1,5?2,0 м, торцы выравниваются.

Отгрузка производится с помощью специальных хомутов.

Сегодня сортопрокатчики производят 167 типоразмеров различных профилей проката из 195 марок стали. Объем производства составляет более 1 млн. тонн сортового проката в год. Продукция сортопрокатного производства используется в строительной отрасли, метизной промышленности, автомобилестроении.

В сортопрокатном производстве реализован ряд проектов по модернизации производственных мощностей и мероприятий, направленных на улучшение качества проката, освоение новых технологий, расширение сортамента.

«Коллектив сортопрокатчиков постоянно стремится к обновлению, сохраняя при этом лучшие традиции. Активно осваиваются новые виды продукции.

Производственные успехи и рекорды сортопрокатного производства сегодня - это труд почти тысячи сотрудников, которые также активно участвуют в социальных проектах, спортивных мероприятиях. В 2012 году производству было присвоено звание «Лидер года» среди коллективов производств ПАО «Северсталь».

1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи выпускной квалификационной работы

Прокатный стан представляет собой комплекс оборудования, предназначенного для осуществления пластической деформации металла в валках (собственно прокатки), а также транспортных и вспомогательных операций. В состав прокатных цехов или отделений в общем случае входит оборудование главной линии прокатного стана в составе черновых, промежуточных и чистовых рабочих клетей, и передаточных механизмов, а также нагревательные печи, системы для гидросбива окалины, оборудование для транспортировки, резки, термообработки, отделки, правки, смотки, маркировки, упаковки проката и т.д.

Одним из основных подразделений сортопрокатного цеха является непрерывный проволочный стан 150, который предназначен для прокатки катанки и арматурного профиля из заготовок.

Подготовленные заготовки укладываются в один ряд на загрузочные решетки при помощи кранов. Перекладывающим устройством заготовки по одной передаются на восьмисекционный подводящий рольганг и по нему поступают к двухзонной методической печи. В случае попадания дефектных заготовок на рольганг они сбрасываются в карман бракосбрасывателя.

При помощи втаскивающего устройства заготовки поштучно загружаются через боковое окно в нагревательную печь.

Продвижение металла по наклонному поду печи производится рычажным толкателем, выдача из печи производится поштучно с помощью выталкивателя заготовок и вытаскивающего устройства.

Основными задачами прокатного производства являются получение готового проката заданных размеров и формы в требуемом количестве, с минимально возможными затратами, с высоким уровнем физико-механических свойств и качества поверхности.

В современном прокатном производстве повышенные требования предъявляются к получению продукции с требуемыми свойствами, обеспечению компактности, универсальности, экономичности, ремонтопригодности и энергоемкости оборудования.

Реконструкция стана проводилась давно. Увеличились поставки экспорта. Изменились требования и возникла необходимость совершенствовать качество продукции, а также появилась необходимость и в совершенствовании оборудования.

Цель работы: модернизация выталкивателя заготовок стана 150.

Поставленные задачи:

ѕ разработать пневмопривод передвижения двухрукавной воронки разгрузочной тележки;

ѕ спроектировать привод выталкивателя;

ѕ разработать технологический процесс изготовления детали;

ѕ разработать все необходимые чертежи.

2. Конструкторская часть

2.1 Расчет и проектирование привода выталкивателя

привод выталкиватель стан режущий

2.1.1 Описание конструкции, назначения и принципа действия исполнительной машины

Выталкиватель предназначен для выдачи нагретых зaгoтoвoк из нагревательной печи. Управляет выталкивателем нагревальщик.

Фрикционный выталкиватель имеет водоохлаждаемую штангу, кoтoрaя перемещается между двумя вращающимися роликами. Один ролик приводной, второй прижимают кaштанге винтом чeрeз пружину. Толкающееaусилие ограничено силами трения между штангой и роликами, чтоaaгарантирует выталкиватель oт перегрузки.

Нa рисунке 1 изображена принципиальная cхeмa выталкивателя зaгoтoвoк из печи непрерывного проволочного cтaнa 150. Выталкиватель состоит из двух роликов 1 и 2, водоохлаждаемой штанги 3, привода 4 для продольного перемещения штанги, гидропривода 5 пoпeречного перемещения тележки, направляющих роликов 6.

Рисунок 1 - Принципиальная схема выталкивателя заготовок

Водоохлаждаемая штанга - труба круглого сечения.

Продольное перемещение штанги 3 осуществляется роликами, из которых 1 - приводной, 2 - хoлoстой. В нeрaбoчeм состоянии штанга выталкивателя выведена из нагревательной печи, при этом еe передний кoнeц зaжaт между роликами 1 и 2. Пpи включении механизма продольного перемещения штанги она пeрeмeщaeтcя в направлении прокатки и выталкивает очередную зaготовку из печи.

Зaтeм двигатель 4 реверсируется, и штанга возвращается в исходное положение. Крайние положения штанги фиксируются специальными упорами.

2.1.2 Разработка и описание кинематической схемы привода

Нa рисунке 2 представлена кинематическая схема выталкивателя заготовок. Привод состоит из электродвигателя 1, муфты зубчатой 2, червячной передачи 3, приводного ролика 4, холостого (прижимного) ролика 6.

Рисунок 2 - Кинематическая схема выталкивателя заготовок

Bрaщeниe oт электродвигателя 1 пeрeдaeтcя чeрeз муфту зубчатую 2, червячную пeрeдaчy 3 нa приводной ролик 4. Ролик в cвoю очередь толкает штангу 5, кoтoрyю c противоположнойwстороны поджимает сgопределенным усилиемyприжимнойuролик 6. Таким образом, происходит подача штанги в нагревательную печь для выдачи (выталкивания) заготовки в стан.

Исходные данные:

1. V = 1,15 м/с - скорость перемещения штанги;

2. D = 390 мм - диаметр ролика;

3. КПД червячной передачи n = 0,8;

4. Nим = 25 кВт - мощность исполненного механизма;

5. Ксут = 0,5 - коэффициент использования передачи в сутки;

6. Кгод = 0,4 - коэффициент использования передачи в год;

7. L = 7 - срок службы передачи, год;

8. Рпр = 39,7 кН - прижимное усилие ролика.

2.1.3 Энерго - кинематический расчет

Определение общего КПД.

Для определения общего КПД выполняем анализ кинематической схемы (рисунок 2) и выявляем источники потери мощности:

Муфта 2

Червячная передача 3

Две пары подшипников качения 7,8

По справочным данным [19] устанавливаем значение КПД источников потери мощности по формуле (1):

(1)

где - КПД муфты; = 0,98;

- КПД червячной передачи; = 0,8;

- КПД подшипников качения; = 0,99;

Подбор электродвигателя производим по формулам (2), (3):

(2)

где V - скорость перемещения штанги, V = 1,15 м/с;

D - диаметр ролика, мм.

Расчетная мощность: Nи.м. = 25 кВт

(3)

Из справочных таблиц [19. стр. 62] определяем электродвигатель.

По исполнению и остальным техническим характеристикам наиболее подходит двигатель 4АК250М8У3 так как он наиболее защищён от попадания внутрь пыли и других предметов, и предназначен для работы при больших переменных нагрузках.

