Разработка экспериментального стенда для исследования гидропривода вращательного движения

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современных методов автоматизации металлорежущих станков и, в частности, систем числового программного управления требует создания и внедрения приводов главного движения с широким диапазоном бесступенчатого регулирования скорости. Несмотря на все преимущества, которое дает применение бесступенчатого привода для главного движения станков, оно до последнего времени является крайне ограниченным, это обусловлено тем, что нет пока еще экономически выгодных, изученных и проверенных в условиях длительной эксплуатации надежных средств бесступенчатого регулирования.

В настоящее время широкое распространение в станкостроении получили объемные гидравлические приводы, что обусловлено их преимуществами, основные из которых - относительно малые габариты и вес, приходящиеся на единицу мощности. Однако существующие гидроприводы вращательного движения с регулируемой объемной гидроподачей имеют узкий диапазон регулирования скорости или постоянной мощности (до3…4),тогда как требуемый диапазон для металлорежущих станков составляет 10…20.

Одним из направлений в современной технике является применение высоких (70МПа и более) давлений. Преимущество гидропривода заключается в возможности создания высоких удельных сил. Применение высоких давлений в гидроприводе главного движения металлорежущих станков позволяет расширить диапазон регулирования скорости вращения при постоянной мощности и обеспечить типовую предельную характеристику нагрузки при нерегулируемом гидромоторе и приемлемых габаритных размерах привода. Это имеет большое значение при установке гидромотора непосредственно на шпиндельном узле.

С повышением удельного крутящего момента гидромотора (момента приходящегося на единицу массы) повышается конкурентная способность гидропривода без механической подачи. Крутящий момент на выходном валу гидропередачи определяется величиной перепада давления между напорной и сливной линиями, и удельным рабочим объемом гидромотора. В случае применения невысоких давлений (порядка 10…15МПа) повышение крутящего момента (для обеспечения требуемого диапазона регулирования при постоянной мощности) возможно лишь за счет увеличения рабочего объема гидромотора.

Применение гидромашин с принудительным распределением жидкости (осевым и торцевым) ограничено в связи с большими объемными потерями, а также тем, что при повышении давления увеличивается потенциальная энергия жидкости и при переходе из зоны всасывания в зону нагнетания и наоборот, происходит изменение энергии, приводящее к резкому шуму. Одним из существенных вопросов становиться автоматическое распределение, происходящее в момент выравнивания энергетических уровней. Этот вопрос решается применением клапанного распределения [1].

Клапанное распределение отличается большой надежностью и долговечностью, а также высоким объемным КПД. Гидравлические машины с этим распределением свободны от гидравлических ударов и компрессии жидкости в цилиндрах, а также пригодны для работы при высоких температурах и давлениях (70МПа и более).

Однако простое клапанное распределение имеет ряд недостатков, а именно: невозможность использовать его в двигательном режиме, невозможность изменения направления вращения вала, недостаточная герметичность рабочей клетки по причине утечек в результате перетекания жидкости через щель клапана вследствие запаздывания закрытия и открытия его в момент изменения направления хода поршня.

При необходимости получения большого крутящего момента применяют высокомоментные гидравлические двигатели (гидромоторы). Благодаря малым габаритам и высоким динамическим качествам двигателя, а также простоте автоматизации управления применение таких гидродвигателей особенно рационально в горных машинах, эксплуатирующихся в стесненных условиях рабочего пространства (шахтах). Применение в этих машинах гидропередач позволяет уменьшить габариты и упростить горную машину, а также повысить безопасность труда шахтеров. Последнее достигается благодаря тому, что представляется возможным иметь в забое лишь взрывобезопасный гидродвигатель, а насосную же установку с электродвигателем размещать вне забоя. (Башта)

По силовым показателям и КПД параметры высокомоментных гидромоторов не уступают показателям наиболее совершенных аксиально-поршневых машин. Благодаря относительно невысоким средним скоростям движения поршней высокомоментных гидромоторов, находящимися в пределах 0,2-0,5 м/с (для сравнения следует указать, что средняя скорость поршня аксиально-поршневых гидромоторов общемашиностромтельного применения примерно 1,5м/с),эти гидромоторы отличаются высокой надежностью и длительным сроком службы.

Весовой показатель таких гидромоторов различных конструкций находиться в пределах 2-15кг/кВт. Требуемый большой крутящий момент здесь достигается за счет увеличения количества рабочих ходов )до десяти ходов) поршней за один оборот и соответственно - увеличения рабочего объема машины.

В данной дипломной работе предлагается экспериментальный стенд для исследования радиально-поршневого гидромотора работающего при давлении 70-100МПа, имеющего клапанное распределение рабочей жидкости, в которой управление клапанами осуществляется кулачком, расположенного в полости рабочего давления на валике, вращающимся синхронно с валом машины. Темой проекта является разработка экспериментального стенда для исследования гидромотора с клапанной системой распределения жидкости.



1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

насос гидромотор винт нагрузочный

1.1 Конструкции гидромоторов и регулируемых насосов высоких давлений

Объемный гидромотор - это объемный гидродвигатель вращательного движения, предназначен для преобразования энергии потока жидкости в энергию выходного звена.

Благодаря свойству обратимости роторных насосов, любой из них в принципе может быть использован в качестве гидромотора, по этомы объемные гидромоторы классифицируют так же, как и роторные насосы, - подразделяют на шестеренные, винтовые, шиберные, (пластинчатые) и поршневые (радиальные и аксиальные). В конструкциях гидромоторов однако можно заметить некоторые отличия от соответствующих роторных насосов, обусловленные различным функциональным назначением этих гидромашин. Так пластинчатый гидромотор в отличие от насоса имеет пружины, которые выталкивают пластины из прорезей ротора и тем самым обеспечивают пуск гидромотора. В аксиально-поршневых гидромоторах устанавливается угол наклона блока цилиндров (до 400) больший, чем у таких же насосов (300). Как и роторный насос, гидромотор характеризуется прежде всего рабочим обьемом, т.е. идеальным расходом жидкости через гидромотор за один оборот ротора.

Действительный расход через гидромотор больше, чем идеальный, потому что в отличии от насоса утечки в гидромоторе направлены в туже сторону, что и основной поток. Поэтому объемный КПД гидромотора выражается не так как для насоса.

В радиально-поршневой машине поршни, вращаются вместе с блоком цилиндров, участвуют одновременно в возратно-поступательном движении в радиальном направлении, так как они опираются на кольцевую направляющую поверхность статора, размещенную с эксцентрисетом е относительно оси О вращающейся части машины (ротора) [2].

