4.2.2 Силовой расчёт приспособления

Силовой расчёт приспособления проводим по методике, изложенной в [2].

Расчёт потребного усилия зажима произведём по формуле:

(81)

где - коэффициент запаса;

- крутящий момент на сверле, М = 3,93 Н м;

- угол призмы, град;

- коэффициент трения на рабочих поверхностях зажимов;

- диаметр зажимаемой детали, D = 0,025м.

Из [2] принимаем: =1,2; = 90⁰; =0,25;

Рисунок 14 – Схема действия на призмы усилия зажима

Подставив все данные в формулу (81) получим:

Момент, приложенный к винту необходимый, необходимый для сообщения зажимающей силы, рассчитаем по формуле:

(82)

где - средний диаметр резьбы, мм;

- угол подъёма резьбы, град.;

- приведенный коэффициент трения для заданного профиля резьбы.

Дополнительный момент, приложенный к винту и необходимый для преодоления трения на конце винта, рассчитываем по формуле:

(83)

где - зажимающая сила, Н;

- радиус винта, мм;

- коэффициент трения на конце винта =0,15.

Полный момент, приложенный к винту, необходимый для передачи зажимающей силы рассчитаем по формуле:

М_{об =} М_{р +} М_Т (84)

М_{об =} 1000,+ 904,8 = 1905,1 Н м.

4.2.3 Расчёт приспособления на точность

В основу расчёта на точность положены нормированные данные для изнашиваемых поверхностей кондукторов.

Допустимый износ поверхностей установочных деталей кондукторов выбирается в пределах половины допуска на получаемый размер.

Данное приспособление (кондуктор) относится к группе кондукторов со сменными кондукторными втулками. Допустимый износ сопрягающихся поверхностей быстросменной втулки (наружная поверхность) и втулки-гнезда (отверстие) назначается в пределах наибольшего предельного зазора посадки.

Расчёт кондуктора на точность выполняем согласно методике, приведенной в [12].

Допустимый износ направляющего отверстия втулки рассчитываем по формуле:

(85)

где - допустимое отклонение на координатный размер – расстояние от точки пересечения оси отверстия к образующей детали до торца, мм;

- погрешность базирования, мм;

- погрешность закрепления, мм;

- допустимое отклонение на координатный размер кондуктора, который равен расстоянию от оси отверстия гнезда до базового упора, мм;

- погрешность изготовления приспособления, мм;

- эксцентриситет быстросменной кондукторной втулки, мм;

- наибольший предельный размер между втулкой и втулкой-гнездом, мм;

- смещение оси отверстия из-за перекоса оси инструмента относительно оси направляющего отверстия втулки, мм;

- погрешность измерения детали, мм.

Выполним расчёт смещения оси отверстия из-за перекоса оси инструмента относительно оси направляющего отверстия втулки по формуле:

(86)

где S_И - наибольший зазор между инструментом и втулкой, S_И =0,023мм;

l – длина отверстия обработки, l =21мм;

h – вылет инструмента, h =10мм;

H – длина направляющей части втулки, H =25мм.

Подставив все данные в формулу (86) получим:

,

Все параметры, необходимые для расчёта допустимого износа направляющего отверстия втулки принимаем из [2]: =0,008мм; =0,09мм; =0,03мм; =0,03мм; =0,06мм.

Подставив все данные в формулу (85) получим:

Размер отверстия предельно изношенной втулки рассчитаем по формуле:

(87)

где d – диаметр втулки с учётом верхнего предельного отклонения, мм.

4.1.4 Расчёт приспособления на прочность

Расчёт на прочность произведем для штифта, на котором установлена призма по формуле:

(88)

где - срезающая сила, =754 Н;

- диаметр штифта, =8 мм;

- количество штифтов, =1;

- допустимое напряжение среза, МПа.

Штифт изготовлен из стали45, для которой =72МПа.

Так как полученная величина напряжения не превышает допустимую, то прочность оси обеспечена.

4.3 Головка зуборезная (праворежущая)

В качестве режущего инструмента рассмотрим зуборезную головку, которая в нашем случае используются для изготовления прямозубого конического колеса.

Головки зуборезные (ГОСТ 24904-81) применяют для изготовления зубчатых колёс с прямыми и косыми зубьями с модулем 0,5 – 12мм. Головки зуборезные сборной конструкции могут иметь диаметр 150, 278 и 450мм. Головки диаметром 150мм предназначены для нарезания конических колёс с модулями 0,5 – 3мм; диаметром 278мм для нарезания конических колёс с модулями 1,5 – 8мм; диаметром 450мм – 3 – 12мм. Комплект головок состоит из праворежущей (нижней) головки, которая вращается против часовой стрелки и леворежущей (верхней), вращающейся по часовой стрелке.

Резцы головок изготавливают из быстрорежущей стали твёрдостью HRC 62-62; корпус, диски и опорные кольца – из стали 40Х или ХВГ, твёрдостью HRC 40-45. На рисунке 14 покажем резец праворежущей зуборезной головки диметром 278мм.

Рисунок 15 – Резец праворежущей зуборезной головки

Все параметры зуборезных головок и их резцов стандартизированы и выбираются по ГОСТ 24905-81.

Для нарезания конических колёс с бочкообразной формой зуба у резцов предусмотрен угол поднутрения β (рисунок 14), который может быть равен 0⁰, 3⁰, 5⁰. В нашем случае β = 3⁰. С увеличением угла поднутрения, длина пятна контакта на зубьях колеса уменьшается. Радиус закругления вершины резца r₀ зависит от ширины носика S_b (рисунок 14), по ГОСТ 24905-81 равной 1,6мм. Высота режущей части h (рисунок 14), равна 16мм. Комплект головок нарезает колёса с модулем 4 мм .

Вид праворежущей зуборезной головки с резцом представлен в графической части проекта.

5 Безопасность и экологичность проекта

5.1 Анализ условий труда на рабочем месте

Для технологического процесса механической обработки деталей домкрата на проектируемом участке характерны опасные и вредные производственные факторы (ОПФ и ВПФ), которые по природе действия подразделяются на: физические, биологические, психофизические и химические.

Химические ОПФ и ВПФ, характерные для рассматриваемых технологических процессов, оказывают на человека преимущественно раздражающее и сенсибилизирующее (воздействуют как аллергены) воздействие.

К психофизическим факторам можно отнести физические перегрузки, перенапряжение отдельных органов человека, монотонность труда.

К физическим факторам относятся:

- движущиеся машины и механизмы, подвижные части технологического оборудования;

- повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

- отсутствие или недостаток освещения;

- повышенный уровень шума и вибраций;

- повышенный уровень статического электричества;

- острые кромки, заусенцы, шероховатость на поверхности заготовок, инструментов и оборудования;

- стружка;

- повышенное значение напряжений в электрической цепи, замыкание, которое может произойти через тело человека;

- повышенная загазованность воздуха рабочей зоны.

Биологические ОПФ и ВПФ включают в себя бактерии, вирусы и продукты их жизнедеятельности. Источником этих факторов является (СОЖ).

В ходе техпроцесса в связи с применением СОЖ возникает масляной туман. Он состоит из капель размером менее 4 мкм (до 90%). Эти капельки характеризуются высокой проникающей способностью в легкие человека. Аэрозоли нефтяных масел, входящих в состав СОЖ, вызывают раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей.

Накапливаясь во всем объеме рабочего помещения, масляные туманы существенно ухудшают условия труда, вызывая профессиональные заболевания.

В результате разбрызгивания и испарения СОЖ при обработке на токарных станках, величина концентрации аэрозолей масла в воздухе производственного помещения превышает ПДК в 2...2,5 раза, а в отсасываемом из рабочей зоны станка потоке воздуха концентрация составляет 15...22 мг/м². ПДК аэрозолей масел минеральных, нефтяных - 5 мг/м². В соответствии с ГОСТ 12.1007 -86 СС БТ по степени воздействия на организм человека масляные туманы относятся к 3 - му классу - вещества умеренно опасные.