Основные характеристики:

Мощность Nэл.д = 37 кВт;

Частота вращения вала nэл.дв. = 750 об. / мин.;

Диаметр выходного вала d = 75 мм;

Длина выходного конца вала l = 140 мм;

Климатическое исполнение У3.

Разбивка общего передаточного числа по ступеням.

Определяем общее передаточное отношение по формуле (4):

(4)

Принимаем Uчерв = 14.

Определение частот вращения на валах:

n расч.вых. = 56 об. / мин. - допускается 5%.

Находим моменты на валах по формуле (5):

(5)

где Ni - мощность, Вт;

wi - угловая скорость.

Находим угловые скорости по формуле (6):

(6)

где wi - угловая скорость,;

ni - частота вращения, об. / мин.

Определяем моменты на валах по формуле (5):

2.1.4 Расчёт и проектирование червячной передачи

Выбор числа заходов червяка и числа зубьев колеса:

Выбираем материал червячного колеса - Бр.ОФ10-1.

Выбираем материал червяка - Сталь 40Х ГОСТ 1577-78.

Выбираем из справочной таблицы [13, стр. 7] число заходов червяка z1 = 4 тогда число зубьев колеса находим по формуле (7):

(7)

Определение межосевого расстояния.

Расчётное значение межосевого расстояния находится по формуле (8):

(8)

где Т3 - момент на валу червячного колеса,;

- допускаемые контактные напряжения, МПа;

- ориентировочное значение коэффициента нагрузки находим по формуле (9):

(9)

где - скоростной коэффициент, ;

- коэффициент концентрации нагрузки находится по формуле (10):

(10)

где - начальный коэффициент концентрации нагрузки;

,

Находим по формуле (11):

(11)

Окружная скорость на начальном диаметре червяка находится по формуле (12):

(12)

тогда скорость скольжения в зацеплении по формуле (13):

(13)

Был принят материал Бр.Оф 10-1 Vск = 25 - сохраняем,

где - коэффициент, учитывающий интенсивность износ материала ;

- исходное допускаемое напряжение для расчета на прочность рабочих поверхностей зубьев червячного колеса, МПа:

- эквивалентное число циклов перемены напряжений при расчете на контактную прочность находим по формуле (14):

(14)

где - суммарное число циклов перемены напряжений находится по формуле (15):

(15)

где n - частота вращения червячного колеса, об/мин;

t - суммарное время работы передачи в течении срока службы, ч находится по формуле (16):

 (16)

где Kсут - коэффициент использования передачи в сутки;

Kгод - коэффициент использования передачи в год;

L - срок службы передачи, год:

n3 = 1 - число вхождений в зацепление зубьев червячного колеса за его оборот;

KНЕ - коэффициент приведения, 1,05

По ГОСТ 2144-76 принимаем стандартное межосевое расстояние 355 мм.

Определение осевого модуля по формуле (17):

(17)

где - межосевое расстояние, мм;

- число зубьев червячного колеса, шт.

Округляем в большую сторону до стандартного.

Принимаем модуль равный 10.

Определение коэффициента диаметра червяка:

где- межосевое расстояние, мм;

- число зубьев червячного колеса, шт.;

m - осевой модуль, мм.

q = 0,25 · 56 = 14.

Принимаем коэффициент диаметра червяка 14.

Определение коэффициента смещения по формуле (18):

(18)

Определение углов подъема червяка:

Делительный угол подъема витка находится по формуле (19):

(19)

где z1 - число заходов червяка, z1 = 4;

q - коэффициент диаметра червяка, q = 14.

Начальный угол подъема витка находится по формуле (20):

(20)

где z1- число заходов червяка, z1 = 4;

q - коэффициент диаметра червяка, q = 14;

x - коэффициент смещения.

Уточнение коэффициента нагрузки находится по формуле (21):

(21)

где - скоростной коэффициент, = 1;

- коэффициент концентрации нагрузки, = 1,07.

Проверку передачи по контактным напряжениям определяем по формуле (22):

(22)

где z2 - число зубьев червячного колеса, шт. z2 = 56;

q - коэффициент диаметра червяка, q = 14;

x - коэффициент смещения, x = 0;

б? - межосевое расстояние, мм. б? = 350 мм;

T3 - крутящий момент на валу червячного колеса,;

K - коэффициент нагрузки, K = 1,07.

Определяем геометрические размеры червячной передачи.

Червяк:

Делительный диаметр по формуле (23):

(23)

Начальный диаметр по формуле (24):

(24)

Диаметр вершин витков по формуле (25):

(25)

Диаметр впадин витков по формуле (26):

(26)

где так как тип червяка - архимедов.

Длина нарезанной части червяка по формуле (27):

(27)

принимаем

Червячное колесо :

Диаметр делительной (начальной) окружности находится по формуле:

(28)

Диаметр вершин зубьев по формуле (29):

(29)

Наибольший диаметр по формуле (30):

(30)

принимаем

Диаметр впадин по формуле (31):

(31)

Ширина венца по формуле (32):

(32)

принимаем

Определение сил, действующих в червячном зацеплении.

Окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке находится по формуле (33):

 (33)

Окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе по формуле (34):

(34)

Радиальная сила, раздвигающая червяк и колесо по формуле (35):

(35)

Проверка передачи по напряжениям изгиба по формуле (36):

(36)

где - коэффициент формы зуба, зависящий от эквивалентного числа зубьев червячного колеса,

- условие выполнено.

Проверка передачи на кратковременную пиковую нагрузку.

Максимальные контактные напряжения находятся по формуле (37):

 (37)

где - контактные напряжения, ;

- максимальный крутящий момент на валу червячного колеса,;

- крутящий момент на валу червячного колеса, .

- условие выполнено.

Максимальные напряжения изгиба находим по формуле (38):

(38)

- условие выполнено.

При этом значении определяем по формуле (39):

(39)

где значение определяем по формуле (40):

 (40)

Определение коэффициента полезного действия по формуле (41):

(41)

где - угол трения,;

- начальный угол подъема витка,.

Проверка червячной передачи на нагрев.

Червячные передачи работают с большим тепловыделением, что приводит к потере им защитной способности и к опасности заедания в передаче. Расчет при установившемся тепловом состоянии производят на основе теплового баланса, то есть приравнивая тепловыделение теплоотдаче.

Определяем поверхность охлаждения корпуса редуктора по формуле (42):

(42)

Для удовлетворительной работы червячного редуктора, установленного на раме необходимо выполнить условие по формуле (43):

 (43)

где N1 - мощность на валу червяка, допустимая температура нагрева масла в масляной ванне редуктора.

- условие выполнено.

2.1.5 Ориентировочный расчет и конструирование приводного вала исполнительной машины (выходного вала червячной передачи с роликом приводным)

Определение диаметра консольного участка вала по формуле (44):

(44)

где d - диаметр вала, мм;

T - крутящий момент на валу,;

- допускаемое напряжение на кручение, МПа;

.

Принимаем диаметр вала, d = 95 мм.

