Модернизация бурильной машины для вскрытия летки доменного производства ПАО "Северсталь"

Разработка технологического процесса изготовления звёздочки привода механизма передвижения каретки с использованием станков с ЧПУ. Выбор подшипников и подшипниковых корпусов узлов приводного вала. Расчет червячной модульной фрезы. Выбор режимов резания.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 22.03.2018
Размер файла 1,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ВКР

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Проектирование привода механизма передвижения каретки

2.1.1 Описание конструкции, назначения и принципа действия исполнительной машины

2.1.2 Разработка и описание кинематической схемы привода

2.1.3 Энергокинематический расчет привода

2.1.4 Подбор стандартного редуктора

2.1.5 Расчёт и проектирование цепной передачи

2.1.6 Ориентировочный расчет и конструирование приводного вала

2.1.7 Выбор подшипников и подшипниковых корпусов узлов приводного вала

2.1.8 Проверка долговечности предварительно выбранных подшипников

2.1.9 Уточненный расчет приводного вала

2.1.10 Подбор муфт

2.1.11 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

2.2 Разработка гидропривода поворота бурильной машины для вскрытия летки

2.2.1 Анализ работы гидропривода

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка технологического процесса изготовления звёздочки привода механизма передвижения каретки с использованием станков с ЧПУ

3.1.1 Описание назначение и конструкции детали

3.1.2 Технологический контроль чертежа и анализ технологичности конструкции детали

3.1.3 Выбор способа изготовления заготовки с целью оптимального способа изготовления заготовки сравним несколько вариантов

3.1.4 Выбор маршрута обработки детали

3.1.5 Выбор типа производства

3.1.6 Определение припуска на обработку

3.1.7 Выбор оборудования

3.1.8 Выбор приспособления

3.1.9 Выбор инструментов режущих

3.1.10 Выбор средств измерения и контроля размеров

3.1.11 Выбор режимов резания

3.1.12 Техническое нормирование операций

3.1.13 Разработка управляющей программы

3.2 Расчет червячной модульной фрезы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Материальное развитие человечества неразрывно связано с усовершенствованием технологии производства, для создания которых необходимо применение разных материалов. Из многих материалов, полученных природой и человеком, важная роль принадлежит металлам, состоящий из сплава железа с углеродом. На данный момент нет такой отрасли промышленности, где бы ни применялись металлы.

Строительство, производство и агрономное хозяйство нашей страны требуют огромное количество металла. Поэтому металлургия является основной отраслью промышленности страны. Обширное применение черных металлов объясняется необходимыми механическими свойствами, обширным наличием исходного сырья: железных руд и экономичностью переработки железных руд в чугун и сталь.

Металлургия по праву считается второй отраслью, после топливно-энергетической. Кроме того, металлургия показывает весьма высокие производственные показатели в мировом производстве. По производству стали, Россия занимает четвертое месте после Китая, Японии и США, по экспорту металла - на 2-м месте. Страны-лидеры в производстве стали приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Страны-лидеры в производстве стали

№ п/п.

Страны

2016 год (тыс. тн.)

2017 год (тыс. тн.)

%

1

КНР

422989

489241

15,7

2

Япония

116226

120199

3,4

3

США

98557

97212

-1,4

4

Россия

70830

72220

2,0

5

Индия

49450

53080

7,3

6

Корея

48455

51367

6,0

7

Германия

47224

48550

2,8

8

Украина

40892

42830

4,7

9

Бразилия

30901

33784

9,3

10

Италия

31623

31890

1,2

11

Турция

23315

25761

10,5

12

Тайвань

20000

20450

2,3

13

Франция

19852

19252

-3,0

14

Испания

18393

19050

3,6

15

Мексика

16313

17170

5,3

Вологодская область является лидирующей в Северо-Западном федеральном округе по объемам металлургического производства. В частности, на долю ПАО «Северсталь» (г. Череповец) - одного из крупнейших и высокорентабельных предприятий металлургии - приходится более 19% металлопроката, производимого в России.

На сегодняшний день ПАО «Северсталь» - ведущий производитель металла в России, и по объему выпускаемой продукции занимает 17 место в мире. Агрегаты большой единичной мощности и современные технологии позволяют выплавлять десятки марок стали, в том числе стали специального назначения.

Постоянное усовершенствование оборудования, внедрение новых технологий, научный потенциал сотрудников позволяет непрерывно расширять ассортимент продукции, что дает возможность удовлетворять запросы самых взыскательных потребителей.

Непрерывная работа основных цехов и производства обеспечивается мощным энергетическим комплексом, в своевременной ремонтной базой, специализированными лабораториями, транспортным обеспечением. ПАО «Северсталь» имеет свою логистическую отрасль включающую: промышленный порт, железнодорожную сеть, авиакомпанию.

Реализацией готовых изделий занимается реализует торговая сеть ПАО «Северсталь», включая ЗАО «Северсталь-Инвест», которая занимается выход на конечного покупателя.

В составе холдинга ПАО «Северсталь» продвигаются и другие сферы, связанные с существования человека. Страховая компания «Шексна». В область ее деятельности входят медицинское страхование, поставка медицинского оборудования и медикаментов, дополнительное пенсионное обеспечение, промышленная экспертиза и оценка имущества, туризм.

Металл ЧМК пользуется спросом на внутреннем рынке, экспортируется в десятки зарубежных государств.

Сейчас практически все виды металлопродукции, полученные в доменных печах с последующим переделом его в сталь или непосредственным изготовлением из него изделий с помощью литья. Прямое получение железа из руд хотя и возможно, но экономически невыгодно по сравнению с двухступенчатым способом получения черных металлов, то есть доменное производство еще долгие годы будет основной базой черной металлургии страны. Это обязывает модернизировать технику и технологию доменного производства, повышать и совершенствовать квалификацию инженерно-технических и рабочих кадров.

Рост производства черных металлов в мире основан на экспериментальных и теоретических исследованиях в этой области. Совершенствование доменного процесса во многом зависит от разработки и внедрения новых методов и технических средств управления газодинамикой процесса, в первую очередь автоматического регулирования и управления ходом плавки.

Данная выпускная квалификационная работа посвящена реконструкции бурильной машины для вскрытия чугунной летки доменной печи, которая является комплексом мероприятий по модернизации оборудования доменного производства.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ВКР

Ввод в эксплуатацию доменных печей большой единичной мощности с высоким давлением газа на колошнике и четырьмя чугунными летками изменил характер работы печи. В таких печах производство чугуна достигает 10-12 тыс. тонн в сутки, что обуславливает непрерывный его выпуск поочередно на одной из леток.

Одним из главных условий повышения производительности работы доменных печей является интенсификация доменного процесса. Под интенсификацией доменного процесса понимаются технологические мероприятия: улучшение качества шихты, повышение давления газа под колошником, увеличение температуры литья, обогащение дутья кислородом, автоматизация процесса загрузки шихты в печь и другие мероприятия, направленные на сокращение времени плавки, уменьшение расхода кокса, повышение качества, снижение себестоимости чугуна и т. д.

Выпуск чугуна и шлака является такой же технологической операцией. Поэтому время выпуска чугуна и шлака должны соблюдаться. Порядок подготовки леток к работе, установка ковшей под налив и контроль за их наполнением на выпуске находится в технологических инструкциях по получению доменной плавки. На протяжении разливки чугуна и шлака отбираются соответствующие пробы. Пробы чугуна диаметром 41 мм и толщиной не более семи мм не должны иметь на изломе газовые пузыри. Проба отбраковывается и заменяется при неровностях на рабочей поверхности, а также раковин, неметаллических включений, трещин, спаев, наплывов или с видом неполной «плюшки». Пробы чугуна снимаются в конце налива первого ковша. Далее выдерживается 15 секунд в ложке и заливается в изложницу. Одна проба попадает в лабораторию с указанием № печи и времени ее отправления. Вторая остается на печи для определения содержания Si в чугуне. Подобным образом берется и проба шлака.

