Модернизация механизма подъема груза для лебедки-подъемника

Размещено на http://www.allbest.ru/

61

[Введите текст]

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. AНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦEЛЬ И ЗАДАЧИ

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Проектный расчет

2.1.1 Подбор каната

2.1.2 Расчет параметров барабана

2.1.3 Подбор электрического двигателя

2.1.4 Расчет редуктора для лебедки

2.1.5 Расчет исполнительного тормоза

2.2 Проверочный расчет

2.2.1 Проверка электродвигателя на время разгона

2.2.2 Проверка электродвигателя на нагрев

2.3 Расчеты отдельных единиц механизма

2.3.1 Барабан

2.3.2 Расчет оси канатного барабана

2.3.3 Реакции опор

2.3.4 Выбор подшипников

2.3.5 Выбор метода крепления каната к барабану

2.3.6 Расчет муфты для соединения двигателя с редуктором

2.4 Разработка гидравлического привода затвора бункера

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка технологического процесса для изготовления полумуфты

3.2 Выбор плана по изготовлению и сборке муфты

3.3 Производим расчет припусков и допусков

3.4 Выбор режущих инструментов и средств измерения

3.5 Выбор режимов резания

3.6 Уточненное нормирование времени операции

3.7 Расчет и проектирование спирального сверла

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



ВВЕДЕНИЕ

Машиностроение отличается от других отраслей хозяйства, потому что его производственные процессы выполняют машины. Технический уровень хозяйства определяется уровнем машиностроения.

Новейшее металлургическое производство с полным циклом должно включать все основные металлургические циклы: доменный, сталеплавильный и прокатный. Итоговая продукция выходит в виде проката (труб и профилей специализированного предназначения), и конечно полуфабрикатов, например: стальных слитков или заготовок твердого чугуна. Заготовки отправляются на заводы, без полного цикла.

Главные цеха металлургического производства такие как: прокатные и трубопрокатные, сталеплавильные и доменные. В состав почти всех предприятий входят: агломерационный цех, дробильно-сортировочный, коксохимический и цех изготовления окатышей, имеющих отношение к главным цехам, но выступающих, как подсобные. Их мощность складывается из производительности главных доменных цехов. Есть конечно и металлургические предприятия, обогатительное хозяйство которых, предназначено для обогащения руды, и частично по добыванию руды.

При разработке конструкций механизмов и машин задача состоит в создании узлов, отвечающих потребностям промышленности и обладающих высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями.

В связи с увеличением роста производства и возросшими требованиями к качеству изготовляемой продукции предприятия, нам необходимо уменьшить простои участка отсева коксовой мелочи. Предлагается модернизация механизма подъема груза для лебедки-подъемника, это позволит непрерывное перемещение скиповой тележки, и сократит время простоя участка, время на его обслуживание, что повлияет на производительность доменной печи в целом.



1. AНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦEЛЬ И ЗАДАЧИ

Производство чугуна состоит из двух основных этапов: подготовки шихтовых материалов к доменной плавке и собственно выплавки в доменном цехе.

Современный доменный цех включает в себя несколько печей, отделение приемных бункеров, систему подачи шихты к загрузочному устройству печи, литейный двор, воздухонагреватели с воздухопроводами, систему газоочистки, отделение разливки чугуна, склад холодного чугуна, системы грануляции шлака, а также отделения приготовления огнеупорных масс и ремонта чугуновозных ковшей и воздуходувную станцию.

С грохота крупная фракция кокса 25…40 мм попадает в коксовую весовую воронку, имеющую затвор. После набора заданной массы кокса в весовую воронку привод грохота автоматически останавливается в соответствии с программой загрузки доменной печи по команде с пульта автоматической системы загрузки, открывается затвор, и кокс под действием собственного веса высыпается в скиповую тележку подъемника.

Лебедка подъемника коксовой мелочи включается автоматически в зависимости от количества коксовой мелочи в бункере или по заданному интервалу времени. Коксовая мелочь высыпается из скипа при его опрокидывании на разгрузочных кривых в верхней части путей подъемника, в верхний бункер.

При поломке или техобслуживании оборудования участка, коксовая мелочь, после заполнения верхнего бункера, начинает поступать в доменную печь, тем самым ухудшая ход плавки доменной печи. Это в свою очередь снижает производительность и качество выпускаемого чугуна. Производительность и качество чугуна сказывается на последующих переделах, что влечет за собой потери производства стали и увеличение затрат на поддержание оборудования.

В нашей ВКР рассматриваем скиповый подъемник участка отсева коксовой мелочи. Нарушение работы этого участка приводит к попаданию фракций кокса в печь, вследствие чего ухудшаются плавильные свойства печи, что влияет на производительность и качество чугуна. Для уменьшения простоев участка предлагается модернизация привода лебедки скипового подъемника. Это позволить уменьшить простои отсева коксовой мелочи и соответственно поднять производительность доменной печи в целом. Так же не маловажно то, что используя современные технологии и оборудование при модернизации в дальнейшем уменьшаются затраты на обслуживание оборудования участка.

На рисунке 1 представлена кинематическая схема скипового подъемника.

Рисунок 1 - Кинематическая схема скипового подъемника

Скиповый подъемник для поднятия коксовой мелочи состоит: станины для перемещения тележки, скиповой тележки, платформы для лебедки подъемника, направляющего барабана, каната, барабана, зубчатой полумуфты, редуктора, втулочно-пальцевой муфты с тормозом и электродвигателя.

Работая над проектом, необходимо решить следующие задачи:

- разработать компоновку привода;

- провести кинематический расчет;

- выбрать электродвигатель;

- выбрать стандартный цилиндрический редуктор;

- рассчитать вал и барабан лебедки;

- произвести расчет вала барабана на прочность;

- произвести расчет подшипников на усталость.

Итогом графической части расчета является разработка общего вида привода.



2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Задание:

Расчет лебедки производим исходя из наших требований, необходимых для модернизации:

вес груза Q, кг 5000;

скорость подъема V, м/с 0,6;

высотa подъема H, м 25;

режим работы тяжелый.

Кинематическую схему применяем стандартную для современных технологий. Так как она самая распространенная.

На рисунке 2 представлена кинематическая схема привода лебедки.

Рисунок 2 - Кинематическая схема: 1 - электродвигатель, 2 - муфта, 3 - тормоз, 4 - редуктор, 5 - муфта, 6 - барабан, 7 - канат, 8 - тележка

В данной схеме используется электрический движитель, который передает свое вращение редуктору, через муфту. Сам барабан принимает движение от редуктора через зубчатую полумуфту. Металлический канат с одной стороны крепится к барабану, а с другой к скиповой тележке.

2.1 Проектный расчет

2.1.1 Расчет каната

Нам нужно рассчитать максимальное усилие, которое будет происходить в сечении каната.

Данное усилие определяем по формуле (1):

(1)

где Q - масса груза, Q = 5000 кг;

an - число ветвей полиспаста, an = 1;

зп - КПД полиспаста. Применяем подшипники качения, зп = 0,97

g = 9,8 м/с2.

Рассчитываем усилие разрыва для каната по формуле (2):

(2)

где Sp - расчетное усилие в сечении каната, Н;

k - коэффициент k = 6,0.

С помощью справочника [3] мы выбрали канат ЛК-Р 6х19 толщиной 24 мм имеющий ГОСТ 2688-80.

Sp =1764 Н/мм2;

P = 314000 Н.

2.1.2 Расчет параметров барабана

Определяем наименьший диаметр по формуле (3):

(3)

где Dб - диаметр барабана, м;

d - диаметр, м;

e - коэффициент. При тяжелом режиме e = 30.

