Меню

Поиск

Исследование валикокольцевых механизмов

4,800

5,646

6,504

7,362

8,178

8,574

8,994

9,396

9,804

10,200

10,548

10,908

11,292

Осевая нагрузка, передаваемая схемой US, как видно из вышеприведенного, может быть увеличена за счет увеличения количества роликов и за счет увеличения относительной величины a = R/r.

Рассмотрим, выигрышно ли с точки зрения увеличения передаваемой осевой силы увеличение количества роликов за счет уменьшения a = R/r.

Определим максимальное значение a = R/r при заданном количестве роликов.

Рис. 9. Максимальное заполнение габарита ВКМ роликами.

АО = R + r

Из треугольника ОСА имеем

Домножим числитель и знаменатель на один и тот же член 1/2r, получим:

, т.к. , то

Домножим числитель и знаменатель правой части на один и тот же множитель а.

(25)

По значению из формулы (25) найдем по формуле (19) , затем , и наконец , найдем также по формуле (13) и все данные сведем в табл. 19 и рис. 10.

Таблица 19.

при =В=150

6,46

2,41

1,43

1,00

0,785

0,611

0,866

0,707

0,588

0,500

0,434

0,383

0,9843

0,9718

0,9670

0,9659

0,9664

0,9679

2,036

1,826

1,774

1,764

1,769

1,783

6,329

3,043

1,917

1,363

18,988

12,173

9,586

8,178

1216,85

212,72

93,57

56,52

Добавить рис. На стр.64-66

Из табл. 19 и рис. 10 видим, что для схемы US увеличение количества роликов за счет уменьшения их диаметров (т.е. уменьшения a = R/r) уменьшает осевую силу, развиваемую механизмом, но в то же время значительно уменьшает и габариты механизма. Также замечаем, что для k = 6 =1,00, значит для однорядного расположения роликов при k = 6 a = R/r должно быть меньше 1.

Рассмотрим работу валикокольцевых механизмов раскладки при максимальном рассматриваемом нами угле поворота В = 150. Максимальное усилие прижима должно быть рассчитано при минимальной нагрузочной способности механизма, т.к. во время работы угол В изменяе6тся при реверсе механизма от максимального В = 150 до минимального В = 00 и снова до максимального В = 150, но уже в противоположную сторону.

Минимальная нагрузочная способность ВКМ по схеме вал-ролики (US) при угле В = 150, а по схеме вал-кольца (BRD) при угле В = 00, поэтому усилие прижима роликов или колец к валу должно рассчитываться при этих углах. А значит и сравнение механизмов по передаваемой осевой силе нужно проводить при этих углах, т.е. при = В = 150 для схемы US. Сравнение по осувой силе, передаваемой ВКМ ведем по выражениям .

Выводы

1. При увеличении относительной величины a = R/r нагрузочная способность, а значит и осевое усилие, которое может передать механизм, у схемы вал-ролики (US) возрастает, а у схемы вал-кольца (BRD) убывает.

2. Относительная величина оказывает значительное влияние на нагрузочную способность схемы вал-кольца (BRD). При увеличении осевое усилие, которое может передать механизм, возрастает и возрастает тем сильнее, чем меньеш a = R/r.

3. С увеличением угла разворота В нагрузочная способность схемы вал-ролики (US) убывает, а схемы вал-кольца (BRD) возрастает. Минимальная нагрузочная способность схемы US при В = 150, схемы BRD при В = 00.

4. Сравнение схем по нагрузочной способности нужно вести при минимальной нагрузочной способности, т.е. при В = 150 для схемы US и В = 00 для схемы BRD.

5. Увеличение количества роликов для схемы US увеличивает нагрузочную способность и при большом количестве роликов k схема US может конкурировать по нагрузочной способности со схемой BRD. Но увеличение количества роликов значительно усложняет конструкцию механизма и может привести к появлению нежелательных напряжений в опорах вала, поэтому применение большого количества роликов нецелесообразно.

6. Увеличение количества роликов за счет уменьшения их диаметров при максимальном заполнении габарита уменьшает нагрузочную способность схемы US.

7. С увеличением для схемы BRD максимальный угол разворота B’ уменьшается.

8. Габарит схемы US значительно меньше, чем схемы BRD при одинаковом a = R/r.

9. Сравнивая схему US с одним роликом и схему BRD с тремя кольцами при минимальной нагрузочной способности, т.е. при В = 150 для US и В = 00 для BRD, замечаем:

a) если b = 0,5 для BRD, то при a > 1,09 осевое усилие, передаваемое схемой US выше, чем схемой BRD, при a <= 1,09 осевое усилие, передаваемое схемой BRD выше, чем схемой US.

b) если b = 1,0 для BRD, то при a > 1,31 осевое усилие, которое может передать механизм, схемы US больше, чем схемы BRD, при a <= 1,31 осевое усилие, которое может передать механизм, схемы BRD больше, чем схемы US.

c) если b => 1,5 для BRD осевое усилие, которое может передать механизм, схемы BRD выше, чем схемы US при всех сравниваемых значениях a = R/r.

Используя данные выводы можно дать некоторые рекомендации по выбору механизма, имеющие практическое значение:

1. Если определяющим фактором выбора механизма является габарит, то следует выбрать схему вал-ролик (US).

2. Ели габарит механизма не играет решающую роль, а определяющим фактором выбора механизма является возможно большее осевое усилие, которое может передать механизм, то следует выбрать схему вал-кольца (BRD).

2.3. Синтез валикокольцевого механизма по схеме вал-кольца (BRD)

Рассмотрим выбор геометрического параметра из условий:

а) максимальной нагрузочной способности;

б) выполнения заданного закона перемещения. [ ]

а) Выбор геометрического параметра из условия максимальной нагрузочной способности.

На основании формулы (14) определим величину как:

для r = 1

Обозначим , тогда

На рис. 14 строим график , затем график , где , М1- масштаб .

И по этим двум графикам строим зависимость

Радиус вала r берем в интервале см.

Получаем область выбора геометрического параметра в зависимости от r и А = R/r.

в) Выбор геометрического параметра из условия выполнения заданного закона перемещения.

Диапазон работы ВКМ определяется величиной аналога скорости механизма, равного [ ]

Если задан радиус вала r, то для того, чтобы кольца ВКМ могли повернуться на угол, равный

(26)

необходимо определенное соотношение R, r и r1. Для различных значений R, r и r1 существует определенное значение угла поворота кольца B’, определяемое величинами А = R/r, , до которого касание кольца и вала происходит в точке. Дальнейшее увеличение угла В ведет к тому, что контакт между телами происходит в двух точках. При этом существует некоторое предельное значение угла Впред, которое будет максимальным для данных R, r и r1.

Начиная с B’ дальнейшее увеличение угла В требует резкого увеличения момента МД, затрачиваемого на преодоление момента от сил трения кольца о вал и действия силы Р.

Угол недопустим при работе механизма раскладки.

Значение угла B’ может быть найдено по формуле (27):

(27)

Необходимый угол разворота колец для сомкнутой намотки:

(28)

где ,

ib-k – передаточное отношение от вала раскладчика к катушке;

d – диаметр кабеля;

r – радиус вала раскладчика.

Передаточное отношение от вала раскладчика к катушке для изолировочной машины фирмы «Круп» на 32 бумажных ленты:

, тогда

Теперь строим на осях и на рис. 15 зависимость Ф. Угол наклона прямой к оси найдем следующим образом:

(29)

где - масштаб ;

- масштаб tgB’.

На рис. 15 строим также графики ,

Задаваясь значением d – диаметра кабеля ( в нашем случае d = 5 см) мы можем построить график зависимости .

На основании графиков с рис. 14 и рис. 15 строим совмещенный график на рис. 16.

Получили семейство кривых . Точка пересечения кривых с одним и тем же значением «a» дает нам минимальное значение r для выполнения обоих условий:

а) максимальной нагрузочной способности;

б) выполнения заданного закона перемещения

при конкретном диаметре кабеля d = 5 см. А заштрихованная область есть зона выбора возможных значений r и b.

Аналогично можно провести выбор и для других значений d – диаметра кабеля.

Задаваясь максимальным диаметром кабеля dMAX, который будет изготавливаться на машине, можно получить минимальное и макисмальное значения для выполнения обоих условий. Выбирать конкретное значение b из предполагаемого диапазона следует из максимальных значений, т.к. выполнение заданного закона будет обеспечено, а нагрузочная способность будет иметь коэффициент запаса сцепления на случай возможных перегрузок и механизм будет гарантирован от пробуксовок.

Таким образом, получено совместное решение двух поставленных задач о выборе относительной величины b, что имеет не только теоретическое, но и практическое значение.

III. Технологическая часть

3.1. Описание конструкции и назначения детали. Техконтроль технологичности конструкции.

Деталь – шарикоподшипник № 111 изготовляется из стали ШХ 15 и используется в механизме раскладки.

Механизм раскладки предназначен для равномерной рядовой укладки кабеля или его элементов вдоль приемного барабана.

В последнее время для раскладки используют валикокольцевые механизмы. Ведущая каретка валикокольцевого механизма может иметь вертикальное или горизонтальное расположение, внутри ее проходит гладкий вал. На этом валу и находится разрабатываемая деталь – шарикоподшипник № 111 со специально обработанным внутренним кольцом. Подшипник в процессе работы прижимается к гладкому валу с усилием Р и может поворачиваться на некоторый угол b.

Деталь изготовлена из дорогой, дефицитной стали ШХ 15, твердость которой HRC 61…65. Сталь ШХ 15 – материал труднообрабатываемый.

Для обработки используют следующие инструменты: резцы с пластинками из керамики на основе нитрида кремния с покрытием.

Деталь имеет сложную геометрическую форму (наличие фасонной поверхности, в дальнейшем «оливаж»). Деталь может быть обработана при использовании одного специального приспособления. В целом конструкция детали технологична. Базирование детали производим по наружному кольцу и по торцу. Основное значение для служебного назначения детали имеет поверхность оливажа.

3.2. Определение типа производства. Расчет количества деталей в партии.

Исходные данные:

Годовая программа изделий N = 11 000 шт.

Режим работы предприятия – 2 смены

Действительный годовой фонд времени работы оборудования Fд=4029 ч. [ ]

Такт выпуска деталей:

мин./шт (30)

Коэффициент серийности:

(31)

(32)

Длительность операций определяем на основе прикидочных расчетов [ ]

Токарная:

То=2*0,18*593,9*6,5*10-3 = 0,14 мин.

Тш-к=2,14*0,14 = 0,3 мин.

Шлифовальная:

То=1,8*57*6*10-3 = 0,615 мин.

Тш-к=2,1*0,615=1,293 мин.

Выглаживающая:

То=0,18*57*5,9*10-3 = 0,061 мин.

Тш-к=2,14*0,061 = 0,131 мин.

=0,575 мин.

По формуле (31):

Производство – мелкосерийное.

Количество деталей в партии:

шт. (33)

где а – периодичность запуска-выпуска изделий

Скорректируем количество деталей в партии:

= 1 смена

шт.

Принимаем n = 662 шт.

3.3. Технико-экономический расчет маршрута обработки.

Маршрут обработки:

Выбор баз: наружная поверхность и торец.

Операция 005. Токарная. За один установ обрабатывается конус под углом 200 с одной стороны. За второй установ обрабатывается конус под углом 200 с другой стороны. Для того, чтобы обработка проходила за 1 проход применяем широкие резцы.

Операция 010. Шлифовальная. Сфера обрабатывается фасонным шлифовальным кругом методом врезания на внутришлифовальном станке. Использование фасонного круга позволяет получить требуемую точность обработки и шероховатость.

Операция 015. Выглаживающая. Выглаживание уменьшает шероховатость поверхности, точность остается прежней. Используем приспособление для внутреннего выглаживания.

Операция 020. Слесарная. Обрабатываем острые кромки, получившиеся на токарной операции.

Операция 025. Промывочная. Деталь моем в моечном растворе в моечной машине конвейерного типа.

Операция 030. Контрольная. Используется специальное контрольное приспособление.

Рассмотрим у какого варианта сумма текущих и приведенных затрат на единицу продукции будет меньше.

(34)

1) Токарная операция:

Ст.ф. =– рабочий V разряда

Сз. = руб./час

2) Шлифовальная

3) Выглаживающая

Технологическая себестоимость обработки:

Поэтому разрабатываемый техпроцесс экономически более выгоден.

Экономический эффект на программу выпуска:

3.4. Специальная часть. Выглаживание.

Заданные геометрические и физические параметры качества поверхности детали могут обеспечиваться с помощью разных методов упрочняюще – отделочной и упрочняющей обработки:

§ механические (алмазное выглаживание, обкатывание, шариками или роликами, дробеструйная обработка, виброгалтовка и др.),

§ термические (закалка ТВЧ, газопламенная закалка и др.),

§ термохимические (цементация, азотирование и др.),

§ электрохимические (хромирование, борирование и др.).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

Новости

Мои настройки

Наверх