Бурильная машина для вскрытия летки предназначена для вскрытия чугунной летки, шуровки канала во время выпуска, а также разделки футляра летки, заполненной безводной леточной массой.

Однако в процессе эксплуатации существующая конструкция бурильной машины не обеспечивает высокой производительности. Во время ее работы расход буров значителен из-за неудачного расположения каретки, которая находится непосредственно над желобом выпуска жидкого чугуна, температура которого приблизительна 1400-1500 0С. Из-за сильного разогрева детали выходят из строя значительно раньше ППР, в результате чего происходит простой оборудования, что влечет за собой дополнительные затраты на ремонт и обслуживание бурильной машины. В связи с выше перечисленными факторами было принято решение в бурильной машине вскрытия летки установить привод, состоящий из электродвигателя, коническо-цилиндрического редуктора и двух цепных передач.

Предлагаемые мероприятия позволят: обеспечение стабильной работе программы; техническое перевооружение, замена физически изношенного оборудования; повышение надежности оборудования и уменьшение простоев.

Поэтому целью является модернизация бурильной машины вскрытия летки доменной печи №5.

Исходя из цели, нужно устранить следующие задачи:

-- рассчитать и спроектировать электромеханический привод механизма передвижения каретки;

-- рассчитать и спроектировать гидравлический привод поворота бурильной машины;

-- разработать технологический процесс изготовления звездочки привода механизма передвижения каретки;

-- рассчитать и спроектировать режущий инструмент для нарезания зубчатого колеса;

-- обосновать модернизацию;

-- разработать комплекс мероприятий, обеспечивающих

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Проектирование привода механизма передвижения каретки

2.1.1 Описание конструкции, назначения и принципа действия исполнительной машины

Механизм передвижения каретки представляет собой цепной транспортер, смонтированной на сварной раме. Механизм передвижения каретки состоит из рамы, на конце которой установлен приводной вал с холостыми звездочками, а на противоположном конце установлен привод, состоящий из электродвигателя, соединительной втулочно-пальцевой муфты и коническо-цилиндрического редуктора с двумя выходными концами валов, на которых установлены приводные звездочки. Приводные звездочки соединены с холостыми звездочками тяговыми цепями. Цепи снабжены устройством чалочным для соединения механизма передвижения с кареткой. Перед приводом расположены проушины с отверстиями для установки требуемого угла наклона рамы относительно стрелы. Цепная передача имеет реверсивный режим работы.

2.1.2 Разработка и описание кинематической схемы привода

Вращение от электродвигателя (1) через упругую втулочно-пальцевую муфту (2) передается на быстроходный вал редуктора (3). С помощью зубчатых передач, состоящих из быстроходной конической пары и тихоходной цилиндрической пары, вращение передается на выходной вал редуктора, на котором установлены две приводные звездочки (4). На противоположном конце рамы расположен приводной вал (7) с холостыми звездочками (8), которые соединены со звездочками (4) при помощи цепей (6). На цепи установлена каретка (5), для перемещения которой необходим этот привод, рисунок 2.1. Так как передача реверсивная, то звездочки вращаются в обе стороны.

Рисунок 2.1 - Кинематическая схема привода:

1 - электродвигатель; 2 - соединительная муфта; 3 - редуктор; 4, 8 - звездочки; 5 - каретка; 6 - цепь; 7 - приводной вал

Исходные данные:

F = 19000 Н - тяговое усилие на тихоходном валу;

V = 0,1 м/с - скорость передвижения каретки;

n = 72 об/сек - частота вращения вала привода.

2.1.3 Энергокинематический расчет привода

Определение общего коэффициента полезного действия привода.

Общий К.П.Д. привода определяется по формуле (2.1):

зобщ. = зм · зр · з2ц.п.· зп.к. (2.1)

зр = зкон. · зцил. · з3п.к. (2.2)

Принимаем зкон.= 0,97 [2, c. 460];

Принимаем зцил.= 0,97 [2, c. 460];

Принимаем зм = 0,98 [2, с. 460];

Принимаем зп.к.= 0,99 [2, с. 460].

Принимаем зц.п.= 0,95…0,97 - для закрытых цепных передач [2, с. 460];

Принимаем зц.п = 0,96.

зобщ. = 0,98 · 0,913 · 0,962 · 0,99 = 0,816

Подставляем принятые значения в формулу:

зp = 0,97 · 0,97 · 0,993 = 0,913

Выбор электродвигателя

Мощность на приводном валу каретки определяется по формуле (2.3)]:

P = F · v, Вт, (2.3)

где F - тяговое усилие на тихоходном валу, Н;

v - скорость передвижения каретки, м/с.

Р = 19000 · 0,1 = 1900 ,Вт,

Требуемая мощность электродвигателя, кВт:

,кВт,

По ГОСТ 19523-81 выбираем асинхронный электродвигатель 4АМ100S4У3, который имеет следующие параметры:

N = 1435 мин-1;

Р = 3 кВт;

d1 = 28 мм - диаметр вала;

l = 60 мм - длина вала;

h = 100 мм - высота до центра вала электродвигателя.

Общие передаточные отношения привода по формуле (2.4):

, (2.4)

= 1435 / 72 = 19,93

Принимаем предварительно по ГОСТ 12289-76 и ТУ 24-9-268-72 передаточное отношение редуктора uр = 20.

Фактическая частота вращения приводного вала по формуле (2.5):

N в =, мин-1 (2.5)

n в = мин-1

Нахождение частот вращения, моментов на валах

Частоты вращения входного вала редуктора равна частоте вращения электродвигателя и составляет nр1 = nэд = 1435 мин-1.

Частота вращения выходного вала редуктора равна частоте вращения вала с ведомыми звёздочками цепной передачи и определяется по формуле (2.6):

nр2 = пв= пр1 / ир , мин-1, (2.6)

nр2 = пв = 1435 / 20 = 71,75 мин-1,

Угловая скорость вращения входного вала редуктора равна угловой скорости вращения электродвигателя и определяется по формуле (2.7):

щр1 = щэд = , рад/с, (2.7)

щр1 = щэд= , рад/с,

Угловая скорость вращения выходного вала редуктора равна угловой скорости вращения вала с ведомыми звёздочками цепной передачи и определяется по формуле (2.8):

щр2 = щв = щр1 / up , рад/с, (2.8)

щр2 = щв = 150,2 / 20 = 7,51 , рад/с,

Вращающий момент входного вала редуктора равен вращающему моменту электродвигателя и определяется по формуле (2.9):

Тр1 = Тэ.д. = ,Н·м, (2.9)

Тр1 = Тэ.д. ,Н·м,

Вращающий момент выходного вала редуктора равен вращающему моменту вала с ведомыми звёздочками цепной передачи и определяется по формуле (2.10):

Тр2 = Тр1· uр· р , Н·м, (2.10)

Тр2 = 19,97 · 20 · 0,913 = 364,6 ,Н·м,

2.1.4 Подбор стандартного редуктора

Для определения редуктора необходимы данные мощности электродвигателя и частоту вращения вала редуктора на выходе.

На основании кинематической схемы и выполненных расчетов выбираем по ТУ 24-9-268-72 стандартный коническо-цилиндрический редуктор

Межосевое расстояние цилиндрической ступени aщ = 200 мм.

2.1.5 Расчёт и проектирование цепной передачи

Конструкция привода каретки предусматривает использование двух параллельных цепей. Поэтому вращающий момент на выходном валу редуктора делится пополам по формуле (2.11).

, Н·м, (2.11)

,Н·м,

При определении коэффициента эксплуатации по формуле (2.12):

, (2.12)

где КД - коэффициент динамичности нагрузки;

КС - коэффициент способа смазки;

К0 - коэффициент положения передач;

КРЕГ - коэффициент регулировки межосевого расстояния;

КР - коэффициент режима работы.

= 1,2 · 1 · 1 · 1 · 1,5 = 1,8

Число зубьев ведущей звездочки по формуле (2,13):

(2.13)

где uц - передаточное число звездочки.