При обработке материалов резанием в производственных помещениях механических цехов образуется пыль. Проникая в органы дыхания, глаза, загрязняя кожный покров, пыль способствует возникновению заболеваний дыхательных путей, глаз и кожного покрова в зависимости от ее химического состава и степени превышения ПДК запыленности в рабочей зоне. Кроме того, пыль загрязняет световые проемы (остекления), а также светильники общего и местного освещения, значительно снижая нормативную освещенность рабочих мест. Пыль относится к 3 - му классу опасности - вещества умеренно опасные, для которых ПДК составляет 6 мг/м².

На участке механической обработки применяются следующие средства коллективной защиты от ОПФ и ВПФ: оградительные и предохранительные устройства; опознавательная окраска и значки безопасности; специальные средства безопасности (системы освещения и вентиляции производственных помещений). Также применяются средства индивидуальной защиты (СИЗ) от ОПФ и ВПФ, средства защиты органов дыхания, специальная одежда и обувь, средства защиты рук, головы, глаз, органов слуха, защитные дерматологические средства.

Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственном помещении помимо местных отсасывающих устройств, обеспечивающих удаление вредных веществ из зоны резания (пыли, мелкой стружки, аэрозолей, СОЖ) предусмотрена приточная вентиляция в сочетании с естественной вентиляцией. Общеобменная вентиляция действует постоянно (СниП 2.04.05-91).

Приточная вентиляция обеспечивает подачу в производственные помещения чистого воздуха. Она применяется в производственных помещениях со значительными тепловыделениями и малой концентрацией вредных веществ.

Свежий приточный воздух по воздухопроводам направляют в различные зоны производственного помещения и через распределительные насадки подают в рабочую зону.

Местная вытяжная вентиляция предназначена для удаления вредных веществ из зоны обработки. Она применяется на шлифовальных станках, и станках для электрохимической обработки.

Выполняемые на участке работы в зависимости от общих энергозатрат организма относятся к физическим работам средней тяжести (категория ll_б) - работы связанные с ходьбой и переносом небольших (до 10 кг) тяжестей, что соответствует энергозатратам от 200 до 250 ккал/ч.

Допустимые микроклиматические условия для участка механообработки : t = 18-20⁰С; v = 0,15-0,2 м/с; ψ = 40-60°.

Интенсивность теплового облучения на рабочих местах не превышает 100Вт/м² и облучению подвергаются не более 25% поверхностей тела человека, что соответствует нормам ГОСТ 12.1.005 -88 СС БТ.

На участке механической обработки используется как естественное, так и искусственное освещение. Искусственное освещение по своему функциональному значению является рабочим, используется в темное время суток и при недостаточном естественном освещении. Естественное освещение используется в дневное время суток, осуществляется через окна и световые фонари (комбинированное освещение). Нормативное значение освещенности на рабочем месте - 750 лк.

Коэффициент естественного освещения (КЕО) равен 5%, для совместного освещения КЕО = 2% (по СНБ 2.04.05 - 98). По рекомендациям СНБ 2.04.05 - 98 предлагается использовать следующие источники освещения: для общего искусственного освещения - светильники с люминесцентными лампами белого света (ЛБ); для местного освещения -лампы накаливания типа УНП.

Источниками вибрации на производственном участке являются вращающиеся неуравновешенные массы производственного оборудования. Вибрация является технологической, так как возникает из-за работы стационарных машин. Для производственного участка характерно возникновение общей вибрации на рабочих местах.

Это технологическая вибрация категории - За; ее параметры: виброскорость -до 1,5×10^-2м/с, логарифмический уровень виброскорости - до 85 дБ, что значительно ниже предельно допустимого уровня вибрации по ГОСТ 2.1.012 - 90 (виброскорость до 0,2×10^-2 м/с, логарифмический уровень виброскорости - до 92 дБ).