Расчетная схема работы поршня радиально-поршневой гидромашины показана на рисунок 1.1 . Рассматриваемый механизм представляет собой инверсию кривошипно-шатунного механизма. Кривошип ОО' закреплен, а шатун О'С, вращаясь вокруг центра О', скользит концом С по лучу ОС оси цилиндра, вращающемуся вокруг центра О.

Одной из самых важных и распространенных модификаций радиально-поршневых гидромашин являются высокомоментные гидромоторы. Их применяют в объемных гидропередачах, которые должны обеспечить медленное, равномерное и регулируемое по частоте вращения приводимого механизма, не зависящее от момента его сопротивления. На рисунке 1.2 приведена конструкция гидромотора шестикратного действия с одиннадцатью поршнями. Четное число кратности действия позволяет устранить радиальные силы давления блока 4 цилиндров на поршни 7 и 12. Поршни 3 опираются на статор 1 роликами с опорами качения 2, а боковые силы предаются блоку цилиндров ползунами 6.

Во избежании отрыва поршней 3 от статора 1 при их замедлениях в зонах низкого давления и в следствии этого ударов о статор применены контрнаправляющие кулачки 9 под поршнями 3.

В гидромоторе использована самоориентирующая плоская торцовая система рапределения, обеспечивающая лучшую герметичность, чем цапфельная, которая обязательно образует с блоком цилиндров технологический зазор. На торцовом распределителе 10 выполнено 2 дуговых окна 5,поочередно соединенных с камерами подвода П и отвода О (окна камеры П перенрестно заштрихованы). Половину каждого углового цикла 2? при вдвижении поршня канал 8 цилиндра соединен с окном камеры О, а другую половину при выдвижении - с окном камеры П.

Силовое взаимодействие поршней со статором аналогично рассмотренному на рисунке 1.1. Для самоориентации распределителя 10 относительно торца блока цилиндров он установлен и поджат к блоку стаканами 11 со сферическими шайбами, допускающими перекосы распреля без нарушения герметичности его прилегания к блоку. Одновременно стаканы соединяют окна 5 с камерами подвода П и отвода О жидкости.

Рисунок 1.1 - Расчетная схема работы поршня радиально-поршневой гидромашины: О,О' - центры вращения; ОС - луч оси целиндра; О'С - шатун; x - текущее значение перемещения поршня; е - |ОО'| - эксцентриситет; F - реакция статора; Fр - сила давления на поршень; Fт - боковая составляющая реакции статора; Rс - радиус статора; R=r+e; r - радиус кривошипа; ? - угол поворота вала кривошипа; ? - угол между звеном ab и осью механизма; ? - угловая скорость кривошипа



Рисунок 1.2 - Радиально-поршневой гидромотор многократного действия (высокомоментный гидромотор): 1 - статор; 2 - опора качения роликов; 3 - поршень; 4 - блок цилиндров; 5 - дуговое окно; 6 - ползун; 7,12 - подшипники; 8 - канал; 9 - контрнаправляющий кулачок; 10 - торцовый распределитель; 11 - стакан; О - камера отвода; П - камера подвода; р1 - давление отвода; р2 - давление подвода

Аксиально-поршневые гидромашины при передаче равной мощности по сравнению с другими поршневыми гидромашинами отличаются наибольшей компактностью и, следовательно, наименьшей массой. Имея рабочие органы с малыми радиальными габаритами размерами и, как следствие, с малым моментом инерции, они способны быстро изменять частоту вращения вала. Специальные свойства аксиально-поршневых гидромашин обусловили их широкое применение в качестве регулируемых и нерегулируемых насосов и гидромоторов для гидропередач, обслуживающих подвижные комплексы (дорожные, строительные, транспортные машины, авиационные и судовые системы), а также в следящих гидроприводах большой точности.

По кинематическим схемам, заложенным в основу конструкции, аксиально-поршневые гидромашины разделяют на гидромашины с наклонным блоком цилиндров рисунок 1.3 и с наклонным диском рисунок 1.4.

В гидромашинах с наклонным блоком рисунок 1.3 ось 4 вращения блока цилиндров наклонена к оси вращения вала 1. В ведущий диск 2 вала заделаны сферические головки 12 шатунов 10, закреплены также при помощи сферических шарниров 9 в поршнях 8.

При вращении блока цилиндров и вала вокруг своих осей поршни совершают относительно цилиндров возвратно-поступательное движение. Синхронизация вала и блока в машине осуществляется шатунами, которые, проходят поочередно через положение максимального отклонения от оси поршня, прилегают к его юбке и, давя на нее, сообщают вращение длоку цилиндров. Для этого юбки поршней выполнены длинными, а шатуны снабжены точными конусными шейками. В гидромашинах с наклонным диском рисунок 1.4 блок 1 цилиндров с поршнями 9 вращается вместе с валом 4. Поршни опираются на наклонный диск 11 и благодаря этому совершают возвратно-поступательное движение.



Рисунок 1.3 - Аксиально-поршневая гидромашина с наклонным блоком цилиндров: 1 - вал; 2 - ведущий диск; 3- пружина; 4 - ось вращения блока цилиндров; 5 - торец распределителя; 6 - торец блока цилиндров; 7 - распределитель; 8 - поршень; 9 - сферический шарнир; 10 - шатун; 11 - втулка; 12 - головка шатуна; 13 - подшипник; О - камера отвода; П - камера подвода; dп - диаметр поршня; Dр - диаметр расположения точек контактов головок поршней с поворотной шайбой; Dц - диаметр расположения осей отверстий в блоке цилиндров; h - ход поршня



Рисунок 1.4 - Аксиально-поршневой регулируемый насос (гидромотор) с наклонным диском: 1 - блок цилиндров; 2 - крышка корпуса; 3, 14 - подшипник; 4 - вал; 5 - распределитель; 6 - окно цилиндра; 7- торец распределителя; 8 - торец блока цилиндров; 9 - поршень; 10 - башмак; 11 - наклонный диск; 12 - люлька; 13 - шлицевое соединение; О' - точка приложение равнодействующей силы, действующих на подшипники; ? - угол поворотного наклонного диска; h - ход поршня; О - камера отвода; П - камера подвода; Dц - диаметр расположения осей отверстий в блоке цилиндров; dп - диаметр поршня

В гидромашине с наклонным блоком цилиндров рисунок 1.3 сила направлена по оси шарнирно опертого шатуна, который, как показано на рисунке, отклоняется от оси цилиндра на малый угол и поэтому образует весьма малую боковую составляющую, которая определяет малые силы трения поршня о стенку цилиндра.