= 29 - 2 · 1 = 27

Допустимое давление в шарнирах цепи зависит от частоты вращения ведущей звездочки: [p]Ц = 35 Н/мм2.

При vц = 0,1 м/с; [p]Ц = 35 Н/мм2 [ 30, с. 94].

Расчетный шаг цепи, мм по формуле (2.14):

, (2.14)

где v - число рядов цепи, при однорядной цепи v = 2.

,мм,

Принимаем шаг цепи р = 25,4 мм.

На основании расчетного значения шага выбираем приводную роликовую цепь нормальной серии с шагом 25,4 мм с разрушающей нагрузкой 56700 Н.

Цепь ПР - 25,4 56700 ГОСТ 13568 - 97.

Масса одного погонного метра - 2,6 кг.

Находим число зубьев на ведомой звездочке по формуле (2.15):

z2 = z1 · uц (2.15)

z2 = 27 · 1= 27

Находим фактическое передаточное число по формуле (2.16):

uф = z2 / z1, (2.16)

uф = 27/27= 1

Отклонение передаточного числа по формуле (2.17):

U = (uф - u) / u · 100%, %, (2.17)

U = 1 - 1 / 1 · 100% = 0 ,%,

Оптимальное межосевое расстояние a, из условия долговечности цепи по формуле (2.18):

, мм, (2.18)

где р - стандартный шаг цепи.

Тогда ар = а / р = 30…50 - межосевое расстояние в шагах.

Принимаем ар = 40.

Определяем число звеньев цепи по формуле (2.19):

, (2.19)

lр = 80 + 27 = 107

Принимаем lр = 108

Определяем межосевое расстояние в шагах по формуле (2.20):

(2.20)

Фактическое межосевое расстояние по формуле (2.21):

, (2.21)

,мм,

Определить длину цепи по формуле (2.22):

, (2.22)

l = 108 · 25,4 = 2743,2 ,мм,

Определить делительные диаметры звездочек по формуле (2.23):

, м (2.23)

мм

Определить диаметр окружности выступов звездочки по формуле (2.24):

, (2.24)

где К = 0,7 - коэффициент высоты зуба;

Кz - коэффициент ведущей звездочки.

где - геометрическая характеристика зацепления.

d1 = 7,92 мм - диаметр ролика шарнира цепи.

Следовательно:

,мм,

Определяем диаметры окружностей впадин звездочки, мм по формуле (2.25):

, (2.25)

,мм,

Проверяем число ударов цепи о зубья звездочки по формуле (2.26, 2.27):

, (2.26)

,с-1,

,с-1,

,с-1, (2.27)

где n1 - частота вращения тихоходного вала редуктора, мин-1;

n1 = nр2 = 71,75 мин-1.

Так как 1,2 с-1 < 20 c-1, то условие U [U] выполняется.

Фактическая скорость цепи по формуле (2.28):

, (2.28)

,м/с,

Находим окружную силу, передаваемая цепью.

Так как звездочки установлены на тихоходном валу редуктора, то при расчете окружной силы передаваемой цепью используем формулы (2.29, 2.30):

= P · 1000 / v, кВт, (2.29)

Расчетное значение P = F · v = 1900 · 0,1 = 1900 Вт = 1,9 ,кВт,

, Н, (2.30)

,Н,

Проверяем давление в шарнирах цепи по формуле (2.31)

,

,мм2, (2.31)

где А - площадь проекции опорной поверхности шарнира, мм2:

d1 - диаметр валика, d1 = 7,92 мм [6, с.441];

b3 - ширина внутреннего звена цепи, b3 = 15,88 мм [30, с.441].

Следовательно:

,Н/мм2,

Так как 33,2 35 условие выполняется, следовательно, цепь пригодна.

Определяем предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви по формуле (2.32):

, Н, (2.32)

где Кf - коэффициент провисания;

Кf = 3 для передач под углом к горизонтали до 40є;

q - Масса 1 м цепи, кг / м;

a - межосевое расстояние, м;

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

Fo = 3 · 2,6 · 1,016 · 9,81 = 77,74 Н

Сила натяжения цепи от центробежных сил по формуле (2.33):

Н, (2.33)

,Н,

Прочность цепи определяется условием: ,

где S - расчетный коэффициент запаса прочности для роликовых цепей;

[S] = 8,3 - допустимый коэффициент запаса прочности [30, табл. 5.9.] по формуле (2.34).

, (2.34)

где КД - коэффициент, учитывающий равномерность нагрузки.

КД = 1,2…1,5

Принимаем КД = 1,4

S = 23,45 [S] = 8,3

23,458,3 - условие прочности выполняется.

Сила давления цепи на вал по формуле (2.35):

, (2.35)

где kВ = 1,15 коэффициент нагрузки вала, зависящий от положения передачи [30, табл. 5.7].

= ,Н,

2.1.6 Ориентировочный расчет и конструирование приводного вала

исполнительной машины

На рисунке 2.2 изображен приводной вал исполнительной машины.

Рисунок 2.2 - Приводной вал

Диаметр выходных концов вала под звездочку по формуле (2.36):

, (2.36)

где Т - вращающий момент на звездочке;

[ф]к - допускаемое напряжение на кручение.

Для изготовления вала выбираем сталь 45, тогда [ф]к = 20-25 МПа для концевых участков вала [11, с. 173].

Принимаем [ф]к = 20 МПа.

Подставляем значения в формулу:

d3 ,мм,

По ГОСТ 6636-69 берем стандартное значение вала d3= 36 ,мм.

D вала под подшипник:,

,мм,

Принимаем d2 = 40 ,мм.

Диаметр вала с учетом буртика для подшипника:

,мм,

Принимаем d3 = 45 ,мм.

2.1.7 Выбор подшипников и подшипниковых корпусов узлов приводного вала

В узле осевые силы вала приводного отсутствуют, поэтому предварительно выбираем для вала подшипник № 210 шариковый радиальный однорядный, для которого:

d = 50 ,мм;

D = 90 ,мм;

B = 20 ,мм;

Cr = 35,1 кН ГОСТ 8338-75.

В соответствии с полученными подшипниками выбираем торцевые крышки, для уплотнений, с отверстиями ГОСТ 18512-73 по наружному посадочному диаметру подшипника и отверстием по наружному диаметру вала и корпус ШМ 90 - 2 ГОСТ 13218.1 - 80.

2.1.8 Проверка долговечности предварительно выбранных подшипников

Выполняем расчетную схему вала, рисунок 2.3:

Рисунок 2.3 - Расчетная схема вала

Определяем силы, действующие в зацеплении.

Окружная сила на звездочках по формуле (2.37):

FtA= FtГ = Fоп · cos 30є, (2.37)

FtA = FtГ = 2820 · 0,866 = 2442 ,H,

FtA = FtГ = 2442 ,Н,

Радиальная сила на звездочках от действия цепи по формуле (2.38):

FrA= FrГ =Fоп · sin 30є, (2.38)

FrA = FrГ = 2820 · 0,5 = 1410 ,H,

FrA = FrГ = 1410 ,Н,

Определяем реакции опор.

Вертикальная плоскость. Конструкция приводного вала является симметричной, при этом на обе звездочки действуют одинаковые нагрузки, поэтому реакции можно определить по формуле (2.39):

RБВ = RВВ = ,Н, (2.39)

RБВ = RВВ =

Горизонтальная плоскость по формуле (2.40):

RБГ =RВГ = (2.40)

RБГ = RВГ =

Определяем суммарные опорные реакции по формуле (2.41):

(2.41)

,Н,

=,Н,

Проверка:

Вертикальная плоскость:

RБВ + RВВ - FrA - FrГ = 1410 + 1410 - 1410 - 1410 = 0

Сумма сил в вертикальной плоскости равна нулю.

Горизонтальная плоскость:

RБГ + RВГ - FtA - FtГ = 2442 + 2442 - 2442 - 2442 = 0

Сумма сил в горизонтальной плоскости равна нулю.

В соответствии с условиями работы подшипников принимаем рабочие коэффициенты:

Кк = 1,0 - вращается внутреннее кольцо;

Кб = 1,5 - возможные кратковременные нагрузки до 150 %;

Кт = 1,0 - рабочая температура ? 100єС.

В конструкции отсутствует осевая нагрузка, значит Ra=0. Для шарикового радиального подшипника принимаем [1, с. 273] х=1,0; Y=0.

Определяем эквивалентную нагрузку по формуле (2.42):

RЕ = X · Kк· R · Kб · Kт , (2.42)

RЕ = 1,0 · 1,0 · 2820 · 1,5 · 1 = 4230 ,Н,

Определяем расчетную долговечность подшипников по формуле (2.43):

Lh = (2.43)

Lh= ,час,

Обычно в различных приводах желаемая долговечность составляет до 36000 час, поэтому полученное значение можно считать достаточным.

2.1.9 Уточненный расчет приводного вала

Строим эпюры изгибающих моментов, рисунок 2.4.

Вертикальная плоскость:

сечение А: МВ=0

сечение Б: МВ=FrA· 80 · 10-3=1410 · 0,08 =113 ,Н·м,

сечение В: МВ=FrГ· 80 · 10-3=1410 · 0,08 =113 ,Н·м,

сечение Г: МВ=0

Горизонтальная плоскость:

сечение А: Мг = 0

сечение Б: Мг = FtA· 80 · 10-3=2442 · 0,08 = 195 ,Н·м,

сечение В: Мг = FtГ· 80 · 10-3=2442 · 0,08 = 195 ,Н·м,

сечение Г: Мг = 0

Кроме того, на вал действует вращающий момент Тц = 182,3 ,Н·м,

Рисунок 2.4 - Эпюры изгибающих моментов

Опасным сечением вала являются сечения у торцов подшипников, где концентратором напряжений являются канавка с галтелью и посадка внутреннего кольца с натягом.

В соответствии с расчетами: момент в вертикальной плоскости МВ=113, Н·м, момент в горизонтальной плоскости МГ =195,Н·м.

Определяем суммарный изгибающий момент по формуле (2.44):

, (2.44)

,Н·м,

Определяем нормальные напряжения в сечении А - А

Напряжения изгиба по формуле (2.45):

, (2.45)

,МПа,

Напряжения кручения по формуле (2.46):

, (2.46)

,МПа,

При нулевом цикле изменения касательных напряжений имеем по формуле (2.47):

фа = ф m = ф к /2 ,МПа, (2.47)

фа = ф m = 6,56 / 2 = 3,28 ,МПа,

Определяем расчетные коэффициенты:

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала по нормальным и касательным напряжениям по формулам (2.48, 2.49):

(2.48)

(2.49)

где - предел выносливости на кручение;

- предел выносливости на изгиб.

= ,МПа,

= ,МПа,

Для стали 45 = 315 ,МПа,

= 0,58 · 315 = 183 ,МПа,

Находим по нормальным и касательным напряжениям коэффициенты запаса прочности по формулам (2.50; 2.51):

(2.50)

(2.51)

=

=

Расчетный коэффициент прочности запаса по формуле (2.52):

, (2.52)

=

Условие прочности, где допускаемый коэффициент прочности запаса. Так как 4,7 2,1, условие прочности выполняется. Прочность опасного сечения вала обеспечена.

2.1.10 Подбор муфт

В механизме привода используется одна соединительная муфта - для соединения вала электродвигателя с валом редуктора. В качестве муфты выбираем втулочно-пальцевую упругую муфту по ГОСТ 21425-93 [30, с.423].

Муфта втулочно-пальцевая упругая 710-48 ГОСТ 21425-93.

Определяем расчетный момент муфты по формуле (2.53):

Мр = К · Мном., (2.53)

где К - коэффициент, учитывающий эксплуатационные условия;

К = 2 - 2,5 для реверсивных приводов.

Принимаем К = 2,5.

Мр = 2,5 · 19,97 = 49,9 ,Н·м,

Мном.= Мэ.д. = 19,97 ,Н·м.

Выбираем муфту с моментом М = 250 Н·м, так как эта муфта включает в себя диаметр 40 - входной конец вала редуктора.

28 - диаметр вала электродвигателя 4АМ100S4У3.

Муфта упругая втулочно-пальцевая 250 - 28 - 1; 40 - 2, 2 У3 ГОСТ 21424 - 93.

2.1.11 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

Геометрические размеры шпонок выбираем в зависимости от диаметра вала и затем проверяем по условию прочности на смятие. Проверке подлежат шпоночные соединения звездочки с валом.

Для вала диаметром d=45 мм по ГОСТ 23360-78 выбираем призматическую шпонку поперечным сечением b · h = 14 · 9 мм, t1= 5,5 мм.

Принимаем шпонку со скругленными торцами общей длиной lp = 40 мм. Допускаемое напряжение сжатия для неподвижного соединения принимаем [у]см= 110 МПа [30, с.450].

Условие прочности на смятие по формуле (2.54):

, (2.54)

усм=,МПа,

усм= 68,43 МПа < [у]сж= 110 ,МПа,

т.е. прочность шпоночного соединения обеспечена.

2.2 Разработка гидропривода поворота бурильной машины для вскрытия летки

2.2.1 Анализ работы гидропривода

Разработать гидропривод поворота бурильной машины.

Исходные параметры:

Вид механизма: поворотная платформа.

Тип оборудования: модульная машина.

Тип гидродвигателя: движение поступательное.

Регулирования способ: на выходе дроссельное.

Наибольший крутящий момент: МКР = 640 (Н·м)

Скоростные параметры:

Угол поворота, в град. - L900.

Время рычага поворота, t = 5 сек.

Выбор и расчет исполнительного гидродвигателя

Нахождение скоростных и нагрузочных параметров гидродвигателя

Определяем максимальное усилие, в соответствии с рекомендациями по формуле (2.55):

, (2.55)

где ;

Определяем скорость движения по формуле (2.56):

(2.56)

где t - время поворота рычага, с.

= ,м/с,

Определение геометрических параметров и выбор гидродвигателя

Так как рабочий орган ГД совершает поступательное движение, то в качестве его принимаем гидроцилиндр (ГЦ) с односторонним штоком двухстороннего действия, поршневой шарнирно закрепленный с обоих концов.

Диаметр поршня гидроцилиндра определяется по формуле по формуле (2.57):

(2.57)

где и - давление соответственно в полостях напорной и сливной

гидроцилиндра;

- с учетом выбранной конструкции ГЦ (с односторонним штоком) принимаются коэффициенты.

Принимаем МПа, отсюда: МПа;

= 0,6 МПа,

По значению D из справочника [3] берется гидроцилиндр стандартный, у которого поршня диаметр Dст. > D

Dст. = 56 мм,

Диаметр штока

По справочнику [3] берем значение стандартное, большее ближайшее к расчетному: dст. = 40 мм.

Определяем максимальный ход штока по формуле (2.58):

(2.58)

=

Выбираем типовой ГЦ:

Гидроцилиндр 7.1.2-56х40х100.УХЛ4.ОСТ2 Г25-1-86

7 - с односторонним штоком тип гидроцилиндра на рном=6,3МПа, 1- уплотнение кольцами поршневыми, 2 - без торможения, 56 - поршня диаметр, мм, 40 - штока диаметр, мм, 100 - штока ход, мм, УХЛ4 - исполнение климатическое.

Составление схемы принципиальной гидропривода начнем от гидроцилиндра, наносим гидроцилиндр на схему, далее на гидролинии устанавливаем направляющие и регулирующие гидроаппараты в соответствии с способом регулирования скорости и циклограммой работы привода. После объединяем сливную, напорную и дренажную линии отдельных участков схемы. Крайним этапом приходится на изображение гидросхемы насоса (Н), нанесение фильтра (Ф), предохранительного клапана (КП), обратного клапана (КО), дросселя (Д).