Диаметр барабана и блока округляем в большую сторону до ближайшего, похожего значения по ряду диаметров [2]. Для увеличения срока жизни каната принимаем Dб = 750 мм.

Определение размеров барабана.

Используем барабан с нарезкой, чтобы увеличить долговечность каната.

Число витков находим по формуле (4):

(4)

где H - высота поднимаю груза, м;

an - число ветвей полиспаста;

Dб - диаметр барабана или блок, исходя из замеров диаметра впадин для каната, м.

Расчетное число витков Zр = 11.

Находим длину барабана по формуле (5):

(5)

где lн - длина нарезного участка, м;

lк - длина концевого участка, м;

dк - диаметр каната, м.

Определяем шаг нарезки по формуле (6):

(6)

где t - шаг нарезки, м;

zр - число рабочих витков;

zз - число запасных витков, zз =1,5…2;

zк - число витков для крепления каната, zк = 4.

Нам нужно определить шаг нарезки, для этого воспользуемся таблицей П.3.2 [2] для каната толщина которого 24 мм t = 26 мм.

Исходя из этого длина барабана:

Принимаем длину барабана 650 мм.

Определяем число вращений барабана.

Число вращений барабана для получения заданной скорости при подъеме груза определяем по этой формуле (7):

, (7)

где Vг - скорость подъема груза, м/с;

Dб - диаметр барабана по центру наматываемого каната, м;

an - число ветвей полиспаста.

2.1.3 Подбор электрического двигателя

Максимальная статическая мощность такого двигателя, необходимая для подъема номинального веса груза, определяется по формуле (8):

, (8)

где Q - масса поднимаемого груза, кг;

g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2;

Vг - скорость подъема, м/с;

змех - КПД механизмов.

Для заблаговременных расчетов змех принимаем равным 0,8 [2].

Выбираем ближайший электродвигатель 5МТН 512-8 и номинальную мощность Nдв = 37 кВт, частоты вращении под нагрузками nд = 750 об/мин.

Характеристики:

- Мощность, кВт - 37;

- Скорость вращения вала, об/мин - 750.

На рисунке 3 изображены габаритные и присоединительные размеры электродвигателя.



Рисунок 3 - Габаритные и присоединительные размеры электродвигателя

2.1.4 Расчет редуктора для лебедки

Общее передаточное отношение определяем по формуле (9):

, (9)

где nд - число оборотов двигателя, об/мин;

nб - число оборотов барабана, об/мин.

Расчетный эквивалентный момент на тихоходном валу редуктора.

Расчетный момент на валу редуктора определяем по формуле (10):

, (10)

где - кратность максимального пускового момента электродвигателя;

Sp - расчетное усилие в ветви каната, Н;

змех - КПД всех механизмов от вала двигателя до барабана включительно;

rб - радиус барабана, м;

zк.б - количество канатов наматываемых на барабан. Согласно ТЗ zк.б = 1.

Минимальное межосевое расстояние редуктора.

Т.к. двигатель и барабан находятся с одной стороны от редуктора, то для нормального размещения двигателя и барабана рассчитываем по формуле (11) минимальное требуемое межосевое расстояние редуктора [2]:

, (11)

где Dб - диаметр барабана, м;

B - максимальная ширина двигателя, м. Для 5МТН 512-8 с

B = 0,450 м;

- минимальный зазор между двигателем и барабаном, м. = 0,04 м [2].

Выбор редуктора.

Выбираем редуктор типа Ц2Н-630-40-12М-У1 [4] с передаточным числом 40, межосевым расстоянием 815 мм и допускаемым крутящим моментом на тихоходном валу при ПВ = 100% и реверсивной нагрузке 71000 Нм.

Выбранное передаточное число редуктора по формуле (12) не должно отличатся от заданного больше чем на 15% [2]:

(12)

где uр.т - передаточное число редуктора;

uр - передаточное число для нашего редуктора.

Настоящее число оборотов барабана определяем по формуле (13):

(13)

где nд - обороты, об/мин;

iред - соотношение передач.

Редуктор подходит для наших условий.

2.1.5 Расчет исполнительного тормоза

Тормоз находим исходя из расчетного тормозного момента по формуле (14):

(14)

где Kт = 2 - коэффициент;

Q - масса груза, кг;

rб - радиус барабана, м;

змех - КПД механизмов;

g = 9,8 м/с2.

Выбираем тормозной механизм ТКГ-300 с максимальным моментом 800 Н·м.

подъемник редуктор лебедка барабан

2.2 Проверочный расчет

2.2.1 Проверка электродвигателя на время разгона

Наибольшее время разгона определяем по формуле (15):

, (15)

где дв - угловая скорость двигателя, рад/сек;

Jмех.р - инерция, которая приходится на вал у двигателя при разгоне всех частей механизма, кг · м2;

Мп.ср - среднепусковой момент, Н·м.

Среднепусковой момент двигателя рассчитываем по формуле (16):

(16)

где Шmax - наибольшая кратность пускового момента электродвигателя, для двигателя с короткозамкнутым ротором шmax = 2,9, Шmin = 1,1.

Номинальный момент на валу находим по формуле (17):

, (17)

где Nдв - номинальная мощность, кВт;

nд - число оборотов, об/мин.

Находим статические сопротивления при разгоне механизма, применяемые к валу электродвигателя по формуле (18):

, (18)

где Q - масса поднимаемого груза, кг;

g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2;

rб - радиус барабана, м;

змех - КПД всех механизмов подъемного механизма;

iобщ - передаточное число механизма.

Инерция, которая приходится на вал у двигателя при разгоне всех частей механизма определена с помощью формулы (19):

(19)

где Jвр - инерция, которая приходится на вал у двигателя при увеличении скорости всех частей механизма, кг · м2;

Jпост.р - момент инерции при увеличении скорости, поступательно движущихся частей механизма вместе с грузом, примененный к валу двигателя, кг · м2.

Инерция, которая приходится на вал двигателя при увеличении скорости рассчитывается по формуле (20):

(20)

где Jр.дв - момент инерции ротора двигателя, кг · м2. Jр.дв = 4,2 кг м2;

Jт.ш - момент шкива тормоза, кг · м2;

г - коэффициент, учета инерции вращающихся масс, располагающихся на валах механизма.

Находим момент инерции шкива тормозов по формуле (21):

, (21)

где mтш - масса шкива, кг;

rтш - радиус шкива, м;

отш - коэффициент, учитывающий распределение массы на шкиве, равный отш = 0,6 [3].

Для данного тормоза, масса шкива mтш = 25,4 кг [2].

Момент инерции при увеличении скорости поступательно движущихся частей механизма и груза, применённый к валу двигателя рассчитываем по формуле (22):

, (22)

где mп - масса подвески, кг;

mгр - масса груза, кг;

rб - радиус барабана, м;

змех - КПД всех механизмов;

iобщ - передаточное число механизма.

Отсюда:

Самое большое время разгона:

Данное время разгона удовлетворяет рекомендуемому [2] tр = 1…2 сек.

2.2.2 Проверка электродвигателя на нагрев

Двигатель, который мы выбрали исходя из расчетов, в период подъема номинального груза не должен развивать мощность превышающую номинальную. Номинальная мощность равна 37 кВт. Мощность нашего электродвигателя во время движения 36,75 кВт. Производить проверку двигателя на нагревание не нужно, потому что мощность во время движения не превышает номинальную.

2.3 Расчет отдельных единиц механизма

2.3.1 Барабан

Барабан выполняем из серого чугуна марки (СЧ 24) Напряжения на сжатие усж = 112,8 МПа.

Находим толщину стенки у барабана.

Рассчитываем исходя из условия на сжатие по формуле (23):



, (23)

где t - расстояние между соседними витками для каната, м. t = 0.024 мм; [у]сж = 112,8 МПа.