Определение диаметра вала под подшипник по формуле (45):

Для подшипника №3620 ГОСТ 5721-75:

 (45)

где t2 - глубина шпоночного паза в ступице детали, мм (ГОСТ 23360 - 78),

Принимаем диаметр вала

Для надежной фиксации подшипника на посадочном месте применяем дополнительное крепление гайкой:

Для подшипника №3626 ГОСТ 5721-75:

Для надежной фиксации подшипника на посадочном месте применяем дополнительное крепление гайкой:

Нa рисунке 3 представлен эскиз приводного вала.

Рисунок 3 - Эскиз приводного вала

2.1.6 Предварительный выбор подшипников

Так как вал подвержен воздействию больших нагрузок со стороны где насажен приводной ролик и работает при высокой температуре, а также

в соответствии с конструкцией механизма привода выталкивателя, а также с учетом того что на консольную выходную часть вала, по центру приводного ролика, действует усилие, равное Рпр = 39,7 кН; подбираем 2 вида подшипников:

а) ближний к приводному ролику подшипник №3626 ГОСТ 5721-75-роликовый радиальный сферический 2-х рядный, имеющий характеристики: d = 130 мм; D = 215 мм; B = 82 мм; C = 540 кН;

б) дальний от приводного ролика - подшипник роликовый радиальный сферический 2-х рядный №3620 ГОСТ 5721-75 с характеристиками:

d = 100 мм; D = 215 мм; В = 73 мм; С0 = 410 кН.

2.1.7 Расчет приводного вала на прочность

Усилия в зацеплении червячного колеса и на приводном вале:

Ft2 = Fа1 = 17,2 кН;

Fa2 = Ft1 = 6,6 кН;

Fr2 = Fr1 = 6,26 кН;

Рпр = 39,7 кН

Приближенный расчет вала.

Определение опорных реакции:

Вертикальная плоскость ХАZ:

?Ма = 0; Rbx • 0,37 - Fr2 • 0,1 - Fa2 • 0,224 = 0

?Мb = 0; - Rax • 0,37 + Fr2 • 0,27 - Fa2 • 0,224 = 0

Направление реакции противоположно выбранному на расчетной схеме.

Проверка: ?х = 0;

Rаx + Rbx - Fa2 = 0;

- 0,57 + 7,17 - 6,6 = 0

Горизонтальная плоскость YAZ:

?Ма = 0; Rby • 0,37 - Pпр • 0,54 + Ft2 • 0,1 = 0

?Мb = 0; Ray • 0,37 - Ft2 • 0,27 - Pпр • 0,17 = 0

Проверка: ?y = 0;

Rаy - Rby - Ft2 + Pпр = 0;

30,8 - 53,3 - 17,2 + 39,7 = 0.

Суммарные опорные реакции:

Построение эпюр изгибающих и крутящего моментов.

Плоскость XAZ:

Мизг А = 0; Мизг D = 0; Мизг В = 0;

Плоскость YAZ:

Мизг А = 0; Мизг D = 0;

.

Эпюра крутящего момента:

Мкр = Т3 = 4814 Н•м = 4,814 кН•м.

Рисунок 4 - Расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящих моментов

Суммарные изгибающие моменты:

.

Максимальный эквивалентный момент в сечении В:

117 мм ? dп = 130 мм.

Условие прочности выполнено.

Нa рисунке 4 представлена расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящих моментов.

Уточненный расчет приводного вала.

Расчет ведем для самого опасного сечения В под подшипниковой опорой Ш130,

где Мизг = 6,749 кН•м;

Мкр = 4,814 кН.

Амплитуда нормальных напряжений находится по формуле (46):

(46)

Амплитуда цикла касательных напряжений находится по формуле (47):

(47)

Коэффициенты концентрации напряжений находим по формулам (48), (49):

 (48)

(49)

где Ку = 1,5 - коэффициент влияния поверхности упрочнения,

Ку = 2,45 - эффективный коэффициент концентрации напряжения,

Кф = 2,25 - эффективный коэффициент концентрации напряжения.

Кd = 0,62 - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения.

КF = 1,5 - коэффициент шероховатости поверхности.

Откуда:

Запасы прочности находим по формулам (50), (51):

(50)

(51)

Условие прочности выполнено с достаточным запасом.

2.1.8 Проверка долговечности подшипников приводного вала

Для проверки предварительно выбранных подшипников, определим срок службы механизма по формуле (52):

(52)

где 365 - кол-во дней в году;

24 - кол-во часов в сутках;

- срок службы привода, лет;

- коэффициент годового использования;

- коэффициент суточного использования.

а) подшипник №3626 ГОСТ 5721-75:

RВ = 53,78 кН; Fa = Fa2 = 6,6 кН; С0 = 540 кН;

Расчетный ресурс находим по формуле (53):

(53)

436500 час ? 42048 час.

Подшипник №3626 годен к эксплуатации.

б) подшипник №3620 ГОСТ 5721-75:

RА = 30,8 кН; Fa =6,6 кН; С0 = 410 кН;

Расчетный ресурс находим по формуле (54):

(54)

2480300 час ? 42048 час.

Подшипник №3620 годен к эксплуатации.

2.1.9 Подбор муфт

Для проектируемой передачи используется одна муфта для передачи крутящего момента от электродвигателя на приводной вал. Целесообразнее применить зубчатую муфту, так как она способна компенсировать погрешности в соосности валов. Из выше проведенных расчетов известно, что величина передаваемого валом электродвигателя момента , диаметр выходного конца вала электродвигателя 75 мм, вала равна 65 мм. В соответствии с ГОСТ Р 50895-96 выбираем зубчатую муфту М3-4, которая способна передавать крутящий момент до 4000 Нм с максимальным числом оборотов 3350 об/мин. Обозначение муфты: 1-4000-1-75-1-65 У3 ГОСТ Р 50895-96.

2.1.10 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

Шпоночное соединение устанавливается на консольной части приводного вала. Шпонку подбираем по таблицам ГОСТ 23360-78 в зависимости от диаметра вала и проверяем расчетом соединение на смятие.

При диаметре участка под червячное колесо 125 мм подбирается призматическая шпонка bxh = 32x18 мм. Длину шпонки принимаем из ряда стандартных длин l = 90 мм.

Расчётную длину шпонки находим по формуле (55):

lp = l - b, (55)

lp = 90 - 32 = 58 мм.

Расчётное напряжение смятия находим по формуле (56):

(56)

где М - крутящий момент на валу, Нм;

d - диаметр вала, м;

lp - расчетная длина шпонки, м;

h - высота шпонки, м;

[усм] - допускаемые напряжения смятия для шпонок, изготовленных из стали;

[усм] = 110…200 МПа.

Итак, принимаем шпонку 32 х 18 х 90 ГОСТ 23360-78.

Также выбираем шпонку под приводной ролик:

b·h = 32·18.

Длину шпонки принимаем из ряда стандартных длин l = 125.

lp = 125 - 32 = 93 мм,

Принимаем шпонку 32 х 18 х 125 ГОСТ 23360-78.