Окончательно определяется схема установки насосной после выбора ее модели. Нужно предусмотреть разгрузку в положении «стоп» насоса, что достигается выбором нужной схемы реверсивного распределителя, рисунок 2.5.

Схема работы гидропривода

Вкл: эм. 1

Подвод.

Вкл:эм. 2

Отвод.

все ЭМ выкл.

Стоп.

Рисунок 2.5 - Схема гидравлическая

Выбор и расчет насосной установки

Выбор установки насосной производится исходя из необходимого расхода давления и жидкости в гидроприводе.

Для гц с штоком односторонним по формулам (2.59, 2.60):

, (2.59)

,

где , - расходы максимальные по жидкости соответственно при открытии и затворе шибера;

- площади стандартного гидроцилиндра эффективные, соответственно в штоковой и поршневой полостях;

- максимальная скорость штока гидроцилиндра, м/с;

. м/с

(2.60)

Определяем расходы жидкости максимальные:

м3/с, 3л/мин,

м3/с, 1,4л/мин,

Выбираем наибольшее из полученных значений.

Номинальная подача насоса должна превышать : л/мин

По справочнику [3] выбираем насос и насосную установку.

Насос пластинчатый однопоточный, нерегулируемый

НПл8/6,3;, Qн = 5,8 л/мин

Выбираем насосную установку тип Г48 - 8:

АКП 48-82 1Г49-31УХЛ

А - Наличие теплообменника;

К - с кожухом;

П - расположение правое агрегата насосного;

48-8 - Тип установки насосной по классификации машиностроения;

2 - Емкость гидробака;

НПл8/6,3 - Тип насоса;

4А90L6 - Эл. Двигатель N = 1,5 кВт, n = 1500 об/мин;

1Г49-31 - Тип насосного агрегата;

УХЛ - Условия климатические.

Выбор и расчет трубопроводов и гидроаппаратуры

Выбираем гидроаппаратуры

Для выбора параметров гидроаппаратуры является величина рабочего давления и расхода жидкости в той линии, где находится аппарат. Номинальные значения давления и расхода- большие ближайшие к расчетным значениям. Полученные аппараты обязаны соответствовать модульному способу монтажа. Производим выбор аппаратуры из справочника [3]. При направляющей аппаратуре предпочтение будет у распределителям типа В, отличающимся металлоёмкостью и меньшими габаритами.

- реверсивный распределитель;

л/мин (2,67 ·10-4 м3/с) ; МПа; МПа

ВЕ6,14,31/ОФ,В220-50Н, ГОСТ 24679 -81,

где В - золотниковый гидрораспределитель;

Е - электрогидравлическое управление;

6 - диаметр прохода условного, мм;

14 - по схеме 14 [3] исполнение;

31 - конструкции номер;

ОФ - с фиксатором и без возврата пружинного;

В220-50 - вид тока, В - переменный, напряжение 220В, частота50Гц;

Н - для ручного переключения наличие кнопки.

Ф - напорный фильтр;

(2,67 ·10-4 м3/с); МПа; МПа

16-80-1 ГОСТ 21329-75,

где 16 - пропускная способность номинальная, л/мин;

80 - тонкость фильтрации номинальная, мкм;

1 - исполнение по конструкции.

ПК - клапан предохранительный;

(2,67·10-4 м3/с);

МПа;

МПа;

КПМ6/3-2пТУ2- 053-1441-79,

где КП - предохранительный клапан;

М - монтаж модульный;

6 - диаметр прохода условного, мм;

3 - по давлению исполнение 32 МПа;

2 - по давлению исполнение настройки 1,2…6,3 МПа.

КО - обратный клапан;

л/мин (2,08 · 10-4 м3/с);

МПа;

МПа;

КОМ 6/3 по ТУ2-053-1400-78,

где КО - обратный клапан;

М - монтаж модульный;

6 - условного прохода диаметр, мм;

3 - по давлению исполнение 32 МПа;

Д - дроссель;

л/мин (2,08 ·10-4 м3/с); МПа;

ДКМ.6/3А.ТУ2-053-1397-78,

где ДК - дроссель с обратным клапаном;

М - монтаж модульный;

6 - условного прохода диаметр, мм;

3 - по давлению исполнение 32 МПа;

А - установлен клапан в линии А.

ТО - теплообменник;

л/мин (5,83 ·10-4 м3/с);

МПа;

МПа

где Г44 - 2 теплообменник;

3 - условный проход 12 мм.

Выбор и расчет трубопроводов

Внутренний диаметр трубопровода определяется по формуле (2.61):

(2.61)

- максимальный в трубопроводе расход жидкости, м3/с;

- рекомендуемая в трубопроводе скорость течения, м/с.

Толщина стенки трубопровода максимально допускаемая по формуле (2.62):

(2.62)

- давление жидкости в трубопроводе максимальное;

- предел прочности на растяжение материала трубопровода

;

- принимаем коэффициент безопасности,

Производим расчёт для каждого участка и трубопроводы разбиваем на участки.

Трубы напорные

Участки 1-2, 3-4; л/мин ( м3/с), м/с

м ,6,2,

Выбираем стандартное ближайшее большее значение [3] трубы:

8х0,6 по ГОСТ 8734-75.

Диаметр внутренний мм.

Производим проверку условия :

мм

0,6 мм > 0,28м

Условие сохраняется.

Трубы напорно-сливные

Участок 5-6; л/мин ( м3/с) , м/с

,м, (5,6мм)

Выбираем стандартное значение ближайшее большее [3] трубы:

8х0,6 по ГОСТ 8734-75.

Диаметр внутренний мм.

Производим проверку условия :

,мм,

0,6 мм > 0,28мм

Условие сохраняется.

Участок 7-8 ; л/мин ( м3/с) , м/с

,м, (3,9мм),

Выбираем стандартное значение ближайшее большее [3] трубы: 6х0,6 по ГОСТ 8734-75.

Диаметр внутренний диаметр мм.

Производим проверку условия:

,мм,

0,6 мм > 0,19 мм

Условие выполняется.

Сливные трубы

Участок 9-10, 11-12; л/мин ( м3/с) , м/с

,м, (5,6мм)

Выбираем стандартное значение ближайшее большее [3] трубы:

8х0,6 по ГОСТ 8734-75.

Диаметр внутренний ,мм.

Производим проверку условия :

,мм,

0,6 мм > 0,036 мм

Условие выполняется.

Участок 13-14; л/мин ( м3/с) , м/с

,м, (7,8 мм)

Выбираем стандартное значение ближайшее большее [3] трубы: по ГОСТ 8734-75. 10х0,6

Диаметр внутренний ,мм.

Производим проверку условия :

,мм,

0,6 мм > 0,047 мм

Условие сохраняется.

Используем соединения с развальцовкой для соединений трубопроводов. Трубы выбраны, для данных соединений из числа рекомендованных.

Находим потери давления

Производим расчет потерь давления для выдвижения штока гидроцилиндра, как для главного движения привода поворота бурильной машины или быстрого подвода (БП).

Находим потери давления в аппаратах

В гидроаппаратах потери давления определяются по формуле (2.63).

(2.63)

где - настройки аппарата или давление открывания, МПа;

В и А - коэффициенты потерь давления в аппарате аппроксимации экспериментальной зависимости от расхода жидкости через него;

- расход жидкости на данном этапе цикла через аппарат, м3/с.

Величинадля обратных клапанов находится в справочнике [3], а для переливных, напорных и редукционных клапанов выбирается при расчете насосной установки и гидродвигателя. Для фильтров, распределителей и дросселей

Определяются коэффициенты В и А по формулам (2.64, 2.65):

, МПа·с/м3; (2.64)

, МПа·с2/м6, (2.65)

где - номинальный расход аппарата, м3/с;

- потери давления в аппарате при номинальном расходе, МПа.

Величинадля гидроаппаратов стандартных находится в справочнике [3] в таблицах основных параметров.

Фильтр Ф: л/мин (2,67 ·10-4 м3/с); МПа

Напор: л/мин (9,7 ·10-5 м3/с):

Клапан обратный КО: л/мин (2,08 ·10-4 м3/с);

МПа; МПа

Напор: л/мин (4,9 ·10-5 м3/с):

Распределитель PP: л/мин (2,67 ·10-4 м3/с);

МПа

МПа · с/м3

МПа · с2/м6

Напор: л/мин (4,9 ·10-5 м3/с):

,МПа,

Слив: л/мин (2,4 ·10-5 м3/с):

Д - дроссель: л/мин (2,08 ·10-4 м3/с); МПа;

МПа · с/м3,

7 МПа · с2/м6,

Слив: л/мин (2,4 ·10-5 м3/с):

ТО - теплообменник: л/мин (5,83 ·10-4 м3/с); ,МПа;

МПа · с/м3,

МПа · с2/м6,

Слив: л/мин (2,4 ·10-5 м3/с):

,МПа,

Расчет потерь давления в гидроаппаратах сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - В гидроаппаратах потери давления

Линия

Наименование аппарата

Дpо

А

В

Qmax

Дpг а

МПа

МПа·с/м3

МПа·с2/м6

м3/с

МПа

Напор

Фильтр Ф

 

187,5

703125,0

0,000097

0,0248

Клапан обратный КО

0,1

192,0

921600,0

0,000049

0,1116

Гидрораспределитель РР

 

412,5

1546875,0

0,000049

0,0239

Слив

Гидрораспределитель РР

 

412,5

1546875,0

0,000024

0,0108

Дроссель Д

 

360,0

1728000,0

0,000024

0,0096

Теплообменник ТО

 

274,3

470204,1

0,000024

0,0069

Напорная линия: = 0,1604 МПа

Сливная линия: = 0,0273 МПа

Находим потери давления в трубопроводах

Потери давления по длине

Для каждого трубопровода прежде всего определяется число Рейнольдса (Rе) по формуле (2.66).

, (2.66)

где - скорость фактическая движения жидкости в трубопроводе;

- коэффициент вязкости жидкости, кинематический.

Далее сравниваем число с Rекр, если Re < Rекр, то течения режим ламинарный.

Для круглых гладких труб и для рукавов Rекр =1600, для отверстий в корпусе гидроблока управления Rекр=2300.

При нахождении потерь давления трубопроводы разбиваются на участки, имея одинаковый расход жидкости и диаметр.

Потери давления на вязкое трение по формуле (2.67):

(2.67)

- плотность рабочей жидкости, кг/м3;

- гидравлического трения на i-м участке коэффициент;

- число участков.

Для цилиндрических гладких трубопроводов коэффициентнаходится по формулам:

-- при ламинарном режиме

-- при турбулентном режиме

где - число Рейнольдса на i-м участке.

Рабочая жидкость И-20А ГОСТ 20799-75 [3]:

рабочей жидкости плотность: = 880 кг/м3;

коэффициент вязкости кинематический: = 19 · 10-6 м2/с.

Участок 1-2

Режим ламинарного течения.

,Па,

(0,0031 МПа)

Расчет для остальных участков трубопровода производим аналогично.

Расчеты сводим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 - По длине потери давления

Линия

Qmax,

Участок

dcт,

fcт,

U

Rei

лi

L

Дрl

м3/с

м

м2

м/с

м

МПа

Напор

0,000097

1-2

0,0068

0,000036

2,67

955,9

0,0670

0,1

0,0031

0,000049

3-4

0,0068

0,000036

1,35

482,9

0,1325

0,1

0,0016

0,000049

5-6

0,0068

0,000036

1,35

482,9

0,1325

5,2

0,0812

Слив

0,000024

7-8

0,0048

0,000018

1,33

335,1

0,1910

5,9

0,1817

0,000024

9-10

0,0068

0,000036

0,66

236,5

0,2706

0,2

0,0015

0,000024

11-12

0,0068

0,000036

0,66

236,5

0,2706

0,2

0,0015

Линия напорная: = 0,0858 МПа

Линия сливная: = 0,1848 МПа

Потери давления местные

Местные потери давленияскладываются из потерь в различных местных сопротивленияхи определяются по формуле (2.68):

(2.68)

- коэффициент j-го местного сопротивления;

- площадь внутреннего сечения трубопровода перед j-м сопротивлением.

Участок 1-2 - расширение резкое (вход в Фильтр Ду = 10):

(0,003 МПа)

Расчет для остальных участков трубопровода производим аналогично.

Расчеты сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Потери давления местные

Линия

Участок

Qmax,

fстi,

Вид местного сопротивления

Параметр мест. сопротив

Кол-во мест. сопрот

о

Дрмi

м3/с

м2

МПа

Напор

1-2

0,000097

0,000036

Резкое расширение Ф6,8/Ф10 (Фильтр Ф)

d0/d=0,68

1

0,94

0,0030

3-4

0,000097

0,000036

Резкое сужение Ф10/Ф6,8 (Фильтр Ф)

d0/d=0,68

1

0,34

0,0011

3-4

0,000097

0,000028

Резкое сужение Ф6,8/Ф6 (Плита)

d0/d=0,93

1

0,13

0,0007

4-5

0,000097

0,000028

Тройник Ф6

1

0,30

0,0016

5-6

0,000049

0,000028

Расширение резкое Ф6/Ф6,8 (Плита)

d0/d=0,93

1

0,24

0,0003

5-6

0,000049

0,000036

Колено Ф6,8

90 град.

2

1,20

0,0019

5-6

0,000049

0,000036

Вход в емкость Ф6,8

1

2,00

0,0016

Слив

7-8

0,000024

0,000018

Колено Ф4,8

90 град.

2

1,20

0,0019

7-8

0,000024

0,000018

Резкое расширение Ф4,8/Ф6 (Плита)

d0/d=0,76

1

0,71

0,0005

8-9

0,000024

0,000028

Колено Ф6

90 град.

2

1,20

0,0008

9-10

0,000024

0,000028

Резкое расширение Ф6/Ф6,8 (Плита)

d0/d=0,93

1

0,24

0,0001

9-10

0,000024

0,000036

Резкое расширение Ф6,8/Ф12 (ТО)

d0/d=0,57

1

1,24

0,0002

11-12

0,000024

0,000036

Резкое сужение Ф12/Ф6,8 (ТО)

d0/d=0,57

1

0,43

0,0001

Линия напорная: = 0,0101 МПа; Линия сливная: = 0,0036 МПа

По итогам расчетов потерь давления в гидроаппаратах, местных потерь, потерь по длине рассчитываются суммарные потери в сливной и напорной линиях. Результаты расчетов заносим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 - Потери давления суммарные

Линия

, МПа

, МПа

, МПа

, МПа

Н

0,1604

0,0858

0,0101

0,2563

С

0,0273

0,1848

0,0036

0,2157

Уточняем расчет насосной установки по давлению по полученным данным: РН треб < Pн

4,46 < 6,3 МПа. Условие выполняется.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка технологического процесса изготовления звёздочки привода механизма передвижения каретки с использованием станков с ЧПУ

привод резание каретка вал

3.1.1 Описание назначение и конструкции детали

Деталь звездочка представляет собой тело вращения шириной 55 (мм) и с наружным диаметром 181,8 (мм) ,рисунок 3.1. По периферии наружной части звездочки распложены зубья z = 10 для сопряжения с целью. Звездочка имеет центральное отверстие Ш 55 Н9 со шпоночным пазом для передачи вращающего момента. Основными рабочими поверхностями детали, определяющими ее работоспособность, являются внутренний посадочный диаметр и зубчатый венец.

Звездочка является частью цепной передачи и предназначена для передачи тягового усилия от редуктора к приводному валу транспортера. Материал звездочки - конструкционная легированная сталь 18ХГТ сведены в таблицы 3.1, 3.2.

