Расчетный анализ конструкции задней бабки

Расчетный анализ конструкции  задней бабки

 

В рассматриваемом станке 1740РФЗ задний центр закреплен  в шпиндельном узле, размещенном  в выдвижной пиноли задней бабки. Шпиндельный узел нагружен осевым усилием  поджима пиноли, силой резания  и весом заготовки. Он должен иметь высокие показатели по критериям быстроходности, радиальной жесткости, допустимой осевой нагрузки и долговечности.

В передней опоре задней бабки станка установлены четыре подшипника, а в задней – два. Предварительный натяг создается  одновременно в обеих опорах гайкой, размещенной за задней опорой (см. рис.   )

В обеих опорах подшипники располагаются по схеме «0» и  представляют собой два независимых  комплекта. Поэтому осевая сила воспринимается только передним комплектом.

Для облегчения сборки подшипники задней опоры имеют меньший диаметр чем подшипники передней опоры.

Расчет нагрузок на передние опоры и их жесткости производится следующим образом.

Осевая жесткость комплекта, Н/мм:

,

где с – коэффициент, зависящий от параметров подшипника;

F_н – сила предварительного натяга, Н; F_н=2кН;

i₁, i₂ – число подшипников в переднем (нагружаемом) и заднем (разгружаемом) блоках комплекта; i₁=3, i₂=1.

 

,

где   z – число шариков в подшипнике;

d_ш – диаметр шариков.

,

Тогда       Н/мм=14,9 кН/мм.

Допустимая осевая сила из условия нераскрытия стыков в  разгружаемом блоке, Н:

;

Н

Осевая сила, воспринимаемая нагружаемым блоком, Н:

,

где F_В – внешняя осевая нагрузка, Н;

,

=0,675,

Тогда                  =3093,6 Н.

Осевая сила, воспринимаемая одним подшипником:

;

Н.

Радиальная жесткость  нагружаемого блока:

,

Н/мм=23,1кН/мм

 

 

Радиальная жесткость  разгружаемого блока

;

Н/мм=11,1 кН/мм.

Радиальная жесткость каждого подшипника в блоке меньше соответственно в i₁ или i₂ раз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет наклонного конвейера для сбора стружки

 

Винтовые конвейеры применяют для транспортирования мелкокусковых насыпных грузов на сравнительно небольшое расстояние (до 40 м). К преимуществам винтовых конвейеров относятся простота устройства и несложность технического обслуживания, небольшие габаритные размеры, удобство промежуточной разгрузки. Недостатками винтовых конвейеров являются связанный со способом перемещения высокий удельный расход энергии, повышенный износ винта и желоба, а так же чувствительность к перегрузкам, ведущая к образованию внутри желоба скопления грузов.

Конвейер для стружки, устанавливается в средней части  основания перпендикулярно оси шпинделя, обеспечивая тем самым сбор стружки в тару с задней стороны станка ( см. рис.  ). Привод конвейера осуществляется от электродвигателя 1  через червячный редуктор 2 и предохранительную муфту 3. От редуктора движения передается валом 4 с двумя шарнирными муфтами 5 и 6 через распределительную коробку 7 к шнекам 8.

Шнеки располагаются в желобах 9 с лотками 10 в которых собирается стружка и транспортируется за пределы  станка. Ширина каждого из двух лотков 1000 мм что обеспечивает большую вместимость накопител я стружки.

Выполним  расчет конвейера, задавшись  исходными данными: производительность Q=1 т/ч, скорость транспортирования 2 м/мин.

Принимаем ориентировочно диаметр  винта D=0,16 м. Шаг винта для трудно перемещаемых грузов принимают обычно t=0,8·D=0,8·0,16=0,128. Принимаем t=0.13 м.

Наибольшую частоту вращения (об/мин) можно определить по эмпирической формуле:

,

где А – коэффициент ( при транспортировке металлической стружки А=30).

Тогда:

об/мин.