2.2 Разработка пневмопривода передвижения двухрукавной воронки разгрузочной тележки

2.2.1 Исходные данные

Разработать пневмопривод передвижения двухрукавной воронки разгрузочной тележки со следующими исходными данными:

- давление сжатого воздуха в сети, Р = 0,4 МПа;

- вес перемещаемого оборудования G = 2552 кг;

- ход перемещения 2-х рукавной течки 800 мм;

- время перемещения (устанавливается настройкой дросселей) t = 3с;

- диаметр катковой поверхности колеса Dк = 250 мм;

- диаметр цапфы колеса dц = 60 мм;

- рабочая температура, t = 20 єС.

2.2.2 Расчет требуемого усилия пневмодвигателя

Сопротивление передвижению воронки находим по формуле (57):

(57)

где G - вес перемещаемого груза, G = 2552 · 9,8 = 25009,6 Н;

dц - диаметр цапфы колеса, мм;

Dк - диаметр колеса, мм;

- коэффициент трения качения в подшипнике колеса, приведенный к цапфе,

- коэффициент трения качения колеса по рельсу,

Kр - коэффициент, учитывающий дополнительные потери от трения в ребордах колес, Kр = 1,5.

2.2.3 Расчёт и выбор исполнительного пневмодвигателя

Диаметр поршня пневмоцилиндра находим по формуле (58):

(58)

где F - максимальное осевое усилие, Н;

P - давления в пневмосистеме, МПа;

K - эмпирический коэффициент, приближённо учитывающий потери давления, К = 3.

Площадь поршня, требуемого пневмоцилиндра находим по формуле (59):

(59)

Так как двухрукавня воронка перемещается в обе стороны, то для обеспечения требуемого усилия при работе пневмоцилиндра на втягивание выберем гидроцилиндр с эквивалентной площадью штоковой области.

Выбираем пневмоцилиндр ЦРП-М 12-80.0800.45 УХЛ4 ТУ2.053.1878-88 [2, стр. 37] со следующими характеристиками:

- номинальное давление воздуха 0,63 МПа;

- номинальная пропускная способность Кv = 1,6 м3/ч;

- коническая присоединительная резьба (К 3/8”);

- диаметр поршня D = 80 мм;

- ход штока 800 мм;

- диаметр штока d = 45 мм;

- минимальный размер проходного сечения воздушного штуцера, dу=10 мм;

- минимальный диаметр поршня, Dмин.пор. = 80е9 = 79,866 мм

- максимальный диаметр цилиндра, Dмакс.цил = 80Н6 = 80,019 мм

- толкающее усилие 4550 Н;

- тянущее усилие 3120 Н;

- КПД пневмоцилиндра = 0,88

- максимальная скорость поршня при Р = 0,63 МПа, V = 1,5 м/с;

- давление страгивания при подаче воздуха:

в поршневую полость - 0,04 МПа;

в штоковую полость - 0,08 МПа;

- утечка воздуха при

Р = 0,63 МПа - 45 см3/мин.

Определим площадь штоковой полости по формуле (60):

(60)

где Dст - диаметр поршня выбранного пневмоцилиндра, м;

dст - диаметр штока выбранного пневмоцилидра, м.

Так как выбранный гидроцилиндр подходит.

2.2.4 Разработка схемы пневмопривода

Схема пневмопривода передвижения двухрукавной воронки разгрузочной тележки показана на рисунке 5.

Рисунок 5 - Схема пневмопривода

При включении электромагнита ЭМ2 воздух из напорного трубопровода через фильтр влагоотделитель ФВО - клапан давления РД - маслораспылитель МР поступает к пневмораспределителю ПР. Далее через пневмораспределитель ПР и канал «А» блока управления поступает в штоковоую полость пневмоцилиндра ПЦ. Воздух из поршневой полости пневморцилиндра ПЦ поступает через пневмодроссель Д и глушитель Г в атмосферу. Происходит перемещение воронки влево.

Компр. -> ФВО - РД - МР - ПР - ПЦ(ШП)/ПЦ(ПП) - ПР - Д - Г -> атм.

При включении электромагнита ЭМ1 воздух из напорного трубопровода через фильтр влагоотделитель ФВО - клапан давления РД - маслораспылитель МР поступает к пневмораспределителю ПР. Далее через пневмораспределитель ПР и канал «В» блока управления поступает в поршневую полость пневмоцилиндра ПЦ. Воздух из штоковой полости пневморцилиндра ПЦ поступает через пневмодроссель Д и глушитель Г в атмосферу. Происходит перемещение воронки вправо.

Компр. -> ФВО - РД - МР - ПР - ПЦ(ПП)/ПЦ(ШП) - ПР - Д - Г -> атм.

2.2.5 Расчет и выбор компрессорной установки

Потребный расход воздуха.

Расход воздуха в поршневую полость находим по формуле (61):

м3/с, (61)

где F1ст - площадь поршня пневмоцилиндра, м2;

V - максимальная скорость перемещения штока,

V = 0,3 м/с.

Скорость перемещения штока находим по формуле (62):

 м/с, (62)

м/с.

где S - ход штока, м;

t - требуемое время перемещения воронки, с.

Площадь поршня пневмоцилиндра находим по формуле (63):

(63)

м3/с.

Расход воздуха в штоковую полость определяем по формуле (64):

м3/с, (64)

м3/с.

где F2ст - площадь штоковой полости пневмоцилиндра, F = 0,00343м2.

2.2.6 Выбор компрессорной установки

Расчетный расход воздуха для установки находим по формуле (65):

м3/с, (65)

где Qmax - максимальный расход воздуха, м3/с;

Кп - коэффициент, учитывающий потери от неплотностей в соединениях, арматуре, Кп = 1,2;

Ки - коэффициент, учитывающий потери в связи с износом пневматического устройства, Ки = 1,2;

Км - коэффициент, учитывающий максимальный рсход воздуха, периодически превышающий среднечасовой, Км = 1,2.

м3/с;

м3/с (0.141 м3/мин.).

Выбираем по справочнику [2, стр. 33] компрессорную станцию типа

0-38 со следующими техническими характеристиками:

- производительность - 0,5 м3/мин.;

- рабочее давление - 7 атм. (0,7 МПа);

- частота вращения вала - 950 мин.-1;

- мощность электродвигателя - 4,5 кВт;

- частота вращения электродвигателя - 950 мин-1;

- габариты, мм:

длина без дышла - 1090 мм

ширина - 480 мм

высота - 910 мм

- вес - 205 кг.

2.2.7 Расчёт и выбор пневмоаппаратуры и трубопроводов

Проверка пневмоцилиндра на максимальный расход воздуха находится по формуле (66):

м3/с, (66)

где f - минимальное сечение штуцера пневмоцилиндра, м2 находится по формуле (67);

Р - давление сжатого воздуха в магистрали, МПа;

Vуд - удельный объём сжатого воздуха, м3/кг;

t - удельный вес воздуха при рабочих условиях, Н/м3.

(67)

Удельный объем сжатого воздуха находим по формуле (68):

м3/кг, (68)

где R - универсальная газовая,

R= 287 Н·м /кг·0К;

Т - рабочая температура по Кельвину.