Исходя из технологичности изготовления барабанов литой конструкции, принимаем толщину стенки равной 20 мм.

Проверку на изгиб производить не нужно, исходя из малой длины барабана.

Рассчитаем болты для крепления зубчатого венца.

Диаметр болта находим по формуле (24):

, (24)

где Fокр - усилие, которое действует на окружности установки болтов, Н;

mб' = 0,75mб - расчетное N болтов;

mб - число примененных болтов;

[] - допускаемое напряжение для среза, МПа.

Найдем усилие, действующее на окружности болтов по формуле (25):

, (25)

где Sр - разрывное усилие каната, Н;

Dб - диаметр барабана, м;

Dокр - диаметр окружности для установки болтов, м.

Рассчитаем диаметр окружности для установки болтов по формуле (26):

Dокр = (1,3…1,4) Dз, м, (26)

где Dз - наружный Ш зубчатого венца, м.

Венец Ц2Н-630-40-12М-У1 Dз = 0,410 м.

Dокр = 1,4 0,410 = 0,588, м,

Принимаем исходя из конструкции деталей Dокр = 0,720 м.

Далее:

Применяем болты М16.

2.3.2 Расчет оси канатного барабана

Ось подвергается напряжениям полученным от веса барабана и усилия в канате, который разматывается с барабана. На массу барабана можем не обращать внимания из-за его маленьких размеров.

На рисунке 4 изображена схема барабана в опасном сечении при нагрузке, по предварительному эскизу.

Усилия на ось от увеличения натяжения троса рассчитываем по формулам (27) и (28):

, (27)

, (28)

где - расчетное усилие в сечении канатного троса, Н;

l4, l5 - расстояние от левой и правой ступицы до точки приложения силы Sр, м.

2.3.3 Рассчитываем реакции опор

Реакции опор определяем по формулам (29) и (30):

, (29)

, (30)

где F1 и F2 - расчетное усилие на ось от натяжки троса, Н;

l1, l2, l3 - расстояния до точек приложения сил, м;

L - расстояние находящееся между опорами, м.

Изгибающие моменты в точках один и точке два найдем по формулам (31) и (32):

, (31)

, (32)

где RA и RB - реакции в опорах, Н;

l1, l3 - расстояния до точек приложения сил, м.

Самая большая нагрузка на ось приходится на ступицу, находящуюся справа (точка 2).

Наименьший диаметр применяемый к оси определяем по формуле (33):

(33)

где М2 - изгибающий момент в точке 2, Нм;

k1, k2- коэффициенты запаса.

Для Стали 45 -1 = 237 106 Па.

Принимаем установочные места подшипников на оси вала диаметром dц = 85 мм, а для крепления ступицы барабана диаметром d = 95 мм.

На рисунке 4 изображена расчетная схема барабана.

На рисунке 5 выполнен эскиз конструкции вала.



Рисунок 4 - Расчетная схема барабана



Рисунок 5 - Эскиз конструкции вала

2.3.4 Выбор подшипников

Для монтажа оси применяем радиальные сферические подшипники, которые имеют возможность само установки, учитывая неточность сборки оси барабана.

Обоймы подшипника, которые установлены на валу в редукторе, вращаются одновременно. Подшипник подбираем исходя из грузоподъемности, которая равна расчетному усилию на барабане вызванного канатом , внешний диаметра под подшипник на вале редуктора D = 180 мм: шариковый подшипник №1317 d = 85 мм, D = 180 мм, B =41 мм, Cr = 97500 Н, C0 = 48500 Н [1, Т2].

Подбираем подшипник для цапфы, учитывая его работоспособность, имеющую переменную нагрузку. Расчетная нагрузка на оси получилась незначительная в сравнении с радиальной, поэтому можно ее не учитывать.

Находим эквивалентную нагрузку по формуле (34):

, (34)



где V - коэффициент вращения, V = 1;

RB - реакция опоры в точке А, H. RB = 26894,3 Н;

Kб, KТ - коэффициенты.

Находим расчетную динамическую грузоподъемность Crp по формуле (35):

(35)

где щ - угловая скорость вала, c-1;

m - показатель, m = 3;

Lh - время службы подшипников, для нашего режима Lh = 5000 ч. [2];

RE - нагрузка, H.

Угловую скорость вала рассчитаем по формуле (36):

, (36)

где n - частота вращения, об/мин;

n = 17,6 об/мин;

р - 3,1415927.

Подбираем подшипник аналогично первому. Применяем его на вале редуктора: радиальный двухрядный шариковый подшипник №1317 Cr = 97,500 Н.

Для подшипника №1317 выбираем стандартный корпус и крышки:

Крышка проходная: 12 - 180х95 ГОСТ 18512-73

Крышка глухая: 22 - 180 ГОСТ 18511-73

Корпус подшипника: УМ 180 ГОСТ 13218.3-80

Время работы подшипника определяем по формуле (37):

L10h = (106 / (573 ? щ)) ? (Cr / RE)m, ч, (37)

где щ - угловая скорость вала, c-1;

m - показатель степени, m = 3;

RE - эквивалентная нагрузка, H;

Cr - допустимая динамическая грузоподъемность подшипника, H.

L10h = (106 / (573 ? 1,84)) ? (97500 / 46216,2)3 =27148,5 ч > 5000,

Проверка пройдена. Подшипник подходит по долговечности.

Проверка прочности соединений типа вал-шпонка.

Шпонки имеют призматическую форму и скругленные торцы. Все размеры, а именно: сечений шпонок, пазов и длины шпонок определяются исходя из ГОСТа 23360- 78.

Применяемый материал для шпонок- сталь 45.

Определяем допустимое напряжение на смятие по формуле (38):

(38)

Допускаемые напряжения смятия используя стальную ступицу.

d=95 мм;

длина = 100 мм;

момент



Условие выполнено.

Уточненный расчет оси барабана.

Рассчитывать коэффициент запаса прочности промежуточного вала в нескольких сечениях нецелесообразно. Достаточно применить данный расчет сечения шпоночной канавки.

Крутящий момент:

Изгибающие моменты:

Моменты сопротивления сечения нетто находим по формулам (39) и (40) (d=95 мм; b= 25 мм; ):

(39)

(40)

Амплитуда номинальных напряжений изгиба определяется по формуле (41):

(41)



Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений находим по формуле (42):

(42)

Коэффициент по нормальным напряжениям:

Рассчитываем коэффициент по касательным напряжениям по формуле (43):

(43)

Конечный результат коэффициента запаса прочности для сечения найдем по формуле (44):

(44)



Конечный результат коэффициента прочности удовлетворяет всем требованиям, а именно рекомендованным требованиям жесткости [n]=2,5…3,0.

2.3.5 Выбор метода крепления каната к барабану

Используем прижимные планки с полукруглыми пазами, чтобы закрепить канат на барабане.

Чтобы прикрепить планку к барабану мы будем использовать болты М16, они подходят нам исходя из расчета [2].

Рассчитаем усилие для натяжения болта перед прижимной планкой по формуле (45):

(45)

где, f = 0,10…0,12;

б - угол обхвата барабана, рад.

Необходимое усилие нажатия планки на канат в месте крепления определяем по формуле (46):

(46)

где k, c - коэффициенты запаса надежности крепления каната, k = 0,85, c = 0,35.

Необходимое число болтов и планок для крепления, ВСт3сп (утек = 230 МПа) по формуле (47):

(47)

где d1 - минимальный Ш болта, мм;

[у]p - допускаемое напряжение растяжения в болте. [у]p = утек / 2,5 = 230 / 2,5 = 92 МПа = Па.