Уточняем значение диаметра винта, исходя из формулы:

,

где ρ – плотность груза, т/м³ ( принимаем ρ=2 т/м³);

       С  – поправочный коэффициент, зависящий  от угла наклона конвейера β (при β=15, С=0,7);

       n – частота вращения конвейера (принимаем n=65 об/мин);

       ψ – коэффициент наполнения во избежание скопления грузу у промежуточных подшипников (принимаем ψ=0,125).

Тогда, уточненный диаметр  вала:

= м.

С учетом ряда диаметров  по ГОСТ 2037-75 принимаем окончательно D=0,16 м.

Общее сопротивление  движению груза на винтовом конвейере  складывается из сил трения груза  о желоб и о поверхность  винта, сопротивления промежуточных  и концевых подшипников (включая и упорный подшипник), а так же сопротивления подъему при перемещении вверх по наклону. Если известны коэффициенты трения, то эти сопротивления можно рассчитать. Однако, кроме того, на винтовом конвейере действуют добавочные, трудно учитываемые сопротивления, возникающие из-за скоплений груза у промежуточных подшипников, трения на кромке винта о частицы, затягиваемые в зазор между винтом и желобом, и перемешивания груза. Поэтому при определении мощности двигателя, наиболее удобно пользоваться полученным опытным путем общим коэффициентом сопротивления w, зависящим главным образом от свойств перемещаемого груза.

Определяем мощность на валу двигателя N (кВт):

,

где Н – разница  между начальной и конечной точкой транспортирования ( при L=1,8м и β=15º , Н=0,46м);

           L – длина транспортировки (принимаем L=1,8 м);

           w – коэффициент сопротивления (w=4,0).

 кВт.

Крутящий момент на валу винта, Н·м:

;

 Н·м.

Наибольшая действующая на винт продольная сила, Н:

,

где r – радиус, на котором действует сила Р, м;

      α – угол подъема винтовой линии винта на радиус r;

      φ – угол трения груза о поверхность винта о поверхность винта;

      k – коэффициент (принимаем k=0,75).

 Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет кулачковой муфты  механизма револьверной головки станка

 

Рассчитаем кулачковую муфту, установленную на валу перебора механизма револьверной головки.

Общая конструкция кулачковых муфт такова. Втулка, жестко сидящая на валу, несет все детали. Справа размещено свободно вращающееся зубчатое колесо , слева, на шлицах, - подвижная полумуфта. Обе детали в торце имеют скошенные кулачки. Контакт между ними поддерживается при помощи группы пружин. Зубчатое колесо является ведущим, а кулачки ведут полумуфту и вал. Осевые силы, возникающие на кулачках, уравновешиваются пружинами, регулируемыми гайкой.

При перегрузке ведомые звенья останавливаются.

Пружины не в состоянии уравновесить возросшие осевые силы, поэтому кулачки выйдут из зацепления, перемещая полумуфту влево. Это дает возможность зубчатому колесу продолжать вращение. Когда очередной выступ одного кулачка будет находиться против впадины другого, пружина переместит полумуфту вправо. Кулачки войдут в зацепление, и цикл движений повторится до тех пор, пока не будет устранена причина перегрузки.

Произведем расчет предохранительной  муфты, установленной в механизме  револьверной головки на валу с внутренним диаметром d = 80 мм и наружным D = 90 мм. Муфта должна выключаться при крутящем моменте М_кр=180 Н·м. Кулачки с винтовой рабочей поверхностью.

Определим основные параметры кулачковой муфты в следующем порядке.

Наружный диаметр кулачков

D=2·d=2·80=160 мм.

Ширина кулачков

b_к=0,15·D=0,15·160=24 мм,

 принимаем 25 мм.

Проверим величину внутреннего  диаметра кулачка. Она должна быть больше значения наружного диаметра шлицев, т.е.

D_в=D-2·b_k=160-2·25=110 мм,

 что вполне достаточно.

Средний диаметр кулачков

D_ср=D-b_k=160-25=135 мм.

Высота кулачков

h=0,5·b_k=0,5·25=12,5 мм.