Т = 20 С + 273 = 293К,

м3/кг.

Удельный вес воздуха при рабочих условиях находим по формуле (69):

(69)

где t20 - масса 1м3 воздуха при T = 20 C и давлении Р = 0,7 МПа,

t20 = 8,17 кг/м3 (таблица 15, [2]);

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

t20 = 8,17 · 9,81 = 80,15 Н/м3,

м3/с (0,116 м3/мин),

Т.к. Qпц Qmax (0,00194 > 0,00136) выбранный пневмоцилиндр подходит.

2.2.7.1 Расчёт воздухопровода

Внутренний диаметр воздухопровода находим по формуле (70):

(70)

где с0 - плотность воздуха при нормальном атмосферном давлении и давлении в трубопроводе:

с0 = 1,17 кг/м3,

с = 8,17 кг/м3;

Vрек - скорость воздуха в воздухопроводе, Vрек = 8 м/с.

Диаметр трубопровода на участках, непосредственно идущих к пневмоцилиндрам:

В качестве трубопроводов пневмосистемы выбираем ближайший по внутреннему диаметру рукав с (9 мм) типа:

Б-20 Ф9 ГОСТ 8318-57.

Фактическая скорость движения воздуха в трубопроводе определяется

по формуле (71):

м/с, (71)

где - площадь воздухопровода , м2 находится по формуле (72):

(72)

м/с.

2.2.7.2 Выбор пневмоаппаратуры

По справочнику [30] выбираем пневмоаппаратуру.

Фильтр-влагоотделитель ФВО:

Типа 22-640. УХЛ4. ГОСТ 17437-81

- условный проход, dу = 6 мм;

- номинальное давление воздуха, Рном = 1,0 МПа;

- отвод конденсата - ручной;

- расход воздуха при Р = 0,63 МПа:

максимальный - 0,25 м3/мин;

минимальный - 0,05 м3/мин;

- степень влагоотделения - 90%;

- абсолютная тонкость фильтрации - 40 мкм;

- потеря давления при макс. расходе воздуха - 0,025 МПа;

- утечки воздуха - 10 см3/мин;

- вместимость резервуара для конденсата - 0,01 л.

Клапан давления РД:

Типа 122-12 УХЛ4. ГОСТ 18468-79.

- условный проход, dу = 12 мм;

- номинальное давление воздуха, Рном = 1,0 МПа;

- номинальный расход воздуха при Р = 0,63 МПа - 0,8 м3/мин;

- утечка воздуха, maх - 6,5 м3/мин;

- падение давления на выходе - 0,04 МПа;

- пределы настройки - (0,05 … 0,9) МПа.

Маслораспылитель МР:

Типа 121-10-УХЛ4. ГОСТ 25531-82.

- условный проход, dу = 10мм;

- номинальное давление воздуха, Рном = 1,0 МПа;

- расход воздуха при, Р = 0,63 МПа:

минимальный - 0,125 м3/ мин;

максимальный - 0,63 м3/ мин;

- потери давления при макс. расходе воздуха - 0,025 МПа;

- подача масла, капли в минуту - до 3;

- максимальная вместимость резервуара для масла - 0,2 л;

- утечка воздуха, maх - 5 см3/мин.

Пневмораспределитель ПР:

232-01-0-1-А220 УХЛ4 ГОСТ 21251-85

- условный проход, dу = 4мм;

- присоединение стыковое:

- номинальное давление воздуха, Рном = 1,0 МПа;

- пропускная способность, К = 0,6 м3/ч.

- утечка воздуха, maх - 16 см3/мин.

- способ управления - электрическое

Пневмодроссель с глушителем Д + Г:

Типа П-ДГ 4-2 УХЛ4 ТУ2-053-0224842-012-89.

- условный проход, dу = 4 мм;

- номинальное давление воздуха, Рном = 1,0 МПа;

- пропускная способность, К = 0,4 м3/ч.

2.2.8 Определение потерь давления в трубопроводах и аппаратуре

Потери давления в трубопроводе по длине находим по формуле (73):

 (73)

где - коэффициент трения воздуха о стенки труб;

l - длина прямых участков трубопроводов, м;

d - внутренний диаметр трубопровода, мм;

V - фактическая скорость воздуха в трубопроводе, м/с;

- удельный вес воздуха при рабочих условиях, = 8,17 Н/м3.

Коэффициент трения воздуха о стенки труб находим по формуле (74):

(74)

где Gу - удельный расход воздуха, Н/с определяется по формуле (75):

Gу = Q · = 0,00194 · 8,17 = 0,0158 Н/с, (75)

Участок 1-2: d = 9 мм, V = 4,37 м/с

Общие потери: ? l = 0,0463 МПа.

Местные потери давления находим по формуле (76):

м= 51 · ()· V3 · · 10-8, Па, (76)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

1 - коэффициент местного сопротивления сужения потока с Ф9 (трубопровод) до Ф6 (влагоотделитель) находим по формуле (77):

суж.= 0,7 · (1- d2 / D2) - 0,2 · (1- d2 / D2)3, (77)

1 = 0,7 · (1- 0,0062 / 0,092) - 0,2 · (1- 0,0062 / 0,0092)3 = 0,28,

2 - коэффициент местного сопротивления расширения потока

с Ф6мм (влагоотделитель) до Ф12мм (редукционный клапан) находим по формуле (78):

расш = (1- d2 / D2)2, (78)

2 = (1- 0,0062 / 0,0122)2 = 0,75,

3 - коэффициент местного сопротивления сужения потока с Ф12 (редукционный клапан) до Ф10 (маслораспылитель):

3 = 0,7 · (1- 0,012 / 0,0122) - 0,2 · (1- 0,012 / 0,0122)3 = 0,2,

4 - коэффициент местного сопротивления сужения потока с Ф10 (блок управления) до Ф9 (рукав):

4 = 0,7 · (1- 0,0092 / 0,012) - 0,2 · (1- 0,0092 / 0,012)3 = 0,13,

5 = 1,1 - коэффициент местного сопротивления колено 90 град.

Итого на два колена 5 = 2,2.

Суммарный коэффициент потерь:

= 0,28 + 0,75 + 0,2 + 0,13 + 2,2 = 3,56.

Общий коэффициент местных потерь:

м = 51 · 3,56 · 4,373 · 8,17 · 10-8 = 0,00129 МПа.

Потери давления в аппаратуре находим по формуле (79):

(79)

где - коэффициент потери давления в аппарате;

Влагоотделитель = 31:

Клапан = 33:

Маслораспылитель:

- согласно паспортных данных.

Дроссель с глушителем д = 130:

Пневмораспределитель р = 52:

Суммарные потери в аппаратуре находим по формуле (80):

?А = в + к +м + д + р = 0,00247 + 0,00477 + 0,025 + 0,0105 + 0,001454 = 0,0469 МПа. (80)

Общие потери давления в напорной линии пневмоцилиндра находим по формуле (81):

? = ?А + ?l + ?м, (81)

? = 0,0469 + 0,0463 + 0,00129 = 0,0945 МПа

2.2.9 Проверка пневмоцилиндра по действительному усилию

При Р = 0,4 МПа с учётом потерь давления, действительное тянущее усилие на штоке пневмоцилиндра находим по формуле (82):

Fмин.ц.= · (Dст2 - dст2) · Р · / 4, (82)

где Р - давление воздуха в рабочих полостях пневмоцилиндра с учетом потерь, МПа находим по формуле (83);

- КПД пневмоцилиндра.