В данном крепление будем использовать четыре болта и две планки, имеющие по два отверстия.

2.3.6 Расчет муфты используемой для соединения двигателя с редуктором

Для соединения двигателя вместе с редуктором, мы должны обратить наше внимание на небольшие размеры барабана, потому соединение, делаем с помощью втулочно-пальцевой муфты. Подбираем данную муфту исходя из соединяемых диаметров и максимального момента электродвигателя с коэффициент запаса 1,5 по формуле (48):

(48)

где k = 1,5;

Шmax - наибольшая кратность пускового момента;

Мдв.н - момент на валу, Н·м.

Мы выбрали МУВП 4000-80-2-70-2-У3 ГОСТ 21424-93, муфта у которой максимальный передаваемы момент 4000 Нм [5].

Эскизная компоновка приводного вала.

Эскиз компоновки узла приводного вала см. рис. 6. Приводной вал барабана скипового подъемника вращается на паре радиальных сферических двухрядных шариковых подшипников. Наружные кольца подшипников установлены в оригинальный корпус, который крепится к станине подъемника болтами.

Первая со стороны оснастки опора - фиксированная. Подшипник одним торцом упирается в разрезное кольцо, которое установлено в опоре барабана, а вторым поджимается через втулку торцовой крышкой.

Вторая опора находится на валу редуктора, стыкуется через зубчатую полумуфту.

На выходных участках вала предусмотрен резьбовой участок с внутренней резьбой.

На рисунке 6 изображена эскизная компоновка приводного вала.

Рисунок 6 - Эскизная компоновка приводного вала

2.4 Разработка гидравлического привода затвора бункера

Задание:

Для работы затвора бункера требуется спроектировать гидропривод затвора для его открытия и закрытия.

- Тип гидродвигателя - гидродвигатель поступательного движения;

- Осевое усилие - 7,9 кН;

- Максимальная скорость - 0,1 м/с;

- Ход штока гидроцилиндра - 0,50 м.

Определение геометрических параметров и выбор гидродвигателя.

В механизме затвора бункера применяем гидроцилиндр с односторонним штоком двухстороннего действия. Исходя из конструктивных особенностей привода ход штока гидроцилиндра S = 0,5 м.

При данном требуемом осевом усилии гидроцилиндра R =7,9 кН, согласно рекомендаций из стандартных давлений в гидравлике по ГОСТ 12445-80 принимаем рабочее давление гидросистемы равное p = 6,3 МПа.

С учетом предварительных потерь: р1 = 2/3 р =2/3 6,3 = 4,2 МПа.

Диаметр поршня D гидроцилиндра найдем по формуле (49)[11]:

, м, (49)

где Rmax - максимальное осевое усилие, Н;

p1 и p2 - давления соответственно в напорной и сливной полостях гидроцилиндра, Па;

Ш1 и Ш2 - коэффициенты зависящие от конструкции гидроцилиндра.

Максимальное осевое усилие Rmax = 7900 Н.

Исходя из конструкции применяемого гидроцилиндра и согласно рекомендаций [11] коэффициенты Ш1 = 0, Ш2 = 0,71.

Давление p1 в напорной линии гидроцилиндра [11] p1 = p = 6,3 МПа.

Противодавление в сливной полости цилиндра, согласно рекомендаций [11], примем p2 = 0,5 МПа.

,м,

В соответствии с ГОСТ 12447-80 диаметр поршня D округляем до ближайшего стандартного значения в большую сторону и принимаем равным Dст = 63 мм.

Проверяем гидроцилиндр на устойчивость работы по таблице(23) основных параметров гидроцилиндров. Данный диаметр D = 63 мм не соответствует длине перемещения l= 500 мм. [2]

Исходя из полученных данных выбираем по [12] гидроцилиндр с односторонним штоком 712-80х40х500 УХЛ4 ОСТ2-Г25-1-86. Характеристики гидроцилиндра сведем в таблицу 1.

Таблица 1 - Характеристики гидроцилиндра 712-80х40х500 УХЛ4 ОСТ2-Г25-1-86

№ п/п	Параметр	Значение
1	Диаметр поршня, мм	80
2	Диаметр штока, мм	40
3	Ход поршня, мм	500
4	Максимальное усилие на штоке толкающее, кН	14,5
5	Максимальное усилие на штоке тянущее, кН	10,9

Составление гидравлической схемы и ее обоснование.

Бункер служит для накопления материала и периодической его выгрузки. Выгрузка происходит за счёт открытия затвора, который находится внизу бункера. Для приведения его в действие используем гидроцилиндр.

В схеме используем гидрораспределитель с разгрузкой рабочих трубопроводов системы при среднем положении, что позволяет беспрепятственно стекать рабочей жидкости из поршневой области гидроцилиндра в бак и соответственно быстрому срабатыванию гидрозамка ГЗ.

Открытие затвора:

Включается электромагнит ЭМ1, золотник РР перемещается влево и включает позицию 2.

НП - Ф - КО - Р(РР)А - ГЗМ - ДР1 - ГЦ(ПП)/ГЦ(ШП) - ДР2 - ГЗМ - В(РР)Т - БАК

Поток рабочей жидкости от насоса подач НП направляется в фильтр Ф, часть жидкости сливается обратно в бак насосной установки через настроенный переливной клапан КП, затем через обратный клапан КО в реверсивный распределитель РР. Далее поток жидкости из реверсивного распределителя РР поступает в гидрозамок ГЗМ и первый дроссель ДР1. После чего она попадет в поршневую полость гидроцилиндра, выходное звено ГЦ будет перемещаться вправо. Жидкость из штоковой полости ГЦ поступит во второй дроссель ДР2 и гидрозамок ГЗМ, затем в распределитель РР, и только потом поступит в бак.

Рисунок 7 - Принципиальная схема привода



Закрытие затвора:

Включается электромагнит ЭМ2, золотник РР перемещается вправо и включает позицию 1.

НП - Ф - КО - Р(РР)В - ГЗМ - ДР2 - ГЦ(ШП)/ГЦ(ПП) - ДР1 - ГЗМ - А(РР)Т - БАК

Золотник реверсивного распределителя РР перемещается вправо. Рабочая жидкость насосом Н из бака под давлением проходит через фильтр Ф. Часть жидкости сливается обратно в бак насосной установки через настроенный переливной клапан КП. Вторая часть жидкости через обратный клапан КО, каналы реверсивного распределителя РР во второй дроссель ДР2 гидрозамок ГЗМ и в правую (штоковую) полость гидроцилиндра ГЦ Шток гидроцилиндра начинают перемещаться влево. Соответственно из первой полости жидкость вытесняется поршнем, проходит через первый дроссель ДР1 и ГЗМ, только потом через каналы реверсивного распределителя РР и сливается обратно в бак

Нейтральное положение:

Электромагниты отключены, золотник РР находится в нейтральном положении.

НП - Ф - КО1 - Р(РР)Т - БАК

Разгрузка насоса производиться через реверсивный распределитель РР.

Расход жидкости в поршневую область цилиндра

Требуемый расход жидкости при рабочем ходе гидроцилиндра (в поршневую полость) определяем по формуле (50) [11]:

, м3, (50)

где х - скорость перемещения поршня, м/с;

F1ст - площадь в поршневой (напорной) полости выбранного гидроцилиндра, м2.

Площадь в поршневой области цилиндра найдем по формуле (51) [11]:

, м2, (51)

,м2,

Исходя из заданной рабочей скорости х = 0,1 м/с:

, м3/с, (30,14 л/мин),

Расход жидкости, для обратного хода гидроцилиндра (в штоковую область) определим по формуле (52) [11]:

, м3, (52)

где х - скорость перемещения поршня, м/с;

F1ст - площадь в штоковой полости выбранного гидроцилиндра, м2.

Площадь в штоковой полости цилиндра найдем по формуле (53) [11]:

, м2, (53)

где dшст - диаметр штока выбранного гидроцилиндра, м.

, м2,

Исходя из заданной рабочей скорости х = 0,1 м/с:

, м3/с, (22,5 л/мин),

Выбор насосной установки.

Исходя из полученных расчетных данных, максимальный расход жидкости получается при рабочем ходе:

, м3/с, (30,14 л/мин),

Требуемое давление насоса с предварительным учетом потерь давления в системе найдем по формуле (54) [11]:

, МПа, (54)

=6,3, МПа,

Исходя из полученных расчетных данных, выбираем [12] стандартный пластинчатый гидронасос НПл 40/6,3 ТУ2-053-1899-88. Характеристики данного насоса представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристики насоса НПл 40/6,3 ТУ2-053-1899-88

№ п/п	Параметр	Значение
1	Рабочий объем, см3	40
2	Номинальное давление, МПа	6,3
4	Номинальная подача, л/мин (м3/с)	35,7 (0,000595)
5	Номинальная частота вращения, об/мин	950
6	Максимальная частота вращения, об/мин	1500
7	Мощность, кВт	5,5
8	Объемный КПД, %	90

Выбираем насосную установку типа Г48: 35,7 - 5,5 Г 48 - 1Д - УХЛ 4 ТУ2-053-1806-86:

35,7 - подача насоса л/мин;

5,5 - мощность электродвигателя 5,5 кВт;

Г48 - тип насосной установки;

1 - однопоточный насос;

Д - оснащена приборами диагностики;

УХЛ4 - климатическое исполнение.

Выбранная гидроаппаратура представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Характеристики выбранной гидроаппаратуры

Гидроаппаратура	ГОСТ, ОСТ, ТУ	Тип	Условный Проход Dу, мм	Расход Q, л/мин	Ном. давление P, МПа	Потери давления ДP МПа	Перепад ДP0 давлений, МПа	Утечки ДQ, л/мин
Клапан предохранительный	ТУ2-053-1628-83	МКПВ-10/3М...2	10	63	32	0.2	-	0.2
Реле давления	ГОСТ 26005-83	1			12.5		-	0.2
Манометр	ГОСТ 2405-80	МТП-160/10			Предел изм. до 16		-	-
Фильтр напорный	ТУ2-053-1868-87	1ФГМ16-25	12	63	16	0.08	-	0.09
Клапан обратный	ТУ2-053-1444-79	КОМ-10/3	10	63	20	0.25	0.15	0.001
Гидрораспределитель	ГОСТ 24679-81	ВЕ10-64-Г24СНМ УХЛ4	10	32	32	0.21	-	0.2
Гидрозамок	ТУ2-053-0221244.063-91	ГЗМ-10/3	10	63	32	0.25	0.15	0.29
Дроссель с обратным клапаном	ТУ2-053-1753-85	ДКМ 10/3М	10	63	32	0.25		0.5

61

Расчет и выбор трубопроводов. Для нахождения диаметров трубопроводов зададимся скоростью движения жидкости согласно рекомендуемым [12] в зависимости от давления в гидросистеме:

- для напорно-сливной линии uрек = 3,7 м/с;

- для сливной линии uрек = 2 м/с.

В качестве трубопроводов применяем стальные трубы ГОСТ 8734-75.

Внутренний диаметр участка трубы определяем по формуле (55) [11]:

, м, (55)

Толщину стенки участка трубы определяем по формуле (56) [11]:

, мм, (56)

Расчет трубопровода приведем для одного участка трубопровода.

Напорный трубопровод 1-17:

Максимальный расход жидкости равен подаче насоса м3/с;

Максимальное давление равно максимальному давлению, обеспечиваемому насосом МПа.

,м, (13,1 мм),

,мм,

Выбираем трубу 16х1 ГОСТ 8734-75 [12] в связи с тем, что толщина стенки трубы не должна быть меньше 1 мм.

Проверяем условие :

,мм, - условие выполнено.

Проверяем условие :

,мм, - условие выполнено.

Для остальных участков трубопроводов системы рассчитанные данные сведены в таблице 4 и таблице 5.

Итого потери по длине трубопроводов:

Рабочий ход:

напорная линия МПа

сливная линия МПа

Местные потери складываются из потерь в различных местных сопротивлениях (углы, тройники, изменение диаметра и т.д.) и определяются по формуле (57) [11]:

(57)

Таблица 4 - Расчетные значения и выбранные трубы для гидросистемы

Участок	Тип	Q, м3/с	P, МПа	u рек, м/с	увр, МПа	k безопасн	d расч, мм	б расч, мм	Обозначение выбранной трубы по ГОСТ
1-17	напорный	0,000595	7	3,2	340	6	13,1	0,72	Труба 16х1 ГОСТ 8734-75
2-3	напорный	0,0005024	7	3,2	340	6	12,8	0,79	Труба 16х1 ГОСТ 8734-75
4-6	напорный	0,0005024	7	3,2	340	6	12,8	0,79	Труба 16х1 ГОСТ 8734-75
9-ГЦ	напорно-сливной	0,0005024	7	3,2	340	6	12,8	0,79	Труба 16х1 ГОСТ 8734-75
12-ГЦ	напорно-сливной	0,000378	7	3,2	340	6	11,2	0,71	Труба 16х1 ГОСТ 8734-75
15-16	сливной	0,0007194	7	2	340	6	17,2	1,10	Труба 20х1 ГОСТ 8734-75
18-19	сливной	0,0007194	7	2	340	6	17,2	1,16	Труба 20х1 ГОСТ 8734-75

Таблица 5 - Потери давления по длине трубопровода

Этап цикла	Линия	Участок по схеме	Тип участка	Qmax, м3/с	dТi, м	Li, м	ui,	Rei	?i	?pТi,
Рабочий ход	Напорная	1-2	напорный	0.000595	0.014	0.30	2.9	1160	0.055	0.0045
		2-3	напорный	0.0005024	0.014	0.30	2.9	1160	0.055	0.0045
		4-10	напорно-сливной	0.0005024	0.010	0.50	4,1	1650	0.038	0,0033
	Сливная	11-15	напорно-сливной	0.000378	0.010	0.50	3,7	1480	0.043	0.0022
		15-16	сливной	0.000378	0.018	0.80	1.48	667	0.095	0,005

Полный расчет местных потерь произведем для местного сопротивления типа «тройник» участка 1-10 (точка 2):

местное сопротивление - тройник;

количество местных сопротивлений n = 1;

диаметр трубопровода Ш0,014 м;

коэффициент местного сопротивления ж = 0,3 [2];

максимальный расход жидкости Qmax = 0,000595 м3/с.

,МПа, (0,00111 МПа),

Все расчеты сведем в таблицу 6.

Таблица 6 - Результаты расчетов местных потерь давления

Линия	Участок	Qmax, м3/с	fст j, м2	Вид местного сопр.	Параметр мест. сопротив.	Кол-во мест. сопр.	жj	ДPMj, МПа
Напор	1-2	0,000595	0,0002009	Тройник Ш14		1	0,3	0,0111
	2-3	0,000502	0,000113	Резкое сужение Ш14/ Ш12 (Ф)	d0/d=0,85	1	0,5	0,043
	4-5	0,000502	0,0002009	Резкое расширение Ш12/Ш14 (Ф)	d0/d=0,85	1	0,5	0,0138
	4-5	0,000502	0,0000785	Резкое сужение Ш14/Ш10 (вход в плиту)	d0/d=0,71	1	0,5	0,091
	6-7	0,000502	0,0000785	Колено Ш10	90 град.	2	1,5	0,054
	7-8	0,000502	0,0000785	Колено Ш10	90 град.	4	1,5	0,108
Напор	9-10	0,000502	0,0000785	Колено Ш10 (Вход в ГЦ )	90 град.	1	1,5	0,027
Слив	11-12	0,000378	0,0000785	Колено Ш10 (Выход из ГЦ)	90 град.	1	1,5	0,015
	13-14	0,000378	0,0000785	Колено Ш10	90 град.	4	1,5	0,061
	14-15	0,000378	0,0000785	Колено Ш10	90 град.	2	1,5	0,03
	15	0,000378	0,0000785	Колено Ш10	90 град.	1	1,5	0,015
	15-16	0,000378	0,0002543	Резкое расширение Ш10/Ш18 (Выход)	d0/d=0,55	1	0,5	0,0048
	15-16	0,000378	0,0002543	Колено Ш18	90 град	1	1,5	0,014

Итого местные потери в трубопроводах:

Рабочий ход:

напорная линия МПа

сливная линия МПа

Общие суммарные потери давления приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Общие суммарные потери в гидросистеме

Этап цикла	Линии	PГА, МПа	Pl, МПа	PМ, МПа	p, МПа
Подъем	Напорная Сливная	0,377 0,211	0,0123 0,0072	0,347 0,139	0,736 0,357

Проверка насосной установки. По результатам расчета уточняется расчет и выбор насосной установки по давлению (должно выполняться условие

Pн.треб ? Рн.):

Рн.треб.=Р1+ДРн?,

Рн.треб.=4,2+0,736=4,936, МПа,

Рн.треб?Рн?6,3, МПа,

Условие выполнено.



3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКА ЧАСТЬ

3.1 Разработка технологического процесса для изготовления полумуфты

Технологический процесс (сокращенно ТП) -- это упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий, выполняющихся с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата.

Практически любой технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и совокупность менее сложных (в пределе -- элементарных) технологических процессов. Элементарным технологическим процессом или технологической операцией называется наименьшая часть технологического процесса, обладающая всеми его свойствами. То есть это такой ТП, дальнейшая декомпозиция которого приводит к потере признаков, характерных для метода, положенного в основу данной технологии. Как правило, каждая технологическая операция выполняется на одном рабочем месте не более, чем одним сотрудником.

На рисунке 8 представлен эскиз зубчатой полумуфты.

Описание конструкции и назначения узла.

Данная муфта предназначена для состыковки барабана лебедки вместе с редуктором. С помощью такой детали нет необходимости производить высокоточную сборку, что уменьшает финансовые затраты при сборке и обслуживании подъемника.

Фланец изготавливаем из материала чугун, марки Сч 24. Зубчатый венец - испытывающий изгибающие и контактные напряжения, требует к себе применение стали марки 45 по ГОСТ 1050-88 [6].

Рисунок 8 - Эскиз узла зубчатой полумуфты: 1 - зубчатый венец, 2 - фланец, 3,4,5,6 - болт, гайка, шайба и шплинт соответственно

3.2 Выбор плана по изготовлению и сборке муфты

На рисунке 9 представлена схема по изготовлению и сборке деталей.

Рисунок 9 - Схема изготовления и сборки деталей Технологические переходы:
Фланец Токарная с ЧПУ: 1-й переход: - подрезать торец Ш150/Ш85 предварительно; - подрезать торец Ш150/Ш85 окончательно; - подрезать торец Ш900/Ш700 предварительно; - подрезать торец Ш900/Ш700 окончательно; - расточить отв. Ш85Н8 в черновую; - точить поверхность Ш700H8 в черновую; - точить поверхность Ш700Н8 в получистовую; - точить поверхность Ш580Н8 в чистовую; - точить и расточить фаски. 2-й переход: - подрезать торец Ш900/Ш655 предварительно; - подрезать торец Ш900/Ш655 окончательно; - подрезать торец Ш150/Ш85 предварительно; - подрезать торец Ш150/Ш85 окончательно; - расточить Ш645Н12 предварительно; - расточить Ш645Н12 окончательно; - подрезать торец Ш645/Ш535 предварительно; - подрезать торец Ш645/Ш535 окончательно; - точить поверхность Ш900 предварительно; - точить поверхность Ш900 окончательно; - точить и расточить фаски; Вертикально-сверлильная: - сверлить 6 отв. Ш17; Венец зубчатый Токарная с ЧПУ: 1-й переход: - подрезать торец Ш642/Ш475 предварительно; - подрезать торец Ш642/Ш475 окончательно; - расточить отверстие Ш475 предварительно; - расточить отверстие Ш475 окончательно; - точить и расточить фаски; 2-й переход: - подрезать торец Ш642/Ш570 предварительно; - подрезать торец Ш642/Ш570 окончательно; - подрезать торец Ш570/Ш475 окончательно; - точить поверхность Ш460 окончательно; - точить поверхность Ш528 окончательно; - точить и расточить фаски; Зубодолбежная: - долбить 50 зубьев в черновую до m=5; - долбить 50 зубьев в чистовую до m=10; Вертикально-сверлильная - сверлить 10 отв. Ш15 совместно во фланце и зубчатом венце; Сборка узла зубчатой полумуфты - установить 10 болтов в отверстия 13Н9; - установить 10 шайб; - навернуть и затянуть 10 гаек на болты; - шплинтовать 10 гаек шплинтами.

3.3 Производим расчет припусков и допусков

Отверстие во фланце Ф85Н8(+0.054) с шероховатостью поверхности .

черновая квалитет, , допуск ;

получистовая квалитет, ,

допуск ;

чистовая квалитет, , допуск .

Толщина срезаемого слова - минимальная:

черновая мм;

получистовая мм;

чистовая мм.

Минимальный припуск рассчитываем по формуле (58):

, мм, (58)

Припуск при черновой обработке определяем по формуле (59):

, мм, (59)

Коробления и смещения оси: мкм, мкм.

,мм,

Черновое точение мм (заготовки которые получили литьем в песчаные формы), получистовое точение мм.

Исходя из этого нам будут известны припуски на обработку детали по след. переходам:

,мм,

,мм,

,мм,

Остальные припуски рассчитаем аналогично.

3.4 Выбор режущих инструментов и средств измерения

Исходя из специфики обработки деталей, выбираем соответствующий инструмент, который приведен в таблице 8.

Таблица 8 - Выбор режущего инструмента

Операция	Переход	Режущий инструмент
Токарная с ЧПУ	Расточить отверстие сквозное	Резец расточной 2140-0010 ГОСТ 18882-73
	Расточить отверстие глухое	Резец расточной 2141-0010 ГОСТ 18883-73
	Подрезать торцы, точить фаски	Токарный подрезной отогнутый правый резец с пластинкой из твердого сплава, 2112-0009 ГОСТ 18880-73
	Точить поверхность	Токарный упорно-проходной изогнутый правый резец с =90 град., с пластинкой из твердого сплава 2103-0011 ГОСТ 18879-73
Сверлильная	Сверлить отверстие	Спиральное сверло из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком ГОСТ 10903-77, Ш14 мм и Ш16 мм.
	Зенкеровать отверстия	Зенкер типоразмера 1 по ГОСТ 14953-80, Ш14,9 и Ш16,9.
	Развернуть отверстия	Развертка машинная с коническим хвостовиком по ГОСТ 1672-80, Ш13Н9 и Ш17Н9.
Зубонарезание	Долбить зубья в черновую	Долбяк m=5 2530-0228 ГОСТ 9323-79
	Долбить зубья в чистовую	Долбяк m=10 2530-0293 ГОСТ 9323-79

Для чугуна резцы используем с пластинками из твердого сплава ВК-3, а для стали Т15К6.

Выбранные средства измерения и контроля сводим в таблицу 9.

Таблица 9 - Средства измерения

Контролируемый параметр	Измерительный инструмент
Линейные размеры	Металлическая линейка 2-го класса точности ШП 500х5 ГОСТ 8026-75, штангенциркуль ЩЦ-250-0,05 ГОСТ 166-89
Диаметры, кроме Ш85 фланца и отверстий	Скобы односторонние предельные 6 квалитет ГОСТ 11098-75, настроенные на размер
Диаметр внутренний Ш85 фланца	Нутромер микрометрический МН-175 ГОСТ 10-75
Отверстия под болты Ш13Н9 и Ш17Н9	Калибры пробки ГОСТ 1669-59
Радиальное биение	Биенемер Б10М ТУ 2-034-216-85
Контроль длины общей нормали зубьев зубчатого венца	Нормалемер для колес внутреннего зацепления БВ-5081 ТУ 2-034-361-81
Контролируемый параметр	Измерительный инструмент
Контроль толщины зуба	Штангензубомер ШЗ-18 ТУ 2-034-773-84
Шероховатость поверхности	Профилометр цеховой с цифровым отчетом и индуктивным преобразователем АII, 296 ГОСТ 19300-86



3.5 Выбор режимов резания

Расчет режимов резания приведем для нескольких переходов:

Фланец.

Черновая обработка Ш 85Н8:

Глубина мм.

При об/мин выбираем ближайшую подачу мм/об.

Длина рабочего хода определяется по формуле (60) [6]:

,мм, (60)

Длина резания мм. Для расточных резцов глубина резания мм.

=105,мм,

Находим скорость резания по формуле (61):

, м/мин, (61)

мин; Сплав ВК-3; Vтаб = 80м/мин; К1 = 0,88; К2 = 1,15; К3 = 0,85.

,м/мин,

Находим число оборотов по формуле (62):

, об/мин, (62)

где - расчетная скорость резания, м/мин;

- обрабатываемый диаметр, мм. мм.

, об/мин,

Из паспорта станка об/мин.

Скорость резания рассчитываем по формуле (64):

, м/мин, (64)

, м/мин,

Основное время находим по формуле (65):

, мин, (65)

, мин,

Рассчитаем вертикально-сверлильную операцию 6 отв. Ш 17.

Назначаем подачу для сверления мм/об.

Глубина отверстия мм. Врезание и перебег мм.

, мм,

мин. Марка - быстрорежущая сталь.

м/мин; ; ; .

,м/мин,

Диаметр мм.

,об/мин,

Подача по паспорту об/мин.

скорость резания:

,м/мин,

Количество проходов ;

,мин,

Рассчитаем операцию нарезания зубьев, черновая операция m=5:

Глубина резания определяется по формуле (66):

, мм, (66)

,мм,

Рекомендованная подача по справочнику при черновом долблении. По подаче станка выбираем мм/дв.ход.

Рассчитываем радиальную подачу по формуле (67):

, мм/дв.ход, (67)

,мм/дв.ход,

Глубина мм. Расстояние врезания при m = 4…5 мм мм.

,мм,

мин. Материал инструмента - Р6М5.

м/мин; ; ; K3 = 1.

,м/мин,

Находим частоту движения инструмента при нарезании зубьев по формуле (68):

, дв.ход/мин, (68)

,дв.ход/мин,

По паспорту n = 150 дв.ход/мин.

Скорость инструмента определяем по формуле (69):

, м/мин, (69)

Где n - принятая частота движения долбяка, дв.ход/мин.

, м/мин,

Находим время операции по формуле (70):

, мин, (70)

где Z - число зубьев.

Мы нарезаем зубья за один проход ;

, мин,

3.6 Уточненное нормирование времени операции [6]

При серийном производстве мы должны определить норму штучно-калькуляционного времени по формуле (71):

, мин, (71)

где - подготовительно-заключительное время, мин;

- количество деталей в настроечной партии;

- норма штучного времени, мин.

Определяем норму штучного времени по формуле (72):

, мин, (72)

где - основное время, мин;

- вспомогательное время, мин (время);

, - коэффициенты.

Вспомогательное время рассчитываем по формуле (73):

, мин, (73)

где - время затрачиваемое на устанавливание и снятие детали при обработке, мин;

- вспомогательное время на рабочий ход, мин;

-измерение, мин.

Изготовление фланца.

Токарная с ЧПУ:

мин.,мин., мин.

Количество измерений - 10, мин.

,мин,

,мин,

,мин,

Вертикально-сверлильная:

мин. [7, стр. 221], мин. [7, стр. 222], мин. [7, стр. 222].

Кол-во измерений - 6, мин. [7, стр. 228].

,мин,

,мин,

,мин,

Изготовление зубчатого венца.

Токарная с ЧПУ:

мин. [7, стр. 221], мин. [7, стр. 222], мин. [7, стр. 222].

Кол-во измерений - 5, мин. [7, стр. 228].

,мин,

,мин,

,мин,

Зубодолбежная:

мин. [7, стр. 221], мин. [7, стр. 222].

Количество измерений - 6, мин. [7, стр. 228].

,мин,

,мин,

,мин,

Вертикально-сверлильная:



Tус=4,2 мин. [7, стр. 221], Тпр=1,28 мин. [7, стр. 222], Тпз=4 мин. [7, стр. 222].

Количество измерений - 6,Тиз=0,78 мин. [7, стр. 228].

,мин,

,мин,

,мин,

Сборка узла зубчатой полумуфты.

Первый этап сборки, это закрепление болтов М14 в отверстиях для стяжки между собой венца на фланце, затем производим затяжку гайками, после этого только фиксируем шплинтами, которые в свою очередь не допустят ослабления и откручивания гаек.

Определяем основное время:

Болтов: ,мин; Гаек: ,мин; Шайб: мин; Шплинтов: мин.

Для соединения используем всего по 10 болтов М14х80, гаек М14 и шайб того же диаметра, затем все шплинтуется.

Болтов: мин;

Гаек: мин;

Шайб: мин;

Шплинтов: мин.

Время, затраченное на перемещение детали на монтажный стол и на снятие с него с помощью грузоподъемного устройства мин. Время, которое затратили на совмещение отверстий перед стягиванием, принимаем равным мин.

Основное сборочное время: мин.

,мин,

Предварительно-заключительное время для сборочной операции:

,мин,

Отсюда:

,мин,

,мин,

Полученные итоги нормирования времени операций мы сведем в таблицу 14.

Таблица 14 - Сводная таблица технических норм времени по операциям

п/п	Операция	То, мин	Тв, мин	Тш, мин	Тпз, мин	n, шт	Тшк, мин
1	Изготовление фланца
1.1	Токарная с ЧПУ	44,59	10,7	61,4	20	500	61,425
1.2	Вертикально-сверлильная	2,31	6,26	9,5	4	500	9,505
2	Изготовление зубчатого венца
2.1	Токарная с ЧПУ	9,26	4,5	15,3	12	500	15,315
2.2	Зубодолбежная	43,8	6,6	55,8	30	500	55,83
3	Вертикально-сверлильная
3.1	Вертикально-сверлильная	10,19	6,26	18,3	4	500	15,405
4	Сборка узла
4.1	Сборочная	18,2	9,1	30,3	0,91	500	30,31
ИТОГО	187,79



3.7 Расчет и проектирование спирального сверла

Рассчитать и сконструировать сверло спиральное диаметром 16 мм с рабочей частью 20 мм.

Радиально-сверлильный станок мод. 2554 сверлят сквозное отверстие диаметром D = 16H12(+0,43) на глубину = 20 мм. Сверлить будем чугун марки СЧ 24, твердость которого равна 210 НВ. Без охлаждения.

Материал сверла принимаем - быстрорежущую сталь Р6М5 с коническим хвостовиком ГОСТ 10903-77 материал хвостовика- сталь 40Х ГОСТ 4543-71. (табл. 6, [2], стр. 150).

Определяем режим резания.

При сверлении серого чугуна СЧ 24 твердостью 210 НВ, принимаем подачу равной: Sо = 0,40-0,53 мм/об, по станку 2554, Sп = 0,5 мм/об.

Скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами сверла, находим по формуле (74):

(74)

где - постоянная, значение берется из справочника;

D - диаметр сверла;

q, у, m, x - показатели степени для конкретных условий обработки;

Т - средний период стойкости, мин;

t - глубина резания, мм;

s - подача, мм/об.

Cv= 34,2; qv = 0,45; yv = 0,3; xv = 0; m = 0,2 - при Sп > 0,50 мм/об и без охлаждения (табл. 28,[8], стр. 434).

T = 25мин - принимаем для сверла из быстрорежущей стали диаметром 16мм при обработке СЧ24.

Общий поправочный коэффициент определяем по формуле (75):

Kv = Kmv Kuv Klv, (75)

где - поправочные коэффициенты, учитывающие материал, который обрабатываем и материал самого инструмента, а так же глубину сверления.

Поправочный коэффициент определяем по формуле (76):

, (76)

где Kmv = 0,9;

Kuv - для сверла из быстрорежущей стали Р6М5, = 0,83 (табл. 15, [8], стр. 426);

Klv - принимаем = 0,7 (табл. 30, [8],стр. 436).

Определяем осевую составляющую силы резания по формуле по формуле (77):

Po =10 Cp Dqp Syp Kp, (77)

где Cp - постоянная, значение берется из справочника;

q, у - показатели степеней для определенных условий обработки;

S - подача, мм/об;

D - диаметр сверла, м/с.

Kр - суммарный поправочный коэффициент, учитывает фактические условия сверления, данные берутся из таблиц по формуле (78):



, (78)

где np - показатель степени;

HB - твердость обрабатываемого материала;

nP = 0,6 (табл. 22, [8], стр. 430).

CP = 42,7; qP = 1; yP = 0,7 (табл. 31, [8], стр. 436); ([8], стр. 436).

Находим крутящий момент по следующей формуле (79):

, ([2], стр. 435), (79)

где Сm - постоянная, значение берется из справочника;

S - подача, мм/об;

D - диаметр сверла, м/с;

- поправочный коэффициент на осевую составляющую силы резания.

Cm = 0,021; qM = 2; yM = 0,8 - для серого чугуна 210 НВ (табл. 31, [2], стр. 436).

Определяем конус Морзе хвостовика.

Cилы трения на поверхности конуса приложены к хвостовику, в сечении, по среднему диаметру.

Определяем средний диаметр по формуле (80):

dcp = 0,5(D1 + d2), (80)

где D1 - наибольший диаметр Ш конуса;

d2 - наименьший диаметр Ш.

Осевую силу движения резания Р0 можно разделить на две составляющие:

Q - нормальную, R - радиальную и Q, которая создает силу трения Т.

Чтобы надежно закрепить хвостовик, нам необходимо соблюдать условие Мtp 3Мkp.

Рисунок 10, показаны силы действующие на хвостовик инструмента.

Рисунок 10 - Силы, действующие на конусный хвостовик инструмента

Момент трения, возникающий у хвостовика и втулки определяется по формуле (81) ([9], стр. 13):

(81)

где Рх - осевая сила, Н;

м - коэффициент;

и - 1/2 угла конуса;

D1,d2 - диаметры конуса хвостовика, мм.

Мы сопоставляем момент трения с максимальным моментом сил сопротивления режущему слою, т. е. момент, создавшийся затупленным сверлом, увеличиваем до трех раз по сравнению с моментом, принятым при работе заточенным сверлом.

3Мс.р. = µ,

Согласно ГОСТ 22736-77 и ГОСТ 25557-82 выбираем конус, ближайшее значение dср. Конус Морзе №0 с dср=17,78 мм.

Мы рассмотрим момент трения, определенный по формуле (82):

(82)

Проверяем:

Условие выполняется.

На рисунке 11 изображены размеры конического хвостовика инструмента.

Рисунок 11 - Размеры конического хвостовика инструмента

Определяем длину сверла по формуле (83):

Остальные размеры сверла принимаем по ГОСТу 25557-82.

L = lо + lх + l2,мм, (83)

где L - длина всего сверла, мм;

lо - длина рабочей части, мм;

lх - длина хвостовика lх, мм;

l2 - длина шейки, мм.

L = 120 + 80+ 18 = 218,мм,

Определение геометрических и конструктивных размеров рабочей части сверла.

Форму заточки инструмента принимаем двойную (Д) (табл. 45, [8], стр. 203). Принимаем данный вид заточки, так как обрабатываемый материал - чугун, а Н используется для обработки отверстий диаметром 12-30 мм.

Угол щ = 20. Углы: 2ц = 120; 2ц = 75; 2ц = 75; b = 3,5 мм. Угол б = 14. Угол наклона поперечной кромки ш = 55. Размеры подточенной части перемычки: a = 1,0 мм, l = 2,0 мм. Находим шаг винтовых канавок по формуле (84):

H = р D/tg щ,мм, (84)

где H - шаг канавки, мм;

D - Ш сверла, мм;

щ - угол наклона.

H = 3,14 16/tg30 = 87,07,мм,

Толщину сердцевины сверла выбираем исходя из диаметра сверла.

Сверло D = 16 мм, поэтому принимаем толщину сердцевины у переднего конца равной по формуле (85) ([9], стр. 14):

dс = 0,14 D,мм, (85)

где D - диаметр сверла, мм;

dc - толщина сердцевины сверла, мм.

Утолщение = 2 мм.

dс = 0,14 16 = 2,24,мм,

Находим обратную конусность у сверла на длине 100 мм рабочей части, сверло D = 16 мм, поэтому конусность равна 0,03 мм ([9], стр. 14).

Определяем ширину пера по формуле (86) ([9], стр. 14):

B = 0,38 D,мм, (86)

где D - диаметр сверла, мм;

В - ширина пера, мм.

B =0,38 16 = 6,08, мм,

Элементы геометрии профилей фрезы, которые находим упрощенным аналитическим методом.

Больший радиус профиля находим по формулам (87) и (88) ([4], стр. 193):

, (87)

,

, (88)

где Dф - диаметр фрезы.

при dс к диаметру сверла D, равно 0,14, Cr = 1;

При Dф = 13 , Cф = 1.

Следовательно, R0 = 0,769 1 1 16 = 12,3 мм.

Меньший радиус профиля Rк = Cк D, где

Cк = 0,015 щ0,75 = 0,015 200,75 = 0,141.

Следовательно, Rк = 0,141 16 = 2,256 мм.

Ширина профиля B = R0 + Rк = 12,3 + 2,256 = 27,74 мм.

Допуски на размеры сверла устанавливаем исходя из ГОСТ 885 - 77 так же как и технические требования.

Отклонения сверла изображены в таком виде D = 16h9(-0,043) мм. допуск на общую длину и длину рабочей части. У предельных отклонений размеров конуса хвостовика, степень точности AT8. Биение рабочей части сверла относительно оси самого хвостовика не может быть больше 0,15 мм. Угог 2ц = 118 ± 2; Дополнительный угол 2ц = 70 ±5; Передний угол ; Угол наклона винтовой канавки щ = 20-2.