В гидромашине с наклонным диском рисунок 1.4 поршень шарнирно опирается на наклонную поверхность, реакция которой дает осевую составляющую, уравновешивающую силу давления жидкости, и боковую составляющую, образующую момент. Консольное приложение боковой силы приводит к возникновению пятен контакта между поршнем и цилиндром. Контактные силы образуют момент в подвижной заделке поршня в цилиндре, уравновешивающий момент от внешней силы. Значительные контактные силы обуславливают и более существенные силы трения, поэтому механический КПД у гидромашины с наклонным блоком выше, чем у гидромашин с наклонным диском, что сказывается на работе гидромоторов, у которых частота вращения вала насоса должна изменятся в широких пределах. Однако качающий узел гидромашины с наклонным блоком цилиндров рисунок 1.3 имеет и существенный недостаток. Сферические головки 12 шатунов 10 опираются на ведущий диск 2, представляющий собой консольный конец вала 1. Приложенные к диску 2 силы и консольные боковые силы сильно нагружают подшипники 13, что приводит к громоздкому подшипниковому узлу.

На рисунке 1.5 а показан торец блока цилиндров с окнами 2 цилиндров, а на рисунке 1.5 б - торец распределителя с двумя полукольцевыми полостями 3, одна из которых соединена с линией р1, а другая - с линией р2. Полости 3 разделены перемычками 4. Насосный вариант - это вариант с асимметричной перемычкой, а моторный - вариант гидромотора с симметричной перемычкой. При вращении блока цилиндров окна 2 перемещаются над полостями 3 и соединяются попеременно с обеими линиями. Проходу над перемычками соответствуют «мертвые» точки А и В, в которых скорость поршня равна нулю. Начало соединения окон 2 с полостями 3 осуществляется через дросселирующие канавки 5. Ширину полостей 3 и их уплотняющих поясков 6 выбирают так, чтобы силы гидростатического давления жидкости со стороны полостей и уплотняющих зазоров почти полностью уравновешивали сумму сил давления жидкости на дно цилиндров блока. Для надежной работы гидроиашины нужно, чтобы доля гидростатического уравновешивания сил составляла в среднем 96…98%.



Рисунок 1.5 - Торцовая система распределения аксиально-поршневых гидромашин: а - торец блока цилиндров; б - торец распределителя; 1 - торец блока цилиндров; 2 - окно цилиндра; 3 - полукольцевая полость; 4 - перемычка; 5 - дросселирующая канавка; 6 - уплотняющий поясок; 7 - опорный поясок; 8 - торец распределителя; А,В - «мертвые» точки; ?0 - угол опережения; ?0 - угол раскрытия окна; ? - угловая скорость; р1 - давление отвода; р2 - давление подвода

Аксиально - поршневые гидромашины с наклонным диском наиболее просты в изготовлении, благоприятны по нагруженности подшипников, имеют малые габаритные размеры и удобную для встраивания форму, легко регулируются. Область их применения - насосы и гидромоторы подвижных комплексов.

Гидромашины с наклонным блоком цилиндров имеют высокий КПД и хорошую жесткость характеристики. Поэтому гидромашины с наклонным блоком цилиндров благодаря хорошей жесткости характеристик и значению КПД применяют в следящих гидроприводах высокой точности.

Регулирование скорости гидродвигателя в гидравлических приводах объемного типа достигается изменением расхода поступающей в него жидкости. Одним из способов этого изменения является регулирование подачи объемных насосов, для чего последние снабжаются механизмами, регулирующими подачу от максимального значения до заданного без изменения скорости вращения машины. Изменение подачи обеспечивается изменением рабочего объема путем регулирования объема рабочей камеры (клетки) машины.

Гидросистемы с насосами регулируемой подачи имеют лучшие динамические, весовые и эксплуатационные характеристики, чем системы с насосами постоянной подачи.

Изменение рабочего объема поршневого насоса обычноосуществляется изменением геометрического хода поршня или же изменением рабочего хода, т.е. той части хода, на которой поршень вытесняет жидкость из замкнутого объема цилиндра в нагнетательную линию. В практике распространены первый способ регулирование подачи - изменением геометрического хода поршня. Второй способ менее распространен и применяется преимущественно в насосах с клапанным распределением. В этом случае на части хода нагнетания жидкость с помощью специальных устройств перепускается без давления в линию всасывания. В бесклапанных насосах этот перепуск жидкости осуществляется поворотом распределительного золотника.

Для изменения параметров регулирования и соответственно - величины подачи применяют различные устройства, с помощью которых смещают и фиксируют регулируемый элемент (регулирующий орган). Наиболее простыми из них являются ручной рисунок 1.6 а или электромеханический рисунок 1.6 б механизму регулирования[3].



Рисунок 1.6 - Схема механизмов объемного регулирования подачи насоса

Радиально-поршневые насосу с механизмами ручного регулирования показан на рисунке 1.7. Регулирование производится путем изменения эксцентрисета е, достигаемого смещением центра оси опорного эксцентрика 1 рисунок 1.7 а относительно неподвижно оси цилиндрового ротора 7. Это смещение производится маховичком 4 через винтовую пару 3, с помощью которой смещается цапфа 2, несущая опорный эксцентрик 1. Распределение жидкости осуществляется посредством цилиндрической втулки 8, в которой выполнены полукруговые распределительные окна. Ведение поршней 6 (прижатие их к ведущему эксцентрику) осуществляются давлением жидкости подпитки, подаваемой в камеру 5.

На рисунке 1.7 б приведен насос, в котором изменение эксцентрисета осуществляется поворотом вокруг оси 13 статорного кольца 15 относительно неподвижной оси цилиндрового блока 15. Этот поворот производится с помощью пальца 10 и винта 9. Ведение поршней 12 (прижатие к статорному кольцу 14) осуществляется с помощью давления подпитки. На статорное кольцо поршни опираются через ползушки 11.



Рисунок 1.7 - Радиально-поршневой насос с ручным регулированием подачи

На рисунке 1.8 изображена конструктивная схема аксиально-поршневого насоса, регулирование подачи которого осуществляется путем поворота наклонного диска 3 (изменение угла ?) вокруг центра О (боковых цапф). Поворот диска осуществляется с помощью шестерни 1 и шестеренного венца 2, установленного на поворотном диске [2].



Рисунок 1.8 - Аксиально-поршневой насос с регулированием подачи с помощью шестеренчатого механизма

1.2 Методы и средства исследований

Задачами проведения экспериментальных исследований является проверка правильности теоретических предпосылок и выводов, сделанных при проектировании привода, оценка основных технологических характеристик разработанного привода и соответствия их предъявленным требованиям, а также изучение возможных областей применения разработанного привода составляет гидропанель с путевым управлением (ГПУ)

На листе 2 показаны места установки датчиков, с помощью которых осциллографируются следующие параметры:

· крутящий момент;

· частота вращения;

· давление;

· расход.

Для регистрации давления используются тензометрические датчики давления типа ДД2 конструкции ЭНИМСа, сигнал с которых поступает на осциллограф типа HPS5, подключается к любому IBM совместимому компьютеру. Датчики давления ДД2 имеют диапазон рабочих частот до 200Гц.

Для определения давления в системе установлены два манометра М2 и М3, которые через переключатели ПМ2 и ПМ3 могут соединяться с различными точками.

При проверке функционирования следует проверить:

· осуществление вращения выходного звена гидромотора путем подвода рабочей жидкости к рабочим полостям мотора;

· изменение частоты вращения выходного звена гидромотора путем подвода рабочей жидкости переменного расхода к рабочим полостям гидромотора;

· изменение направления вращения выходного звена гидромотора при подводе рабочей жидкости к рабочим полостям гидромотора (при испытании реверсивных моторов);

· отсутствие повышенной вибрации, ударов, стуков, резкого шума, толчков давления в магистралях, повышенного нагрева;

· утечку рабочей жидкости из под пробок, крышек, фланцев по валуи т.п. (ГОСТ 20719-83)



2. КОСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Составление принципиальной схемы стенда

Составление принципиальной схемы стенда начинаем от гидромотора, то есть наносим на схему гидромотор, а затем на его гидролинии устанавливаем регулирующие и направляющие гидроаппараты в соответствии с циклограммой работы привода и способом регулирования скорости. После этого объединяем напорную, сливную линии отдельных участков схемы.

Схема насосной установки окончательно определяется после выбора её модели.

Принципиальная схема привода приведена на рисунке 2.1:

Н1, Н2, Н3, Н4 - насосы;

Ф1, Ф2 - фильтры;

ОК1, ОК2, ОК3, ОК4, ОК5 - обратные клапаны;

Э1, Э2 - электродвигатели;

КП1, КП2, КП3, КП4 - предохранительные клапаны;

Д - дроссель регулирующий;

ГМ - гидромотор;

РР - реверсивный распределитель;

НА - насосный агрегат;

НУ - нагрузочное устройство;

Т - теплообменник.



Рисунок 2.1 - Принципиальная схема привода

Рабочая жидкость под давлением от насоса Н2 поступает к гидромотору по замкнутому контуру, чем вызывает вращательное движение. При возникновении излишнего давления рабочая жидкость проходит через обратный клапан ОК4 или ОК5 и сбрасывается через предохранительный клапан КП2. Далее рабочая жидкость проходит через обратный клапан ОК2 или ОК3 и снова попадает на насос Н2. При наличии утечек в замкнутом гидроприводе рабочая жидкость из гидробака поступает на насос подпитки Н1 и возвращается в замкнутый контур, пройдя фильтр Ф1 и обратный клапан ОК1. Так же предусмотрен предохранительный клапан КП1.

Рабочая жидкость из гидробака попадает на насос подпитки Н4 и подается им через реверсивный распределитель РР на насос нагрузочного устройства Н3. Далее рабочая жидкость проходит реверсивный распределитель РР ,дроссель Д, теплообменник Т, фильтр Ф и возвращается обратно в гидробак. На случай возростания давления в системе предусмотрены предохранительные клапаны КП3 и КП4.



2.2 Гидравлические расчеты

2.2.1 Выбор насосной установки

Выбор насосной установки осуществляется исходя из требуемых расхода жидкости и давления в гидроприводе.

Средняя расчетная подача радиально поршневого насоса за один оборот (рабочий объем насоса) равна объему, описываемому его поршнями, и рассчитывается по формуле 2.1:

, (2.1)

где f- диаметр поршня (30 мм);

h - ход поршня (7,5 мм);

z- число поршней (5);

- площадь поршня.

Средняя подача будет равна:

Максимальный расход, необходимый для питания гидромотора:

Номинальная подача насоса должна превышать максимальный расход быстрого подвода:

.

Величина требуемого давления на выходе из насоса рн=100 МПа.

На основании полученных значений из справочника [4] выбираем модель насосной установки и насоса:

,

где 3 - исполнение по высоте гидрошкафа;

С - тип насосной установки ;

400 - номинальная вместимость гидробака 400дм3;

В - с воздушным маслоохладителем;

РГ1 - исполнение насосного агрегата;

50 - номинальное давление насоса 50 МПа;

63 - Номинальная подача насоса 63л/мин;

75 - номинальная мощность электродвигателя кВт;

А - малошумное исполнение;

М1 - шифр гидроаппарата МПГ54-3;

3 - условный проход гидроаппарата 32 л /мин;

5 - номинальное давление настройки гидроаппарата 32 МПа.

Н2 - Характеристика регулируемого экспериментального насоса с принудительным клапанным распределением приведены в таблице 2.1:

Таблица 2.1 - Характеристики экспериментального насоса с принудительным клапанным распределением

Характеристики	Единицы измерения	Числовое значение
Рабочий объем	см3	52,9
Давление на выходе: · номинальное · минимальное	МПа	100 70
Номинальная подача	л/мин	80
Частота вращения: · номинальная · минимальная	об/мин	1500 400
Номинальная мощность	кВт	75

Qн=80 л/мин.

Подача насоса данной установки удолетворяет условию:

Qн > QД max;

80 >62,8.

2.2.2 Выбор гидроаппаратуры

Параметрами для выбора гидроаппаратуры является величина расхода жидкости и рабочего давления в той линии, где установлен аппарат. Номинальные значения расхода и давления - ближайшие большие к расчетным значениям. Выбранные аппараты должны соответствовать заданному способу монтажа. Выбор аппаратуры производим из справочника.

1. Реверсивный гидрораспределитель:

РР - реверсивный гидрораспределитель типа ВЕХ 16.64.В220.

Характеристики реверсивного гидрораспределителя ВЕХ 16.64.В220 приведенены в таблице 2.2:

Таблица 2.2 - Характеристики реверсивного гидрораспределителя ВЕХ 16.64.В220

Характеристика	Единица измерения	Числовое значение
Условный проход	мм	16
Номинальное давление на входе	МПа	25
Расход рабочей жидкости: · номинальный · максимальный	л/мин	80 125
Масса	кг	9,3

2. Аксиально-поршневой насос:

Н3 - аксиально-поршневой насос с наклонным диском НАД-Ф 63/60.

Характеристика аксиально-поршневого насоса с наклонным диском НАД-Ф 63/60 приведены в таблице 2.3:



Таблица 2.3 - Характеристики аксиально-поршневого насоса с наклонным диском НАД-Ф 63/60

Характеристики	Единицы измерения	Числовое значение
Рабочий объем	см3	63
Давление на выходе: · номинальное · максимальное	МПа	60 80
Номинальная подача	л/мин	89
Частота вращения: · номинальная · максимальная · минимальная	об/мин	4000 4250 500
Номинальная мощность	кВт	71

3.Фильтр напорный:

Ф1 - фильтр напорный типа ФГМ по ТУ2.053.022 5228.030-90.

Характеристики напорного фильтра с индикатором загрязненности 2ФГМ32-25К приведены в таблице 2.4:

Таблица 2.4 - Характеристики напорного фильтра с индикатором загрязненности 2ФГМ32-25К

Характеристика	Единица измерения	Числовое значение
Номинальное давление	МПа	32
Номинальная тонкость фильтрации	мкм	25
Номинальный расход	л/мин	80
Условный проход	мм	20
Номинальный перепад давлений	МПа	0,16
Масса	кг	6,5

4.Фильтр сливной:

Ф2 - фильтр сливной типа ФММ25 (магнитный сепаратор).

Характеристики сливного фильтра ФММ25 (магнитный сепаратор) приведены в таблице 2.5:



Таблица 2.5 - Характеристики сливного фильтра ФММ25 (магнитный сепаратор)

Характеристика	Единица измерения	Числовое значение
Номинальное давление	МПа	6,3
Номинальная тонкость фильтрации	мкм	25
Номинальный расход	л/мин	100
Условный проход	мм	50
Номинальный перепад давлений	МПа	0,025
Масса	кг	8,3

5.Клапан обратный:

КО1, ОК2, КО3, КО4, КО5 - клапан обратный по ТУ 4144-014-00239882-2007.

Характеристики клапана обратного 4121.20.90-1 приведены в таблице 2.6:

Таблица 2.6 - Характеристики клапана обратного 4121.20.90-1

Характеристика	Единица измерения	Числовое значение
Условный проход	мм	16
Давление на входе: · номинальное · максимальное · минимальное	МПа	32 40 0,3
Расход рабочей жидкости: · номинальный · максимальный	л/мин	80 125
Внутренняя герметичность (максимальные внутренние утечки) при номинальном давлении	л/мин	0,008
Перепад давления: · при номинальном расходе рабочей жидкости · при максимальном расходе рабочей жидкости	МПа	0,16 0,31
Масса	кг	0,8

6. Клапаны предохранительные:

КП1, КП4 - предохранительный клапан непрямого действия МКПВ 10/3.

МКПВ - клапан предохранительный модульного монтажа:

10 - условный проход;

3 - номинальное давление на входе 32МПа;

Характеристики предохранительного клапана МКПВ 10/3 приведены в таблице 2.7:

Таблица 2.7 - Характеристики клапана непрямого действия МКПВ 10/3

Характеристики	Единицы измерения	Числовое значение
Условный проход	мм	10
Давление настройки	МПа	2…40
Изменение давление настройки , при изменении расхода от номинального до минимального не более	МПа	1,5
Номинальное давление настройки	МПа	32
Номинальный расход рабочей жидкости	л/мин	80
Масса клапана	кг	3,45

КП2, КП3 - предохранительный клапан непрямого действия.

Характеристики предохранительного клапана 510.32 приведены в таблице 2.8:

Таблица 2.8 - Характеристики предохранительного клапана 510.32

Характеристика	Единицы измерения	Числовое значение
Условный проход	мм	32
Давление на входе: · номинальное · максимальное · минимальное	МПа	40 50 1
Диапазон регулирования давления	МПа	1…50
Максимально допустимое изменение давления настройки при изменении потока от номинального до минимального	МПа	1
Расход рабочей жидкости: · номинальный · максимальный · минимальный	л/мин	400 600 20
Максимальные внутренние утечки при номинальном давлении	л/мин	0,2
Масса	кг	0,64

7. Дроссели:

Д - дроссель ДК - 32 (с обратным клапаном) по ГОСТ 15150 .

Характеристики дросселя ДК - 32 (с обратным клапаном) приведены в таблице 2.9:

Таблица 2.9 - Характеристики дросселя ДК - 32 (с обратным клапаном)

Характеристики	Единицы измерения	Числовое значение
Диаметр условного прохода	мм	32
Расход масла: · номинальный · максимальны · минимальный	л/мин	160 250 0,15
Рабочее давление: · номинальное · максимальное	МПа	32 35
Перепад давления в дросселе	МПа	0,2
Масса	кг	12,7

8. Насосы

Н1, Н4 - насосы подпитки НПл 40/6,3 по ТУ2-053-1899-88.

Характеристики насоса НПл 40/6,3 приведены в таблице 2.10:

Таблица 2.10 - Характеристики насоса НПл 40/6,3

Характеристики	Единицы измерения	Числовое значение
Рабочий объем	см3	40
Давление на выходе из насоса: · номинальное · предельное	МПа	6,3 -
Номинальная подача	л/мин	35,7
Частота вращения: · номинальная · максимальная · минимальная	об/мин	950 1600 900
Мощность	кВт	4,3
КПД при номинальном режиме работы: · объемный · полный	%	93 85
Ресурс при номинальном режиме работы	Ч.	4000
Масса	кг	9,7

9. Электродвигатели

Э1 - электродвигатель АОЛ2-92-4 по ГОСТ 151-50.

Характеристики электродвигателя АОЛ2-92-4 приведены в таблице 2.11:

Таблица 2.11 - Характеристики электродвигателя АОЛ2-92-4

Характеристики	Единицы измерения	Числовое значение
Мощность	кВт	100
Частота вращения ротора	об/мин	1500
Ток при 380В	А	177
КПД	%	94
Коэффициент мощности	Cos ?	0,88
Габаритные размеры (исполнение: на лапах): · длина · ширина · высота	мм	1025 545 627
Масса	кг	635

Э2 - электродвигатель АИР 100L2 по ГОСТ 2479-79.

Характеристики электродвигателя АИР 100L2 приведены в таблице 2.12:



Таблица 2.12 - Характеристики электродвигателя АИР 100L2

Характеристика	Единица измерения	Числовое значение
Высота оси вращения ротора	мм	100
Номинальная мощность	кВт	5,5
Скорость вращения ротора	об/мин	2870
КПД	%	84,8
Коэффициент мощности	сos ?	0,89
Ток	А	11
Климатическое исполнение	-	У3
Режим работы	-	непрерывный S1
Напряжение	В	220/380В,50Гц
Температура окружающей среды	C°	-20…+40
Степень защиты	-	IP54
Класс изоляции	-	F
Уровень шума не более	дБ	55
Материал корпуса	-	чугун
Масса	кг	28

2.2.3 Расчет и выбор трубопроводов

Рассчитаем диаметры и толщины труб, соединяющих аппараты гидропривода, и согласуем их со справочной литературой. Сделаем это для каждого участка, которые разделены на схеме характерными сечениями и местами соединения труб.

Внутренний диаметр трубопровода определяется по формуле 2.2:

(2.2)

где Q - максимальный расход жидкости в трубопроводе;

Uрек - рекомендуемая скорость течения жидкости в трубопроводе.

Минимально допустимую толщину стенки трубопровода рассчитываем по формуле 2.3:



(2.3)

где Р - максимальное давление жидкости в трубопроводе;

?вр - предел прочности на растяжение материала трубопровода, (для стали можно принять ?вр =340 МПа);

Кб - коэффициент безопасности, Кб=2…8.

На основании расчётных значений d и для различных линий гидросхемы выбираются стандартные трубы или рукава, у которых внутренний диаметр и толщина стенки ( dст и ст ) являются ближайшими большими к расчётным значениям.

На гидросхеме различают напорные, сливные и напорно - сливные трубы.

Напорные трубы - это трубы, которые на всех этапах цикла подключены к насосу, то есть работают при высоких давлениях. В нашем случае это следующие участки:1-3,2-20,23-25,26-29.

Участки 1-3,2-20,23-25,26-29 - рассчитываем исходя из максимально возможной производительности насоса подпитки, то есть Qн = 35,7 л/мин = 35,7 / 60000 = 0,000595 м3/с.

Рекомендуемая скорость при рн = 6,3 МПа составляет Uрек = 3,2 м/с.

Определяем внутренний диаметр трубопровода:

Выбираем трубу 18 1 ГОСТ 8734 - 75 соединение с развальцовкой 2-18- К 1/2" ОСТ2 Г93-4-78.

18 - наружный диаметр трубы, мм;

1 - толщина стенки трубы, мм;

К 1/2"- коническая резьба.

dст = dн - 2 = 18 - 2·1= 16мм;

dст d; 16 15,4 - условие выполняется;

; 1 0,74 - условие выполняется.

Напорно-сливные трубы - это трубы, которые на одних этапах цикла подключены к насосу, а на других - к гидробаку. В нашем случае это следующие участки: 4-5,6-7.

Qн = 89 л/мин = 89/60000=0,001483м3/с, рекомендуемая скорость при рн = 60 МПа составляет Uрек = 2 м/с.

Определяем внутренний диаметр трубопровода:

Выбираем трубу 42 6 ГОСТ 8734 - 75 соединение соединение с шаровым ниппелем 2-42-К1" ОСТ2 Г93-4-78.

42 - наружный диаметр трубы, мм;

6- толщина стенки трубы, мм;

К1” - коническая резьба.

dст = dн - 2 = 42 - 2 * 6 = 30 мм;

dст d, 30 30 - условие выполняется;

, 6 5,29 - условие выполняется.

Участки: 29-30,31-32,44-36,45-37,43-29,55-32,46-29,38-32.

Qн = 80 л/мин = 80/60000=0,001333м3/с, рекомендуемая скорость при рн = 100 МПа составляет Uрек = 2 м/с.

Определяем внутренний диаметр трубопровода:

Выбираем трубу 48 9 ГОСТ 8734 - 75 соединение соединение с шаровым ниппелем 2-48-К1" ОСТ2 Г93-4-78.

48 - наружный диаметр трубы, мм;

9- толщина стенки трубы, мм;

К1” - коническая резьба.

dст = dн - 2 = 48 - 2 * 9 = 30 мм;

dст d, 30 30 - условие выполняется;

, 9 8,82 - условие выполняется.

Сливные трубы - это трубы, которые на всех этапах цикла подключены к гидробаку, то есть работают при низких давлениях. В нашем случае это следующие участки:

Участки: 8-17.

Qн = 89 л/мин = 89/60000 = 0,001483 м3/с;

Рекомендуемая скорость при рн = 60 МПа составляет Uрек = 2 м/с.

Определяем внутренний диаметр трубопровода:

Выбираем трубу 42 6 ГОСТ 8734 - 75 соединение 2-42- К 11/4” ОСТ2 Г93-4-78.

42 - наружный диаметр трубы, мм;

6- толщина стенки трубы, мм;

К11/4” - коническая резьба.

dст = dн - 2 = 42 - 2 * 6 = 30 мм;

dст d, 30 30 - условие выполняется;

, 6 5,29 - условие выполняется.

Участок: 21-22, 50-51.

Qн = 35,7 л/мин = 35,7/60000 = 0,000595 м3/с;

Рекомендуемая скорость при рн = 7 МПа составляет Uрек = 2 м/с.

Определяем внутренний диаметр трубопровода:

Выбираем трубу 22 1 ГОСТ 8734 - 75 соединение с развальцовкой 2-22- К 3/4” ОСТ2 Г93-4-78.

22 - наружный диаметр трубы, мм;

1- толщина стенки трубы, мм;

К3/4” - коническая резьба.

dст = dн - 2 = 22 - 2 * 1 = 20 мм;

dст d, 20 10 - условие выполняется;

, 1 0,9 - условие выполняется.

2.3 Разработка конструкции нагрузочного устройства

Нагрузочное устройство необходимо для создания нагрузки на валу испытываемого гидромотора с целью снятия всех характеристик гидромотора, исследования пусковых свойств, испытания на долговечность, определения глубины регулирования, минимальной и максимальной устойчивой скорости при различных нагрузках, маневренности, способности работать при аварийном режиме.

Нагрузочное устройство будет представлять собой конструкцию из испытываемого гидромотора, нерегулируемого насоса НАД-Ф 63/60, стакана на котором крепится гидромотор и фланца на котором крепится насос.

В конструкции гидромотора предусмотрено 5 отверстий O8. Они служат для присоединения гидромотора к стакану при помощи болтов М8, изготовленным по ГОСТ 7796-70:

Стакан нагрузочного устройства изготовлен из Стали 20 по ГОСТ 5781-82. Размеры стакана были выбраны, учитывая размеры муфты, которая будет находиться внутри стакана и соединять концы валов гидромотора и насоса. Внутренний диаметр стакана составит 204мм. Внешний диаметр стакана 244мм.

В стакане с торцевой стороны располагаются 5 отверстий O10Н12+0,15, к которым будут крепиться фланец. С торцевой стороны стакана отверстия имеют глубину 55мм и глубину нарезания резьбы 20мм.

Для крепления нагрузочного устройства в стакане предусмотрено 6 отверстий O10Н12(+0,15) мм. Крепиться стакан нагрузочного устройства будет к стенке насосной установке при помощи болтов М10-6gх40 по ГОСТ 7798-70.