Р = Р - = 0,4 - 0,0945 = 0,306 МПа, (83)

КПД пневмоцилиндра = 0,88

Fмин.ц.= 3,14 · (0,082 - 0,0452) · 0,306 · 106 · 0,88 / 4 = 927,8 Н.

Fмин.ц > F

927,8 > 225 Н.

Действительного усилия пневмоцилиндра достаточно для перемещения воронки.

2.2.10 Требуемая пропускная способность пневмоаппаратуры

По формуле (84):

м3/ч, (84)

где F - площадь штоковой области, м3;

S - ход поршня, м;

Р - давление в магистральном трубопроводе, МПа;

Р - потери давления в напорной линии пневмоцилиндра, МПа;

ts - время перемещения поршня, с; ts = 3 c.

S = 0,800

Р = 0,4 МПа

Р = 0,0934 МПа

м3/ч.

Минимальная пропускная способность у пневмодросселя Кv = 0,4 м3/ч

К К; 0,27 0,4.

Выбранная пневмоаппаратура удовлетворяет требуемой пропускной способности.

3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологического процесса изготовления детали «червяк»

3.1.1 Описание назначения и конструкции детали

Деталь - трехзаходный архимедов червяк (ось), является ведущим (приводным) элементом конструкции. Червяк вращается на двух подшипниковых опорах, в первой установлены два конических подшипника (она является фиксирующей), а во второй (плавающей) установлен радиальный шарикоподшипник. Данная деталь принадлежит к классу ступенчатых валов с центровыми отверстиями.

На выходном участке устанавливается зубчатая муфта МЗ-4, посредством которой осуществляется привод вращения. На данном участке выполнен шпоночный паз, а также (для фиксирования конических подшипников) резьба М80х2.

На задний конец червяка устанавливается радиальный шарикоподшипник. От осевого перемещения который фиксируется шайбой. Также на этом участке с торца вала выполнены два отверстия.

Деталь ось представляет собой цилиндрическую деталь типа «тяжелый вал», т.к. имеет достаточно большой диаметр, длину и вес более 400 кг. Деталь входит в состав сборочной единицы «Скат холостой», на который опирается платформа передаточной тележки. Очевидно, что деталь несет только изгибающие нагрузки, в передаче крутящего момента не участвует.

Как видно из чертежа, ось устанавливается на подшипниках качения с внутренним диаметром Ш110К6 мм и, в процессе работы, вращается вокруг оси. На шейках с диаметрами Ш140h6 устанавливаются колеса передаточной тележки.

Учитывая особенности конструкции и работы, эта деталь требует при изготовлении соблюдения ряда специальных норм и правил для обеспечения требуемого качества. Одним из основных требований является строгая концентричность всех наружных поверхностей детали. Это требование выражается в жестких допусках на радиальное биение относительно центральной оси, с которыми надо выполнить основные поверхности детали. Технологически выполнить данное требование можно только при выполнении обработки всех наружных поверхностей с одной базы. Поэтому на первой операции необходимо обработать чистовые базы - установочные поверхности для всего технологического процесса обработки.

Следовательно, конструкция детали и качество ее поверхностей, полученное при изготовлении, должны обеспечить надежную долговременную работу детали.

Для изготовления детали выбрана углеродистая качественная конструкционная сталь 45 по ГОСТ 1050-94. Химический состав и механические свойства указаны в таблицах 1 и 2. Данная сталь широко применяется в машиностроении для изготовления деталей, и на практике показала высокие эксплуатационные качества.

Таблица 1 - Химический состав стали 45

C	Si	Mn	S не более	P не более	Ni не более	Cr не более
0,42-0,5	0,17-0,37	0,5-0,8	0,04	0,035	0,3	0,25

Таблица 2 - Механические свойства стали 45 (без термообработки)

уТ МПа		уВР, МПа	д %	Ш %	ан, Дж/см2	НВ
	не менее
353		598	16	40	49	229

3.1.2 Технологический контроль чертежа

Прежде чем разрабатывать технологический процесс обработки детали необходимо провести технологический контроль чертежа детали. В ходе технологического контроля необходимо проверить:

- принципиальную возможность изготовления детали;

- возможность достижения требуемых: точности и шероховатости;

- возможность контроля всех параметров после изготовления;

- наличие необходимых технологических поверхностей для установки, обработки, выхода инструмента и т.д.

Все это необходимо проверить по рабочему чертежу детали. Чертеж детали должен давать полное представление о назначении и возможностях изготовления детали, а также о необходимых:

- точности взаимного расположения поверхности;

- точности формы поверхностей;

- точности выполнения размеров.

Оценивая предлагаемый чертеж по изложенным выше параметрам можно отметить:

- чертеж выполнен в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации;

- шероховатость после механической обработки указана для всех поверхностей;

- не вызывает сомнения возможности изготовления детали и достижение требуемых чертежом, точности и шероховатости;

- также в стандартных пределах находятся отклонения формы и взаимного расположения поверхностей.

Материал детали соответствует требованиям, предъявляемым по прочности.

Вместе с тем, на чертеже нет удобных поверхностей для установки оси при обработке (чистовых баз). Такие базы необходимы для качественного выполнения детали. Поэтому делаем корректировку чертежа - вводим с обоих торцов центровое отверстие 012 мм по ГОСТ 14034-74. Выполнение чистовых баз позволит нам установить ось при токарной обработке (основная операция для получения наружных поверхностей), а также при шлифовке. В результате это даст возможность получить необходимую точность, шероховатость и взаимное расположение поверхностей. Эти же базовые поверхности будут использованы на последующих операциях технологического процесса, что даст возможность снизить погрешность базирования.

3.1.3 Анализ технологичности конструкции изделия

Наряду с техническими требованиями, к конструкции изделия предъявляют технологические и производственные требования. Конструкция изделия должна отвечать такому качеству отдельных его составляющих (материалов, деталей, сборочных компонентов и т.д.) и изделия в целом, при котором обеспечивается возможность его изготовления с наименьшими трудозатратами (трудоемкостью) на всех стадиях его производства. Такое изделие называют технологичным.

Очевидно, что внедрению нового изделия в производство на серийном предприятии должен предшествовать тщательный анализ конструкции изделия и технологического процесса. Этот анализ должен дать возможность оценить степень подготовленности конструкции изделия к производству.

Анализ выполняется по способу поэлементного анализа конструкции изделия, его деталей, сборочных компонентов, материалов с точки зрения возможности и технической целесообразности выполнения дискретных операций ориентации деталей в пространстве и во времени, подачи их в рабочие органы, базирования (установки) в рабочей позиции, съема, послеоперационного транспортирования. При этом предполагается, что выполнение основных технологических операций обосновано и оправдано.