Таблица 3.1 - Механические свойства стали

Марка стали

ув, МПа

уог, МПа

д, %

ш, %

18ХГТ

750

550

13

50

Таблица 3.2 - Состав стали химический

Марка стали

Содержание элементов

С

Cr

Mn

Ni

18ХГТ

0,15 ч 0,21

0,8 ч 1,1

0,7 ч 1

0,03 ч 0,09

При вычерчивании детали необходимо:

указать количество фасок;

обозначить шероховатость в соответствии с действующими стандартами;

чертеж содержит сведения для качественного изготовления детали

Рисунок 3.1 - Звездочка

3.1.2 Технологический контроль чертежа и анализ технологичности конструкции детали

В целом конструкторский чертеж содержит необходимую для проектирования информацию.

Это подтверждается:

изображение детали выполнено в необходимом количестве проекций с необходимыми местными видами и разрезами.

указаны все необходимые для изготовления детали размеры.

указаны все допуски для изготовления и контроля размеров.

указана шероховатость всех поверхностей.

Все элементы конструкции представлены в соответствии с действующими стандартами.

Форма организации

Форма организации - специализированный участок по изготовлению звездочек.

Представим план производственного участка, рисунок 3.3.

3.1.3 Выбор способа изготовления заготовки с целью оптимального способа изготовления заготовки сравним несколько вариантов

Вариант 1 : Заготовка болванка, рисунок 3.2.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рисунок 3.2 - Заготовка болванка

Рисунок 3.3 - План производственного участка

Масса и объем заготовки определяются по формулам (3.1, 3.2):

mз = с · Vз , кг, (3.1)

гдес - удельный вес стали, с = 7,8 ,т/м3;

Vз - объем заготовки, см3.

, ,см3, (3.2)

гдеh - высота заготовки, см.

,см3,

mз = 7,8 · 1700 = 13260 (г) = 13,26 ,кг.

Коэффициент использования заготовки по формуле (3.3):

(3.3)

Где mдет - масса детали, кг.

Вариант 2: Заготовка, полученная методом штамповки в открытом штампе, рисунок 3.4.

Рисунок 3.4 - Заготовка, полученная методом штамповки в открытом штампе

Масса и объем заготовки определяются по формулам (3.4, 3.5):

mзаг = с · Vзаг., кг, (3.4)

Vзаг = V1 + V2 - V3 , см3, (3.5)

,см3,

mзаг = 7,8 · 990 = 7222 г = 7,222 ,кг,

Коэффициент использования металла:

Таким образом, коэффициент использования материала указывает на то, что заготовка, полученная методом горячей штамповки, более выгодна экономически, поэтому ее выбираем в качестве окончательного варианта изготовления заготовки детали.

3.1.4 Выбор маршрута обработки детали

Представим технологический чертёж детали на рисунке 3.5.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рисунок 3.5 - Технологический чертеж детали

Маршрут обработки согласно рисунка 3.5 примет следующий вид:

1 Токарная

1.1 Подрезать торец

1.2 Подрезать торец

1.3 Точить поверхность

1.4 Точить фаску

1.5 Точить отверстие за 2 прохода

1.6 Точить фаску

2 Токарная

2.1 Подрезать торец

2.2 Подрезать торец

2.3 Точить поверхность

2.4 Точить фаску

2.5 Точить фаску

3. Операция протяжная

3.1 Протянуть шпоночный паз

4. Операция зубофрезерная

4.1 Фрезеровать зубья

5 Термообработка

6 Обкатка

3.1.5 Выбор типа производства

Тип производства выбираем в зависимости от коэффициента закрепления операций по формуле (3.6):

(3.6)

где - суммарное число различных операций;

Rя - число явочных рабочих, выполняющих различные операции.

Определяем норму штучного времени с помощью приближенных операций:

,мин,

Находим нужное количество станков по формуле (3.7):

шт. (3.7)

где N - программа выпуска годовая;

Fу - фонд времени годовой;

зоз - коэффициент нормативной загрузки оборудования.

Токарная операция:

Принимаем Р = 1.

Зубофрезерная операция:

Принимаем Р = 2.

Протяжная операция:

Принимаем Р = 1.

Фактический коэффициент загрузки оборудования.

Токарная операция:

Зубофрезерная операция:

Протяжная операция:

Количество операций, выполняемых на одном рабочем месте.

Токарная операция:

Зубофрезерная операция:

Протяжная операция:

Коэффициент загрузки оборудования:

Так как коэффициент загрузки 53, то производство среднесерийное.

Количество деталей по формуле (3.8):

шт, (3.8)

гдеа - периодичность запуска, день.

,шт,

3.1.6 Определение припуска на обработку

Для размера Ш 181,8 припуск определяем расчетно-аналитическим методом, так как данный размер оказывает наибольшее влияние на размеры заготовки расход металла, а для остальных выбираем по таблицам справочника.

При обработке наружных цилиндрических поверхностей величина наименьшего припуска определяется по формуле (3.9):

мм, (3.9)

где  - шероховатость поверхностного дефектного слоя;

Т - глубина поверхностного дефектного слоя;

На рисунке 3.6 изображена Схема расположения припусков и полей допусков

Рисунок 3.6 - Схема расположения припусков и полей допусков

Для расчета использована схема припусков и допусков, находим по формулам (3.10, 3.11).

Rz = 200 мкм;

Т = 300 мкм.

с = скор = ДК · D, мкм, (3.10)

гдеДК - удельная кривизна заготовки, ДК = 1 мкм/1 мм диаметра [5, с.71].

ДК = 1 · 181,8 ? 182 ,мкм,

,мкм, (3.11)

где еб - погрешность базирования, еб = 100 мкм [7, с.85];

ез - погрешность закрепления, ез = 130 мкм.

zmin = 2 · (200 + 300 + 182 + 165) = 1700 ,мкм,

Минимальные размеры детали:

dmin д = dпол - Тд = 181,8 - 1,15 = 180,65 ,мм,

Минимальные размеры заготовки:

dmin з = dmin д + 2 · zmin = 180,65 + 17 = 182,35 ,мм,

Наибольшие размеры:

Детали:

dmax д = dmin + ддет = 180,65 + 1,15 = 181,8 ,мм,

Заготовки:

dmax заг = dmin + дзаг = 182,35 + 3,5 = 185,85 ,мм,

Расчет допусков и припусков приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Расчет допусков и припусков

Размер

Припуск

Допуск

табличный

расчетный

Ш 55 Н9

3,2

3,0

55 - 0,74

3,2

3,0

Ш 100 - 0,87

3,5

3,5

Ш 181,8 - 1,15

4,05

3.1.7 Выбор оборудования

Исходные данные для выбора оборудования:

Вид обработки.

Габаритные размеры детали.

Обработки точность.

Производства тип.

Модели станков и их краткие технические характеристики приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Выбор оборудования

Операция

Оборудование

1. Токарная

Станок токарный с ЧПУ: 16К20Ф3

2. Зубофрезерная

Полуавтомат зубофрезерный 5306К

3. Протяжная

Станок горизонтально-протяжный 7Б55У

3.1.8 Выбор приспособления

Начальные данные:

1. Обработки вид.

2. Базирования схема.

3. Тип привода силового.

4. Производства тип.

Выбор приспособлений выполнен на основании методики изложенной в [14]. Выбранные приспособления и вспомогательные инструменты показаны в таблице 3.5, 3.6.

Таблица 3.5 - Выбор приспособления

Операция

Приспособление

1. Токарная

Токарный 3-х кулачковый патрон самоцентрующийся

2. Зубофрезерная

Оправка для звездочки

3. Протяжная

Втулка установочная

Таблица 3.6 - Вспомогательный инструмент

Операция

Вспомогательный инструмент

1. Токарная

Державки для резцов

2. Зубофрезерная

Оправка для фрезы

3. Протяжная

Втулка опорная

3.1.9 Выбор инструментов режущих

Начальные данные для выбора инструмента:

Модель станка (габаритные размеры рабочей зоны).

Точность обработки.

Шероховатость поверхности.

Тип производства.

Выбор инструмента выполнен на основании методики изложенной в [14]. Наименование инструмента и их краткие технические характеристики приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Режущий инструмент

Операция

Режущий инструмент

1. Токарная

Резец токарный подрезной Т15К6 ГОСТ 18880-73

Резец токарный проходной упорный Т15К6 ГОСТ 18879-73

Токарный расточной резец Т15К6 ц = 45°, ГОСТ 18882-73

Фасонный резец Т15К6

2. Зубофрезерная

Фреза червячная Р6М5 ГОСТ 9324-79

3. Протяжная

Протяжка шпоночная ХВГ ГОСТ 4863-73

3.1.10 Выбор средств измерения и контроля размеров

Организационно-технические формы контроля:

1. Контроль сплошной (высокая точность отдельных элементов конструкции детали, низкая технологичность обработки).

2. Контроль пассивный, после обработки (высокая техническая сложность активного контроля).

3. Контроль выполняется вручную.

4. Контроль выполняется в основном универсальными средствами измерения.

5. Контроль предусмотрен как на станочных операциях, так и на отдельных приёмочных операциях.

Начальные данные для контроля и выбора средств измерения:

1. Форма поверхности контролируемой.

2. Тип размера, контролируемого (вал, отверстие).

3. Точность размера, контролируемого.

4. Производства тип.

Выбор контроля и средств измерения выполнен по метрологическим характеристикам, с учетом исходных данных и организационно-технических форм контроля на основании методики изложенной в [8]. Средства контроля и измерения и их основные метрологические характеристики приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8 - Средства контроля и измерения

Размер

Инструмент измерительный

Ш 181,8 - 1,15

Штангенциркуль ШЦ 2-250-0,1

10 ± 0,18

30 - 0,52

55 - 0,74

Ш 100 - 0,87

Штангенциркуль ШЦ 1-125-0,1

2 х 45°

Шаблон фасонный < 45°

< 15°

Угломер универсальный УСМ-180

Профиль шпоночной канавки и размеры:

16Н9

593 + 0,2

Калибр комплексный для шпоночных пазов

Торцевое биение.

Прибор биения мер индикаторный Придел измерений 0,02 мм

3.1.11 Выбор режимов резания

Исходные данные:

Вид обработки.

Конструкция режущего инструмента.

Материал режущей части инструмента.

Обрабатываемый материал.

Обработки точность.

Шероховатость поверхности.

Производства тип.

Модель станка.

Выбор инструмента, режущего выполнен на основании методики, изложенной в [14]. Элементы резания, режимы отражены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 - Элементы резания, режимы

Операция, переход

t, мм

S, мм/об

n, мин-1

v, м/мин

1. Токарная

1.1. Подрезать торец

1,6

0,7

250

120

1.2. Подрезать торец

1,6

0,7

400

87,4

1.3.Точить поверхность

1,75

0,8

400

87,4

1.4.Точить поверхность

2,0

0,05

250

150

1.5.Расточить отверстие предварительно

1,5

0,1

400

80

1.6.Расточить отверстие окончательно

0,2

0,04

1000

100

1.7. Точить фаску

-

0,7

250

90,3

2. Токарная

2.1. Переустановить заготовку

2.2. Подрезать торец

1,6

0,3

250

120

2.3. Подрезать торец

1,6

0,7

400

87,4

2.4. Точить поверхность

2,0

0,05

250

150

2.5. Точить фаску

-

0,7

250

90,2

2.6. Точить фаску

-

0,7

700

88,9

3. Протяжная

vпр, м/мин.

3.1. Протянуть шпоночный паз

4,2

4. Фрезерная

4.1.Фрезеровать зубья звездочки

15

200

3

35

3.1.12 Техническое нормирование операций

Техническое нормирование по формулам (3.12, 3.13):

Тшт-к = tо+tв.+tтех.+tорг.+tп+tп-з , мин, (3.12)

где tо - основное время, рассчитывается как время механического движения.

, (3.13)

где К - количество проходов с этой длиной;

tв. - вспомогательное время, определяется хронометрированием времени вспомогательных приёмов;

tтех. - время технического обслуживания;

tтех.= 8…12%;

tо - универсальные станки tтех.=10…15 сек.- станки с ЧПУ;

tорг. - организационное время;

tорг. =8…12%(tо+tв);

tп - время перерывов;

tп =2%(tо+tв)12 мин. в течении рабочей схемы;

tп-з = 60…80 мин на партию детали;

Норма времени, и её составляющие приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.10 - Техническое нормирование времени

№ операции

tтех.

tорг.

tп

tп-з

Тшт-к

1

2

3

4

5

6

7

8

1 Токарная

0,76

0,2

0,13

0,1

0,6

3,47

1.1 Подрезать торцы

0,41

1.2. Подрезать торец

0,11

1.3. Точить поверхность

0,06

1.4. Точить повер.

0,22

1.5. Точить фаску

0,07

1.6 Расточить отверстие предварительно

0,21

1.7 Расточить отверстие окончательно

0,6

3.1.13 Разработка управляющей программы

На рисунке 3.7. изображена траектория режущих инструментов по движению.

Рисунок 3.7 - Траектория режущих инструментов по движению

Карта режущих инструментов по перемещению представлена в таблице 3.11.

Таблица 3.11 - Карта режущих инструментов по перемещению

Адрес

№ участка, траектория, величина, знак перемещения

Т101

1

2

х-47

3

4

х-25

5

z-30

z+15

z+15

6

x+72

T102

1

2

x-50

3

z-18

4

x+40.9

5

z-12

z-18

z-35

6

x+9.1

7

z+65

T103

1

2

x-8

3

x-13

4

x+21

5

z-30

z+30

T104

1

x-73

2

3

4

x-2

5

z-12

z-60

z+60

6

x+3

7

8

x-3

9

10


Подобные документы

  • Расчёт и проектирование привода шлифовальной головки. Предварительный выбор подшипников и корпусов подшипниковых узлов приводного вала. Проверка долговечности подшипников. Разработка технологического процесса шпиндельного вала. Выбор режущего инструмента.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 27.10.2017

  • Устройство, назначение и принцип действия дисковых ножниц с кромкокрошителем. Предварительный выбор подшипников и корпусов подшипниковых узлов приводного вала. Определение потерь давления в аппаратуре и трубопроводах. Выбор метода изготовления заготовки.

    дипломная работа [725,6 K], добавлен 20.03.2017

  • Конструирование приводного вала. Разработка принципиальной схемы гидропривода. Насос и его характеристики. Проектирование пальцевой модульной фрезы. Техническое нормирование операций. Анализ технологичности детали. Выбор заготовки, расчет режимов резания.

    дипломная работа [1,4 M], добавлен 20.03.2017

  • Разработка кинематической схемы привода. Ознакомление с процессом предварительного выбора подшипников и корпусов подшипниковых узлов приводного вала. Расчёт и конструирование протяжки. Анализ технологичности детали. Определение типа производства.

    дипломная работа [333,8 K], добавлен 22.03.2018

  • Анализ технологичности конструкции корпуса каретки. Определение типа производства. Выбор способа получения заготовки. Разработка варианта технологического маршрута по минимуму затрат. Расчет припусков и режимов резания. Проектирование механического цеха.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 10.01.2014

  • Характеристика узла машины. Данные для проектирования вала-шестерни. Выбор заготовки и разработка технологического процесса изготовления детали. Выбор оборудования и разработка технологического маршрута. Расчёт режимов резания и нормирование операций.

    курсовая работа [395,3 K], добавлен 20.08.2010

  • Проектирование привода пеноснимателя флотационной машины. Подсчет гидропривода регулятора пульпы. Определение потерь давления в аппаратах и трубопроводах. Пробный расчет подшипников. Разработка процесса изготовления червячного вала с применением станков.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 22.03.2018

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.