Длина подвижной втулки

L=0,4·D=0,4·160=64 мм,

принимаем L=65 мм.

Окружная сила на всех кулачках при выключении муфты

Принимаем число кулачков z=7.

Нормальная сила по месту контакта кулачков

МПа

Суммарная сила отдачи пружин

По полученному значению суммарной силы подбираем размеры  и количество пружин.

 

 

 

 

Расчет цепного  конвейера накопителя магазинного  типа

 

Цепной накопитель (см. чертеж) предназначен для установки заготовок типа валов с наибольшим диаметром 250…400 мм. Заготовки располагаются в ориентированном виде на призмах, которые прикреплены к цепи. Конструктивно накопитель представляет собой две сварные балки 1 установленные на винтовых опорах 2, которые попарно связаны между собой плитами 3. При помощи пары винт-гайка 4 происходит подъем и опускание балок 1 вручную таким образом, чтобы ось 1 движения заготовок при изменении их диаметра осталась в одной горизонтальной плоскости.

Привод перемещения цепного  конвейера выполнен в виде зубчато-червячного редуктора 5 и гидромотора 6 типа Г15-22. С выходным валом 7 редуктора жёстко соединен вал 8 с ведущей звёздочкой 9 бесконечной цепи 10. Вторая ведущая звёздочка 11 связана с первой валом 12 шарнирными муфтами 13. Ведомые звёздочки 14 установлены в подшипниках на опорах с противоположной стороны накопителя. 

Между ведомыми звёздочками расположен механизм подъема 15, который поднимает заготовку с призм 16 цепного конвейера в позицию Б их съёма рукой промышленного робота. Привод подъёма заготовки включает в себя гидроцилиндр 17, со штокам которого связана платформа 18.  На платформе закреплены гайки, в которые ввертываются винты 19, необходимые для начальной установки призм по высоте.

Контроль наличия заготовки  в позиции разгрузки накопителя осуществляется конечным микровыключателем 20. Микровыключатель 21 контролирует подъём платформы 18  с призмой 22 в позиции Б.

Управление автоматическим циклом работы накопителя осуществляет командоаппарат  23, кинематический связанный с цепью 10 конвейера. Наладка накопителя выполняется оператором с помощью пульта управления 24 .

Цепенесущий конвейер имеет две  вертикально замкнутые тяговые  цепи, на пластинах которых через  определенный шаг укреплены упоры  – призмы. На эти призмы укладывают транспортируемые заготовки. Цепи движутся на катках по направляющим путям.

Основные параметры  конвейера: скорость движения цепи 1,5 м/мин; линейная нагрузка 1000 Н/м; коэффициенты трения скольжения стальной цепи по стали  при смазывании f=0,15÷0,2; коэффициент сопротивления на горизонтальных поворотах ξ=1,1÷1,5.

Выполним выбор параметров и  тяговой расчет конвейера.

Наименьший шаг между призмами должен обеспечивать свободную проходимость заготовок наибольшего диаметра d_max на горизонтальных поворотах наименьшего радиуса R_min и на вертикальных перегибах с наибольшим углом наклона β_max  (в нашем случае β_max=0º):

,

где ∆ =0,15÷0,2 м – минимальный зазор между подвесками и грузом,

       d_max=400 мм – длина заготовки.

Тогда         м.

Шаг призм а_п должен быть кратным удвоенному шагу звена цепи. Скорость для транспортных конвейеров выбирают в зависимости от массы грузов, заданной производительности и способов загрузки и разгрузки конвейера. В нашем случае масса обрабатываемых заготовок может достигать 250 кг. Для условий среднесерийного производства принимаем скорость конвейера 1,5 м/мин.

Если груз перемещается на расстояние L (м) и производительность транспортирующего устройства Q (т/ч), то мощность двигателя, необходимая для транспортировки груза, без учета сопротивлений (т.е. полезная мощность, кВт) :

,

кВт.

Потребная мощность (кВт) двигателя:

,

где η – КПД транспортирующего  устройства (принимаем η=0,73).

Тогда        кВт.

Сила сопротивления  трению установки (Н):

,

где q – масса заготовки ни 1 метр длины транспортирующей установки, принимаем q=100 кг/м;

       L – длина установки (принимаем L=1,9 м);

       w – общий коэффициент сопротивления.

В общем случае значение общего коэффициента сопротивления:

 ,

где Н – высота транспортировки, м.

В нашем случае происходит лишь горизонтальное перемещение ( Н=0), следовательно и общий коэффициент сопротивления w=0. А значит и сила сопротивления W_вр=0.

Расчетные линейные нагрузки (Н/м) на обратной (незагружаемой) q₀ и груженой q ветвях:

,

,

где m_п и m_к – соответственно массы призмы и каретки, кг;

       а_п – шаг призмы, м;

      t_к  - шаг кареток, м;

      q_ц – линейная нагрузка от тягового элемента, Н/м;

      m_г – масса полезного груза на призме, кг.

 Н/м;

 Н/м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ потенциальных опасностей и вредных факторов

 

Рассматриваемый в дипломном проекте  токарно-ревальверный станок 1740РФ3 находится  на 4-ом участке цеха №12 СМНПО им М.В.Фрунзе механической обработки.

Проанализируем санитарно-техническое  состояние условий труда в цехе. Цех спроектирован на основе соответствующих строительных и санитарных норм и введен в эксплуатацию в 1983 году.

 

Общая характеристика цеха:

Здание цеха – капитальное;

Объем здания цеха – 307566 м³;

Общая площадь цеха – 25025,29 м²;

Тип отопления – водяное;

 

Таблица 1 – Вентиляционные установки, пыле-газоулавливающие устройства и  отопительные приборы

Наименование установок	Един. измерен.	Значение
Вытяжных – всего: - количество  - мощность	Един. М3/ч	20 430000
В т. ч. вытяжных  местных: - количество - мощность	Един. М3/ч	5 105000
Приточных – всего: - количество - мощность	Един. М3/ч	12 263000
Воздушно-тепловых завес: - количество - мощность	Един. М3/ч	16 132000
Калориферов	Един.	30
Циклонов раз ных: - количество - мощность	Един. М3/ч	3 9000
Пылесосы ЗИЛ-900: - количество - мощность	Един. М3/ч	2 1500

 

Основные показатели санитарно-технического состояния условий труда в  цехе:

Численность рабочих 475

В том числе:

   Женщин                                                               118  

   Рабочих                                                                412

Количество рабочих мест 348

Численность работающих в условиях, не соответствующих условиям

охраны труда 27

в том числе:

• под влиянием уровня шума 21
• по освещенности                                  20
• под влиянием шума                             2

Численность работающих под влиянием 2-х или более вредных факторов 20

Количество машин и оборудования,

транспортных средств 417

Количество производственного 

оборудования 355

-металлорежущего 199

-энергетического 99

-прочего 56

Численность работающих, которым за вредные условия труда установлено:

-дополнительный отпуск 76

- спецмолоко и другие равноценные 

продукты                                                         25   

доплаты за вредные условия труда               25

Число работающих, которым установлен

хоть один вид льгот                                          83

 

Во всех производственных и вспомогательных  помещениях предусматривается естественная, механическая и смешанная вентиляция, обеспечивающая санитарно-гигиенические условия воздушной среды, отвечающие требованиям санитарных норм проектирования предприятия.

В местах выделения газов – предусмотрены устройства для отсоса воздуха.

В цехе создается шум от работы производственного оборудования в пределах 76-78 дцА, при максимальных допустимых уровнях звука 80 дцА. На одном рабочем участке фактический уровень шума составляет 82 дцА, что превышает допустимые нормы.

На участке могут применяться  следующие легко испаряющиеся жидкости: бензин, керосин, органические масла, ацетон и др. Лица, которые по роду выполнения работ используют эти жидкости знают их свойства и инструкцию по технике безопасности. Их хранят в специальных кладовых. Место их хранения оборудованы средствами пожаротушения.

Температура воздуха рабочей зоны производственных помещений поддерживается в пределах 20⁰С в зимнее и летнее время года. Относительная влажность – в пределах 55%.

В цехе используется совмещенный вид освещения. Однако на некоторых рабочих местах уровень освещения меньше допустимого. Так на механическом участке №3 фактическая освещенность составляет 294 люкс, при норме 2000 люкс. На рабочих местах предусмотрено местное освещение.

Вероятность поражения током в  цехе невелика. Возрастает на сварочном участке.

При обслуживании и работе вблизи движущихся механизмов запрещается  трогать руками шкивы, ремни и  т.д. Запрещается работа на неисправном  оборудовании; при отсутствии или  неисправном ограждении; заходить за ограждение движущихся частей станка во время работы; снимать и открывать ограждения во время работы. Не допускается разбрызгивание масла и СОЖ на пол. Для уборки стружки необходимо использовать специальные приспособления. Работа на станке возможна только при наличии ограждения. Уборка стружки в цехе осуществляется в спецконтейнеры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методика оценки экономической эффективности промышленных роботов и роботизированных -технологических комплексов

В качестве объекта  расчета экономической эффективности промышленные роботы (ПР) имеют определенные особенности. Основная из них заключается в том, что ПР — это машины широкого назначения, отличительным признаком которых является способность к переналадке. Класс ПР совмещает в себе свойства средств автоматизации вспомогательных операций и основного технологического оборудования (существуют вспомогательные, технологические и универсальные ПР).

При расчетах экономической эффективности ПР их необходимо рассматривать всегда как компоненты роботизированных технологических комплексов (РТК), выпускающих определенную продукцию. В таком случае обеспечивается единство методического подхода вне зависимости от того, к какому классу относится данная конкретная модель ПР. При этом сохраняются особенности расчетов, связанные с технологическим назначением ПР и проявляющиеся в основном при выборе базы сравнения.

Другой особенностью ПР как объекта расчета экономической эффективности является необходимость учитывать социально-экономический эффект в результате внедрения робототехники в народное хозяйство.

При расчете  экономической эффективности необходимо соблюдать сопоставимость сравниваемых вариантов по всем показателям (объемы производства, параметры качества, разновременность затрат, социальные условия, уровень цен и др.) и учитывать специфику создания и внедрения новых ПР, РТК, а также способов организации производства при их применении. Базу сравнения ПР следует выбирать дифференцированно, исходя из их технологического назначения и функциональных возможностей, а также в зависимости от стадии (создание или внедрение) выполнения расчета.

На стадии проектирования и принятия решения о серийном выпуске ПР и РТК в качестве базы сравнения принимают лучшие образцы ПР (аналоги), выпускаемые серийно, имеющие сопоставимые технологические возможности и технические показатели.

В случае отсутствия аналога для технологических  ПР в качестве базы сравнения выбирают прогрессивное специальное или специализированное автоматизированное технологическое оборудование, используемое для аналогичных операций, а при отсутствии такого оборудования сравнивают технико-экономические показатели операций, которые должен выполнять создаваемый ПР, с технико-экономическими показателями таких операций, выполняемых вручную.

В этом же случае для вспомогательных ПР, используемых в комплексе с технологическим оборудованием определенного назначения, в качестве базы сравнения принимают ПР заменяемой модели в комплексе с тем же технологическим оборудованием или существующий ПР, который имеет сопоставимые (с разрабатываемым) технические характеристики и мог бы быть использован в комплексе с указанным технологическим оборудованием, а при отсутствии таких ПР в качестве базы принимают то же технологическое оборудование, но с ручным обслуживанием.

Если область  применения универсальных ПР определена техническим заданием, то базу сравнения выбирают в соответствий с этим заданием. Если такой ПР предполагается использовать с равной вероятностью для автоматизации вспомогательных и основных технологических операций, то при расчете его экономической эффективности необходимо назначать различные базы сравнения и устанавливать приоритет областей применения по максимальному значению рассчитанного эффекта.

На стадии внедрения ПР и РТК в производство в качестве базы сравнения принимают технико-экономические показатели заменяемого оборудования. Если ПР или РТК внедряют в порядке модернизации существующего технологического процесса, сопровождаемой заменой устаревшего оборудования, то экономическую эффективность оценивают путем сравнения показателей действующего оборудования (технологии) с показателями вновь создаваемого РТК (комплектуемого новым технологическим оборудованием и ПР) или с показателями нового технологического оборудования, заменяющего старое, но обслуживаемого вручную; возможно также сравнение с показателями действующего, но модернизируемого и роботизируемого оборудования. Целесообразность внедрения того или иного нового оборудования определяют по минимуму годовых приведенных затрат для сравниваемых вариантов.

Если технико-экономические  показатели заменяемого оборудования отсутствуют (например, при создании нового производства), то показатели технологических ПР сравнивают с показателями специального основного технологического оборудования (при его наличии) или ручного труда при выполнении рассматриваемой основной технологической операции, а показатели вспомогательных ПР сравнивают с показателями существующего нероботизированного оборудования, для обслуживания которого они предназначены.

При расчете  технико-экономической эффективности вновь разрабатываемых конструкций ПР рекомендуется предварительно проводить сравнительную оценку базового и нового ПР по коэффициенту технического уровня, зависящему от основных технических показателей ПР: К_т.у.=К_сК_н≥1 , где

-коэффициент технического соответствия конструктивно-технологических параметров нового и базового ПР (характеризующий правильность выбора последнего);

; ; ; ; ; ; ;

; ; ; ; (здесь и далее индекс «1» соответствует базовому ПР, индекс «2» — новому); Р — грузоподъемность одной руки; η — число степеней подвижности; μ — число программируемых координат; ∆ — погрешность позиционирования конечного звена; М — объем памяти системы управления ПР; п — число каналов связи системы управления с внешним оборудованием; V — объем рабочей зоны; т — масса механической системы ПР; А — число моделей (номенклатура) оборудования, обслуживаемых одним ПР (либо номенклатура операций, выполняемых одним ПР); t_ц — время цикла работы ПР; t_п — время переналадки (перепрограммирования) ПР или обучения ПР работе в типовом цикле; К_н = К_н2/К_н1 — коэффициент относительной надежности нового ПР по сравнению с базовым;К_н1(2)=Т₀₁₍₂₎/( Т₀₁₍₂₎+Т_в1(2)); Т₀ — время наработки на отказ; Т_В — среднее время восстановления работоспособности.

При этом необходимо соблюдать следующие правила  выбора указанных параметров: К_с≥0,9; Р₂=(1±0,2)Р₁; η₂≥η₁±1 или η₂≥η₁; μ₂≥μ₁.

Эффективность роботизации определяют по суммарному эффекту, получаемому в народном хозяйстве в результате технико-экономических и социально-экономических преобразований, обусловленных внедрением ПР.

 

Экономический эффект от производства и использования ПР и РТК, выпускаемых в расчетном году (годовой экономический эффект), Э=Э_едА₂, где

— экономический эффект от производства и использования одного ПР и РТК, грн.; Ц — стоимость оборудования; В₂/В₁ — коэффициент роста производительности единицы нового оборудования по сравнению с производительностью базового (В — годовой объем продукции, выпускаемой при использовании единицы оборудования); Т — срок службы оборудования; Е_н=0,15 — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; И — годовые эксплуатационные издержки потребителя на капитальный ремонт оборудования в расчете на годовой объем продукции, производимой с помощью нового оборудования; К' — сопутствующие капитальные вложения потребителя (без стоимости оборудования) в расчете на годовой объем продукции, производимой с помощью нового оборудования; Р_ам— коэффициент, характеризующий отчисления на амортизацию при использовании потребителем нового оборудования; А₂ — программа выпуска ПР и РТК в расчетном году, шт.