Параметрами оценки являются: конфигурация, физико-механические свойства сечения и поверхности, абсолютные размеры и их соотношения, показатели симметрии, специфические свойства детали и т.д., т.е. основные свойства детали. Все свойства конкретной детали взаимозависимы, находятся в единой связи и в совокупности определяют ее качественную характеристику.

Основные причины, снижающие технологичность деталей:

- форма заготовки далека от конфигурации детали, т.е. заготовка имеет большие припуски для механической обработки (увеличивается время обработки, расход инструмента, затраты энергии);

- неправильное расположение обрабатываемых поверхностей на заготовке (например, две параллельных плоскости, расположенных рядом, рекомендуется располагать на одном уровне);

- не предусматривается возможность нормального выхода режущего инструмента (для резцов, сверл, фрез, метчиков рекомендуется вводить специальные канавки и т.д.);

- в ступенчатых отверстиях наиболее точную ступень рекомендуется делать сквозной; (снижение трудоемкости, упрощение обработки и конструкции инструмента).

Принятая конструкция заданной детали представляет собой ось относительно крупных размеров, но без значительных перепадов диаметров. Это дает возможность применить в качестве заготовки горячекатаный прокат, что будет достаточно технологичным решением.

3.1.4 Выбор способа изготовления заготовки и его технико-экономическое обоснование

На выбор заготовки влияют следующие показатели: назначение детали, ее размеры, тип и конструкция, материал, технические условия на изготовление, объем выпуска, тип производства, а также тип и размеры оборудования, на котором изготавливается заготовка и экономическая эффективность изготовления заготовки. Все эти показатели должны учитываться одновременно, т.к. они тесно связаны. Окончательное решение принимают на основании сравнительной экономической оценки тех методов получения заготовок, которые выбраны по техническим возможностям.

Для нашей заготовки пользуемся следующими соображениями.

Деталь имеет цилиндрическую форму с малым перепадом диаметров, поэтому наиболее рациональным и экономически выгодным способом изготовления заготовки будет - заготовка из круглого проката (чертеж заготовки см. графическую часть).

Предварительно принимаем припуск на наружную поверхность 5 мм на сторону, тогда наружный диаметр заготовки будет 160 мм. Припуск 5 мм считаем достаточным из условия однократной обточки наибольшего наружного диаметра 0150 мм. Припуск на торцевые поверхности также принимаем по 5 мм на сторону из условия точности резки проката. Масса заготовки - 475,9 кг.

Альтернативно можно рассмотреть заготовку в виде поковки, полученной методом свободной ковки. При таких размерах припуски поковки составят (по таблице 33 с.212, [26]): на диаметр: +16(±4) мм; на длину: +48(±12) мм. Следовательно, заготовка будет иметь наружный диаметр Ш176±4 мм и длину 3053±12. Масса заготовки - 583 кг.

Упрощенное технико-экономическое сравнение возможных вариантов предполагает два этапа.

Основным показателем, характеризующим экономичность выбранного метода изготовления заготовок, является коэффициент использования материала, который определяется по формуле (85):

(85)

где Gд - масса детали по рабочему чертежу, кг (G* =386,4 кг);

Gзг - масса заготовки, кг;

Подставляем значения в формулу (85):

По первому варианту (прокат):

По второму варианту (поковка):

Как видно, первый вариант дает более высокий коэффициент использования металла.

Второй этап - сравнение на основании расчета стоимости заготовки с учетом ее черновой обработки по формуле (86):

(86)

где См - стоимость заготовки, руб.;

gн - масса заготовки, кг;

Цм - оптовая цена материала (проката, поковки), руб.;

g0 - масса отходов, кг;

Ц0 - цена отходов, руб.;

Сзч - средняя часовая заработная плата основных рабочих по тарифу, руб./чел-ч.;

Т - время черновой обработки заготовки, ч;

Сн - накладные расходы (принимаем равными 80% от заработной платы).

По данным торговой системы metaltorg.ru средние цены декабря 2017 г.:

- круг из углеродистой стали по ГОСТ 2590 -88 - 19,2 тыс. руб./т - 19,2 руб./кг;

- поковки из углеродистой стали весом до 1 т - 32 тыс. руб./т - 32 руб./кг;

- металлолом - 7,5 тыс. руб./т - 7,5 руб./кг.

Масса отходов:

по варианту 1

g0 = 475,9 - 386,4 = 89,5 кг,

по варианту 2

g0 = 583 - 386,4 = 196,6 кг.

В связи с тем, что производство мелкосерийное, целесообразно наладку станков поручить операторам и расчет вести по штучно-калькуляционному времени. Часовая тарифная ставка рабочего-станочника сдельщика 2 разряда на холодных работах - 54,8 коп.

Минутная ставка -

Штучно-калькуляционное время определяем по формуле (87):

(87)

где = 2 - эмпирический коэффициент для токарных станков.

Основное (машинное) время на черновую обработку определяем по приближенной формуле, которая приведена в таблице 6.3, с. 158 [6]. В данном случае в качестве черновой обработки берем только первые проходы обработки до Ш150 мм. Далее обработка по обоим вариантам будет одинаковой. Результаты расчетов сводим в таблицы 3 и 4.

Подставляем полученные значения в формулу (86):

Для варианта 1

См = 475,9·19,2-89,5·7,5+155,8·(1+124,6/100) = 8816 руб.

Для варианта 2

См = 583·32-196,6·7,5+401,5·(1+321,2/100) = 18872,6 руб.

Таблица 3 - Расчет основного и штучно-калькуляционного времени обработки

Наименование операции	Размер обработки	Глубина резания, мм	Длина об-ки, мм	Формула для расчета основного времени	Т0, мин	Тшт-к , мин
	до	после
Вариант 1 Точить Ш160 на длине L=3005;	160	150	5	3005	Т0 = 0,19DL·10-3	85,6	171,2
Вариант 2 Точить Ш176 на длине L=3005 за 2 прохода	176	150	6,5	3005x2	Т0 = 0,19DL·10-3	182,7	365,4

Таблица 4 - Расчет зарплаты и накладных расходов

Вариант	Тшт-кал (мин.)	Разряд работы	Минутная тарифная ставка по разряду (руб.)	Зарплата на операции (по Тшт-кал) (руб.)	Накладные расходы (руб.)
1	171,2	2	0,91	155,8	155,8·0,8 = 124,6
2	365,4	2	0,91	401,5	401,5·0,8 = 321,2

Как видно из приведенного расчета стоимость заготовки по второму варианту будет более чем в 2 раза выше.

Окончательно принимаем - исходная заготовка - горячекатаный прокат обычной точности Ш160мм по ГОСТ 2590-88.

Масса заготовки - 475,9 кг;

Масса детали - 386,4 кг.

3.1.5 Разработка плана обработки детали

Составляем план-маршрут обработки поверхностей детали

(Приложение 1 - Маршрутная карта).

В качестве общих соображений по построению технологического процесса следует иметь в виду следующее.