Для контроля точности сборки и проверки состояния муфты в ходе эксплуатации в стакане предусмотрено смотровое окно. Его размеры составляют 120х60мм. Для предотвращения попадания грязи внутрь стакана извне и защиты лаборантов в случае разрушения муфты при испытаниях предусмотрена крышка. Она представляет собой лист стали толщиной 1,5 мм прямоугольной формы с габаритными размерами 136х75мм. Для крепления крышки к стакану нагрузочного устройства в стакане и в крышке предусмотрены по 4 отверстия. Отверстия М3мм в стакане выполняются глубиной по 11мм и глубиной резьбы 8мм. Отверстия в крышке выполнены O3Н7+0,01. Крышка крепиться к корпусу при помощи 4 болтов М3 выполненных по ГОСТ 17473-80.

Как уже упоминалось выше для крепления насоса к стакану используется фланц. Фланц представляет собой сборочную единицу круглой формы с ступенчатой формой и отверстиями в его корпусе.

Он имеет отверстия для крепления самого фланца к стакану, так и для крепления насоса. Отверстия под крепления к корпусу имеют O10мм, а для крепления насоса O16мм.



2.4 Разработка конструкции стенда

Стенд - совокупность устройств, состоящий обычно из насоса и гидроаппаратуры.

В дипломном проекте выберем насосную установку С400, на которую будут установлены агрегаты, имеющие определенные габаритные размеры, поэтому агрегаты не должен превышать размеры установки.

При монтаже приводов, состоящих из электродвигателей и насосов, должны быть выдержаны определенные требования точности относительно положения узлов.

Габаритные и присоединительные размеры насосной установки С400 с вертикальными насосными агрегатами приведены в таблице 2.13 [5]:

Таблица 2.13 - Габаритные и присоединительные размеры насосной установки С400 с вертикальными насосными агрегатами

Типоразмер насосной установки	Исполнение	Н	I1	I2	I3	I4	L1	L2	a	b	h
С400	3	2220	500	700	196	285	926	1500	1416	842	634

Конструкция стенда скомпонован по принципу узловой сборки. Составные части крепятся при помощи болтов и винтов, и при необходимости могут быть легко демонтированы.

Насосная установка включает в себя гидробак, стойку, электрокоробку, воздушно-заливной фильтр, блок сливного фильтра, насосную установку, дроссели, предохранительные клапаны, фильтры, теплообменник, боковые профили.

Насосная установка комплектуется маслоохладителем воздушного типа. Подвод рабочей жидкости и отвод ее от маслоохладителя, в целях уменьшения передачи вибрации, осуществляется рукавами.

Гидробак является резервуаром для рабочей жидкости и служит основанием для размещения остальных сборочных единиц насосной установки. Сварной корпус гидробака разделен продольной перегородкой на два равных по объему сообщающихся отсека - всасывания и слива.

На передней стороне установки расположим регулирующий дроссель, предохранительные клапаны, напорный фильтр, обратные клапаны и испытуемый гидромотор. На задней стороне щита расположим насосы подпитки, насос нагрузочного устройства, сливной фильтр и реверсивный распределитель. Все оборудование, требующее регулировки во время испытания, расположено на передней стороне щита для того,чтобы лаборант мог непосредственно следить за показаниями датчиков во время эксперимента.

Фильтры и клапаны предохранительные крепим к щиту при помощи установочных плит. Обратные клапаны в силу своего небольшого веса крепим на стальных трубопроводах.

Общий вид представлен на листе ВКР 151001.09.012.02.03.01.00.00 ВО.

2.5 Расчеты на прочность

2.5.1 Расчет шпонок на прочность

К расчетам на прочность отнесем выбор и расчеты на прочность выбранных шпонок. Размеры шпонок принимаются в зависимости от диаметра по ГОСТ 23360-78. Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.

Выбранную шпонку проверяем на смятие по формуле 2.4:

(2.4)

где Мk ? момент на валу, Нм;а

dB ? диаметр вала, мм;

h ? высота шпонки, мм;

t1 - глубина паза шпонки;

[см] ? допускаемое напряжение на смятие, Н/мм2, [см] = 120 МПа.

Рабочая длина шпонки рассчитывается по формуле 2.5:

(2.5)

Полная длина шпонки рассчитывается по формуле 2.6:

(2.6)

Определим длину шпонок для узлов насосной установки и проверим их на прочность.

Для конца вала электродвигателя d = 40 мм и М = 400 Нм:

Принимаем мм.

Принимаем шпонку 12?8?68 ГОСТ 23360-78.

Условие прочности выполняется.

Для конца вала насоса d=60 мм и М=400Нм:

Принимаем мм.

Принимаем шпонку 18?11?46 ГОСТ 23360-78.

Условие прочности выполняется.

Определим длину шпонок для узлов нагрузочного устройства и проверим их на прочность.

Для конца вала гидромотора d = 60 мм и М = 820 Нм:

Принимаем мм.

Принимаем шпонку 18?11?74 ГОСТ 23360-78.

Условие прочности выполняется.

Для конца вала насоса d=55 мм и М=820Нм:

Принимаем мм.

Принимаем шпонку 18?11?80 ГОСТ 23360-78.

Условие прочности выполняется.

2.5.2 Расчет винтов на срез и смятие

Расчет на срез будем производить по формуле 2.7:

(2.7)

откуда диаметр стержня, мм,

где Р - сила, действующая поперек винта, Н;

[?cp] - допускаемое напряжение на срез, МПа;

Допускаемое напряжение определим по формуле 2.8:

(2.8)

где - предел текучести.

На смятие винт рассчитывают по формуле 2.9:

(2.9)

откуда,

где h - высота участка смятия, мм;

[?cp] - допускаемое напряжение на смятие, МПа, [?cp]=120МПа.

Для винтов крепящих гидромотор к стакану допускаемое напряжение на срез составит:

Тогда диаметр винта на срез получим при силе Р=2900Н:

.

Принимаем болт диаметром 8мм.

Диаметр винта на смятие получим:

.

Принимаем винт диаметром 8мм.

Для винтов крепящих насос к фланцу допускаемое напряжение на срез составит при силе Р=3500Н:

.

Тогда диаметр винта на срез получим:

.

Принимаем болт диаметром 16мм т.к. в корпусе насоса предусмотрено конструкцией.

Диаметр винта на смятие получим:

.

Принимаем винт диаметром 16мм т.к. в корпусе насоса предусмотрено конструкцией.



3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭКСЦЕНТРИКОВО ВАЛА

3.1 Описание конструкции и назначения детали

Вал эксцентриковый является одной из основных деталей насоса. Он представляет собой деталь типа «тело вращения» ступенчатой формы с эксцентрично расположенными поверхностями (е =3,75мм) и предназначен для установки механических передач, с целью передачи вращающего момента. Основными рабочими поверхностями вала являются посадочные поверхности o350.002 и o15-0.011 к которым предъявляются повышенные требования к точности и шероховатости и от которых зависит надежность и работоспособность всего изделия. На поверхности o15 имеется шпоночный паз под призматическую шпонку. Для посадки подшипников на вал имеются фаски.

Данный вал имеет следующие габаритные размеры: наибольший диаметр o35 мм, длина вала 190 мм. В целом деталь не очень габаритная, но из-за эксцентриситета вала требует специальных приспособлений и оборудования для ее обработки, изображена в приложении.

3.2 Технологический контроль чертежа детали

Чертеж детали имеет достаточно информации для разработки технологического процесса ее изготовления. Количество видов и разрезов достаточно и однозначно трактует конструкцию детали. Неудобства составляет сам эксцентриситет вала, что требует подбора специального оборудования. Обработку детали делают более сложной переустановки детали, занимающие некоторую часть времени и требуют определенных усилий. В ходе технологического процесса необходимо проследить за требуемой шероховатостью поверхности.

3.3 Анализ технологичности конструкции детали

Произведенный анализ технологичности включает следующее:

- нетехнологичных элементов и мест, труднодоступных для обработки детали, не содержится;

- обработка может производиться на действующем оборудовании несколькими способами с возможностью выбора наиболее производительного и экономичного из них;

- все поверхности детали могут быть обработаны стандартными режущими инструментами с использованием стандартных универсальных вспомогательных инструментов и приспособлений;

- размеры детали контролируются непосредственным методом с использованием стандартных измерительных инструментов;

- материал детали - сталь 45 - отвечает служебному назначению

детали, при этом посадочные поверхности - o35 и o15 перед шлифованием необходимо подвергнуть термической обработке.

3.4 Выбор заготовки

Метод получения заготовок для деталей определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, формой поверхности, размерами, временем подготовки технологической оснастки (изготовление штампов, моделей, пресс-форм и пр.), наличия соответствующего технологического оборудования. Заготовку для вала можно выполнить несколькими способами: заготовка из крупного проката, литая заготовка и заготовка, полученная методом горячей штамповки.

Сравним 2 способа получения заготовки по себестоимости. Заготовку из проката и горячештампованную заготовку.

Себестоимость заготовки из проката определим по формуле 3.1 [6]:



(3.1)

где М - затраты на материал заготовки, руб.;

Со.з. - технологическая стоимость операций правки прутков, резки на штучные заготовки, сварки определим по формуле 3.2:

, руб., (3.2)

где Сп.з.- приведенные затраты на рабочем месте, руб/ч;

Тшт.- штучное время выполнения заготовительной операции, мин.

Затраты на материал определяются по массе проката, идущего на изготовление и массе сдаваемой стружки определим по формуле 3.3:

, руб. (3.3)

где Q - масса заготовки, кг ;

S - цена 1 кг материала заготовки, руб.;

q - масса готовой детали, кг ;

Sотх. - цена 1 т отходов, руб.

S = 38 руб. - цена 1 кг стали 45 ГОСТ 1050-88;

Q = 0,5 кг - масса заготовки;

q = 0,3 кг - масса готовой детали;

Sотх. = 6000 руб. - стоимость 1 т отходов стали 45;

Определим затраты на материал:

Приведенные затраты приходящиеся на 1 час работы абразивно - отрезного станка 200 руб./час;

Тогда технологическая себестоимость операции составит:

Определим стоимость заготовки:

Себестоимость горячештампованной заготовки определим по формуле 3.4:

(3.4)

где Сi - базовая стоимость 1 т заготовок, руб.;

- коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок.

Сi = 37300 руб. - базовая стоимость 1 т заготовок;

Q = 0,45 кг - масса заготовки;

q = 0,3 кг - масса готовой детали;

Sотх. = 6000 руб. - стоимость 1 т отходов стали 45;

= 1; = 0,84; = 1,33; = 1; = 1.

В данном случае в качестве исходной заготовки принимаем заготовку, выполненную методом горячей штамповки, которая по сравнению с заготовкой из крупного проката горячая штамповка в данном случае имеет значительно больший коэффициент использования материала заготовки за счет малых припусков на механическую обработку, большую производительность процесса изготовления заготовки и меньшую себестоимость.



3.5 Выбор типа производства

Для выбора типа производства используем коэффициент загрузки оборудования определим по формуле 3.5 [7]:

(3.5)

где - среднее время обработки (средняя норма времени), = 1,392 мин;

N - годовая норма выпуска, N = 5000 шт.;

Fд - действительный годовой фонд времени, Fд = 4029 ч;

,

.

Для изготовления данной детали подходит среднесерийный тип производства.

3.6 Выбор маршрута обработки детали

Выбор маршрута обработки зависит от требований, предоставляемых к точности и классу шероховатости обработки данной детали [6].

Для заданной детали заготовка выполняется штамповкой. Термообработка проводится.

Технологический процесс изготовления эксцентрикового вала приведен в таблице 3.1:

Таблица 3.1



Технологический процесс изготовления эксцентрикового вала

№ п/п	Наименование и содержание операции	Модель оборудования
005	Фрезерно-центральная: -фрезеровать 2 торца o 19	МР-71М
010	Токарная: - центровать эксцентрик - точить эксцентрик o35 - точить канавку шириной 3мм - точить фаску 2?45°	16К20
015	Токарная с ЧПУ: - точить наружный контур - точить фаски 1?45° - точить канавки шириной 3мм	16К20Ф3С5
020	Шпоночно-фрезерная: - фрезеровать шпоночный паз	6Д92
025	Термическая
030	Круглошлифовальная: - шлифовать o15-0,011 - шлифовать o350,002	3Е12
035	Круглошлифовальная: - шлифовать эксцентрик o350,002	3Е12
040	Промывка	Ванна УЗВ-16М
045	Контрольная	Стол контролера
050	Транспортная	АЩВ-062

3.7 Выбор металлорежущего оборудования

Выбор металлорежущего оборудования осуществляется в зависимости от вида обработки, размеров обрабатываемой детали или заготовки, точности обработки, количества инструментов в наладке, типа производства.

Так как изготавливаемая деталь имеет сложную конфигурацию, то применение станков с числовым программным управлением, которые сочетают точность специализированных станков и имеют более высокую производительность, чем станки общего назначения (в 2...5 раз), значительно облегчит их изготовление. Станки применяются как для единичного и мелкосерийного, так и для крупносерийного типов производств. С учетом выше изложенного выбираем следующее оборудование.