Для данной детали технология строится по стандартной схеме для тяжелых валов. Эта схема предполагает на первой операции обработку чистовых установочных баз (центровых отверстий) и последующую обработку с установкой на эти базы. Заготовку отрезаем на дисковой пиле, это дает точность резки в пределах 3 мм.

Заготовку устанавливаем на расточной станок и проводим обработку торцов и базовых поверхностей. Тяжелый расточной станок выбираем потому, что деталь крупная и на фрезерно-центровальные станки не помещается (длина более 3 метров).

Деталь на столе расточного станка устанавливаем на универсальных призмах и прижимаем болтами и планками. Обработку будем вести с двух сторон с поворотом стола станка на 180 .

Сначала подрезаем торец торцовой фрезой диаметром 200 мм с твердосплавными зубьями. Затем центровочным сверлом 012 мм по ГОСТ 14952-79 выполняем центровое отверстие. Для уменьшения количества операций при этой же установке можно выполнить 2 отверстия Ml6. Последовательно сверлим обычным спиральным сверлом 013,9; затем - нарезаем резьбу метчиком М16.

Поворачиваем стол станка и повторяем переходы - обработку торца и центровочного отверстия.

Полученные базы используем для установки на токарный станок и обработки наружных поверхностей. Эти поверхности будем обрабатывать в несколько переходов, т.к. диаметры поверхностей, а также припуски различные (Приложение 2 - Операционная карта).

Наиболее точные поверхности с высокой степенью шероховатости будем шлифовать на кругло шлифовальном станке. Базы - те же, что и на токарной операции. Использование одних и тех же баз дает наибольшую точность обработки и позволяет достичь высокой степени формы и расположения поверхностей (радиальное биение шеек в пределах 0,03 мм). Шлифовальную операцию выносим в конец технологического процесса для снижения риска возможного повреждения точных, шлифованных поверхностей при установке и обработке на других станках.

Полностью технологический процесс отражен в таблице 5 и эскизах обработки (графическая часть).

Таблица 5 - Технологический процесс изготовления детали «Ось»

Наименование и содержание операции (установки, перехода)	Оборудование (наименование, модель, мощность, особенности)	Приспособление, вспомогательный инструмент.	ИНСТРУМЕНТ
			Режущий (наименование, материал, размер, количество)
5	6	7	8
Заготовительная	Заготовка- круг O 160 длина 3015 мм
Расточная Установить заготовку на столе, на призмах, закрепить; Фрезеровать правый торец на глубину 5 мм; Сверлить центровое отверстие А12 ГОСТ 14034-74; Сверлить 2 отверстия Ш13,9 мм на глубину 55 мм Нарезать резьбу М16 в 2-х отверстиях повернуть стол на 180°; Фрезеровать левый торец, выдерживая общую длину детали, размер 3005; Сверлить центровое отверстие А12 ГОСТ 14034-74; Снять деталь со станка	Горизонтально-расточной станок 2636ГФ2	Призмы опорные, болты, гайки, планки Опоры винтовые, домкрат	Фреза торцевая Ш200 Т15К6ГОСТ 1092-89; Сверло центровочное 12-1 -Р18 ГОСТ 14952-79; Сверло О13,9 Р18 ГОСТ 12121-86; Метчик М16-Р18 ГОСТ 1604-80; Штангенциркули ШЦ-Ш ГОСТ 166-83: - с пределами измерения 0-150; 0-500;800-2000 и 2000-4000 мм

Подобные документы

• Модернизация выталкивателя заготовок нагревательной печи стана 150 сортопрокатного цеха

  Разработка гидропривода продольного перемещения выталкивателя заготовок. Циклограмма работы оборудования нагревательной печи. Расчет и проектирование токарного проходного резца. Построение кинематической схемы привода. Технология изготовления червяка.
  
  дипломная работа [1,9 M], добавлен 20.03.2017
  

• Модернизация привода вытаскивателя заготовок стана 150 сортопрокатного цеха

  Расчет и проектирование привода установки. Конструирование пневмопривода прижима ролика. Расчет узла ролика вытаскивателя заготовок. Проектирование технологического процесса изготовления цапфы вала. Расчет и проектирование резца, выбор режимов резания.
  
  дипломная работа [1,6 M], добавлен 22.03.2018
  

• Модернизация выталкивателя заготовок нагревательной печи стана

  Разработка гидропривода перемещения выталкивателя. Расчет и выбор насосной установки. Выбор гидроаппаратуры и трубопроводов. Разработка циклограммы работы оборудования нагревательной печи. Выбор способа изготовления заготовки. Припуск на обработку.
  
  дипломная работа [283,4 K], добавлен 09.12.2016
  

• Конструкция печного выталкивателя стана 2850 ОАО "АМЗ"

  Обзор станов горячей прокатки листа. Анализ известных конструкций механизмов перемещения заготовок в нагревательной печи. Устройство для выталкивания заготовки из нагревательной печи стана 2850. Определение максимальной мощности привода выталкивателя.
  
  курсовая работа [945,4 K], добавлен 26.10.2014
  

• Разработка технологического процесса изготовления детали "Червяк"

  Определение назначения и описание условий работы детали "Червяк" и обоснование типа её производства. Изучение технологии изготовления детали "Червяк": характеристика материала, параметры заготовки, расчет операционных припусков и расчет режимов резания.
  
  дипломная работа [998,0 K], добавлен 10.07.2014
  

• Модернизация выталкивателя заготовок стана 150

  Определение требуемой мощности и энергокинематических параметров электродвигателя. Расчёт пневмоаппаратуры и трубопроводов. Разработка пневматического привода прижимных роликов вытаскивающего распределительного устройства. Выбор средств измерения.
  
  дипломная работа [498,4 K], добавлен 20.03.2017
  

• Модернизация устройства выталкивания заготовок нагревательной печи стана 150 сортопрокатного производства

  Механизм выталкивания заготовок фрикционного типа со штангой квадратного сечения с водным охлаждением. Расчет и проектирование привода главного движения, гидропривода продольного перемещения выталкивателя заготовок. Циклограмма работы нагревательной печи.
  
  дипломная работа [2,2 M], добавлен 20.03.2017
  

• Проектирование технологического процесса и оснастки для изготовления детали "корпус водила нижнего"

  Разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали "корпус водила нижнего". Описание технологической операции для фрезерования пазов. Выбор оборудования и режущего инструмента для данной операции. Расчет параметров режима резания.
  
  курсовая работа [2,3 M], добавлен 15.12.2014
  

• Технологический процесс изготовления вала прокатного стана

  Выбор стандартного редуктора. Уточненный расчет вала. Проверка долговечности подшипников. Разработка привода конвейера для удаления стружки. Назначение и анализ детали. Выбор способа изготовления заготовки. Расчет и проектирование резца проходного.
  
  дипломная работа [2,9 M], добавлен 22.03.2018
  

• Разработка технологического процесса изготовления детали "Патрон"

  Описание конструкции и работы детали. Обоснование типа производства. Способ получения заготовки. Разработка маршрутного и операционного технологического процесса. Определение режимов резания и норм времени. Расчет измерительного и режущего инструмента.
  
  дипломная работа [532,0 K], добавлен 24.05.2015
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам