методические указания для курсовой работы / Контрольная работа АПП_9 июня 2010

9. Определяем величину наибольшей коррекции в средней точке профиля паза кулачка:

Kнб = Rк − Rк2 − H02/4

Kнб = 250 − 2502 − 65,52 /4 = 2,15 мм

10. Выполняем силовой расчет.

а) Определяем статический момент в опорах карусели. В опоpax используется упорный подшипник № 8120 с параметрами D0 = 120 мм, диаметр шариков dш = 12,7 мм. Коэффициент трения качения K1 = 0,005 см:

Мст = К1 (D0 / dш) G = 0,005 (12 / 1,27) 1250 = 59 Н см = 590 Н мм б) Определяем максимальный динамический момент:

Мдин max = εmах Jz

Максимальное угловое ускорение карусели для комбинированного закона:

εmах = 2π2 ϕp / [(tП)2 (1 – K2)] = 2π 0.262/[(1)2 1/(1 – 0,342)] = 1,86

рад/с2

ϕp = 2π / Zк = 2π / 24 = 0,262 рад.

Максимальное действительное ускорение карусели (с учетом коэффициента динамичности Кд = 4).

εд mах = Кд εmах = 4 1,86 = 7,44 рад / с2

Момент инерции вращающихся частей

Jz = (G / 2g) r2 = (1250 / 2 9810) 4002 = 10192 Н мм с2

Следовательно, динамический момент

Мдин max = εmах Jz = 7,44 10192 = 75830 Н мм.

в) Определяем наибольший суммарный момент сопротивления:

Мсmax = Мст + Мдин max = 590 + 75830 = 76420 Н мм.

г) Определяем максимальное окружное усилие, которое необходимо приложить к ролику:

Ррmax = Мсmах / Rк = 76420 / 250 = 380 Н.

11

д) Определяем нормальное усилие, действующее на ролик: Nmax = Ррmax / cos Θф = 308 / cos 350 = 308 / 0,8192 = 376 Н.

е) Определяем окружное усилие на кулачке:

Ркmax = Nmax sin Θф = 376 sin 350 = 216 Н.

11. Проверяем на прочность детали механизма.

а) Определяем напряжения в месте контакта ролика с пазом кулачка:

σ к = 0,418 (Nmax/b) E (1/rр + 1/ρк)

Минимальный радиус ρк кривизны кулачка определяется графическим путем (ρк = 25 мм), материал ролика - сталь 20Х.

Рабочие поверхности ролика и паза кулачка после цементации и завалки имеют твердость HRC 58 ÷ 62.

Допускаемые контактные напряжения:

σк = 280 HRС = 280 60 = 16800 кгс / см2 = 1680 Н / мм2.

σ к = 0,418 (376 / 25) 2,1 105 (1/16 +1/25) = 234 Н / мм2.

Так как, σк < σк, то принятые материалы и размеры механизма удовлетворяют требованиям прочности.

б) Проверяем ось ролика на прочность при изгибе: σи = Ми / W = 7332 / 400 = 18,4 Н / мм2.

Изгибающий момент, действующий на ролик:

Ми = Nmax l = Nmax (bp – b / 2) = 376 (32 - 25 / 2) = 7332 Н / мм.

Момент сопротивления определяем по изгибу: W = π (d0)3 / 32 = (3,14 163) / 32 = 400 мм3.

Диаметр оси ролика d0 = (0,5÷0,6) dp = 16 мм.

Ось ролика выполнена из стали ШХ15, допускаемые напряжения на изгиб σи = 400 Н / мм2.

Так как, σи < σи, то размеры и материал оси ролика удовлетворяют требованиям прочности.

12. Определяем мощность, необходимую для поворота карусели:

12

Nк = Мсmах ωmах / (1000 ηпр) = (76420 0,39) / (1000 0,7) = 43 Вт.

Максимальную угловую скорость карусели ωmах для комбинированного синусоидального закона:

ωmах = 2ϕ0 / [tП (1 + K)] = (2 0,262) / [1 (1 + 0,34)] = 0,39 рад / с.

При определении мощности, необходимой только для поворота кару-

сели в КПД ηпр, учитывается КПД кулачково-роликового механизма, кото-

рый рекомендуется принимать ηкр = 0,6 ÷ 0,75.

Расчет основных конструктивных размеров плоского мальтийского механизма с внешним зацеплением: число пазов креста ZК – 8, межосевое расстояние А -- 220 мм, время стоянки карусели tп = 1,2с, вес карусели G =

=1200 Н, приведенный радиус карусели r – 380 мм, ηм – 0,95.

1.Определяем углы поворота мальтийского креста и кривошипа:

α = 3600/ZК = 360°/8 = 45°; β = 1800 – 450 =135°;

13

Из конструктивных соображений принимаем d = 50 мм. Условие (1) выполняется:

d < = 2 (220–84,3–22/2)= 124,7 мм;

ж) Диаметр вала кривошипа dK принимаем конструктивно dK = 24 мм. При должно выполняться условие:

dK <2(А –Rк) = 2(220 – 203,3) = 29,4 мм.

3. Определяем угловую скорость кривошипа ωк, число оборотов криво-

шипа nк,. угловую скорость ω и ускорение ε креста. а) Угловая скорость кривошипа по

в) Максимальная угловая скорость креста

г) Значения ускорений креста в начале и конце поворота:

д) Максимальное угловое ускорение креста:

14

4. Выполняем силовой расчет.

а) Определяем статический момент сил трения в опорах. В опорах используем упорный подшипник 8120, D0 = 120 мм, диаметр шариков d = 12,7

мм, K1= 0,005 см;

б) Определяем максимальное усилие на ролике кривошипа (а= 1,62; б = 1,01 по табл. 2):

Pmax = MАст (A + bB) = 570220 (1,62 + 1,01164) = 433H;

в) Находим максимальный момент сопротивления на валу креста: Mcmax= Mcт(1+КεмахВ) = 570(1+0,7 164) = 66120Нмм;

г) Средний крутящий момент на валу кривошипа (g= 0,333; m = 0,163 по табл. 2)

Mк = Мст (g + mB) = 570 (0,333+0,163 164) = 18000 Н мм. ηм 0,95

15

д) Определяем среднюю мощность, необходимую для поворота кри-

Мкmax = UМк=1,88 18 000 = 33 800 Н мм.

5. Проверяем на прочность детали механизма.

а) Проверяем ролик кривошипа на прочность при изгибе:

Mи=Рpmax l1 =433 16=6950 Hмм; длина l1 = 16 мм принята конструктив-

но; [σи] = 405 Н/мм2 – допускаемое напряжение на изгиб для материала ролика ШХ15. Принятый конструктивно dp = 22 мм 'удовлетворяет условно прочности на изгиб.

б) Проверяем вал кривошипа на прочность при кручении:

где: [τкр]=100 Н/мм2 для стали 45 – материала вала кривошипа.

Принятый конструктивно диаметр вала кривошипа dк = 24 мм удовлетворяет условию прочности на кручение.

в) Проверяем вал креста на прочность при кручении:

Принятый конструктивно диаметр вала мальтийского креста d = 50 мм удовлетворяет условию прочности на кручение.

г) Проверяем поверхности паза креста и ролика кривошипа на контактные напряжения

16

где: b1= 30 мм – толщина креста принятая конструктивно; [σк] = 440 Н/мм2 –

для стали ШХ15 – материала ролика; [σк] = 535 440 Н/мм2 – для стали 40Х – материала креста. Рабочие поверхности ролика и креста удовлетворяют условиям прочности на контактные напряжения.

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1 1. Произвести выбор типоразмера гидравлической самодействующей

силовой головки при следующих исходных данных: Материал детали – се-

рый чугун НВ 170÷229; материал инструмента – быстрорежущая сталь. Остальные данные в таблице 4.

2.Рассчитать параметры вибрационного загрузочного устройства со спиральным лотком и тремя электромагнитами в приводе (таблица 5).

3.Рассчитать кулачково – роликовый механизм для поворота карусели – автомата (таблица 6).

4.Рассчитать основные размеры плоского мальтийского механизма с внешним зацеплением (таблица 7).

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2 [3 - 5]

1.Рассчитать технологическую и цикловую производительность, коэффициент производительности при исходных данных: длина обрабатываемой поверхности заготовки 300 мм; диаметр заготовки 120 мм; глубина резания t = 5 мм; количество проходов – 3; время загрузки и разгрузки – 10 сек; скорость быстрых перемещений Vб= 60 мм/с.

2.Начертите схему автоматической линии с жёсткой межагрегатной связью, состоящей из 5– ти последовательно соединённых станков. Рассчитайте надёжность автоматической линии – вероятность безотказной работы Р(t)л – при условии, что для каждого станка P(t)i=0,99.

17

3.Рассчитать технологическую и цикловую производительность: станка с ЧПУ, оснащённого роботом для загрузки и разгрузки деталей при обработке, сравнить производительность при совмещении операций загрузки и разгрузки, при частичном совмещении и без совмещения. Исходные данные: длина обрабатываемой поверхности заготовки 450 мм; диаметр заготовки 200 мм; число проходов – 4; глубина резания 4 мм; подача S = 0,3 мм; время разгрузки tраз. = 5 с; время загрузки tзаг.= 6 с; скорость быстрых перемещений Vб=80мм/с.

4.Оценить уровень надёжности и работоспособности автоматической линии последовательного действия из трёх встроенных станков при следующих характеристиках: а) Длительность рабочего цикла станков равна Т=Т1=Т2=Т3=1 мин; б) Собственные внецикловые потери станков равны

(мин): tn1=0,13; tn2=0,15; tn3=0,17.

5.Изобразить графически и оценить уровень надёжности автоматической линии через вероятность безотказной работы 4-х станков, встроенных в линию параллельно-последовательно (попарно).

6.Рассчитать и сравнить производительности и коэффициенты производительности при обработке валов на станках с ЧПУ, оснащённых роботом для загрузки и разгрузки деталей и на станках с ручным управлением (РУ). Исходные данные: длина обрабатываемой поверхности – 250 мм; диаметр заготовки – 150 мм; число проходов – 5; глубина резания – 5 мм; подача S = 0,25; время загрузки и разгрузки – 8 с; скорость быстрых перемещений Vб = 120 мм/с; на станках с РУ после каждого прохода станок останавливается на 20 сек для измерения деталей.

7.Начертите схему или граф компоновки РТК, состоящего из токарного станка модели 16К20Т1, навесного ПР модели М10П62.01 и накопите-

ля типа ″тактовый стол″. Постройте циклограмму работы РТК при условии, что захватный орган содержит 1 схват, а обработка детали производится за 2 установа.

18

8.Начертите схему и граф компоновки РТК, состоящего из токарно-

го станка модели 16К20Т1, ПР модели ″Электроника НЦТМ-01″ и накопителя кассетного типа. Постройте циклограмму работы РТК при условии, что захватный орган ПР содержит 2 схвата, а обработка детали производится за

1установ.

9.Оценить техническую производительность двух станков с ЧПУ при следующих исходных данных: tзаг.1=0,1мин; tx1=20мин; tр1=10мин; tраз.1=0,15мин; ∑tc1=3 мин; tзаг.2=0,2мин; tx2=1,5мин; tр2=15мин; tраз.2=0,1мин; ∑tc2=1,5 мин.

10.Определить количество последовательно соединенных элементов,

чтобы вероятность безотказной работы всей цепи не превышала 0,95. Вероятность отказа элемента равна 0,99. Выполнить схему соединения элементов.

11. Начертите схему или граф компоновки РТК, состоящего из токарного станка модели 16К20Т1, навесного ПР модели М10П62.01 и накопите-

ля типа ″тактовый стол″. Постройте циклограмму работы РТК при условии, что захватный орган содержит 2 схвата, а обработка детали производится за

2установа.

12.Рассчитать вероятность отказа и вероятность безотказной работы схемы из пяти последовательно соединенных элементов, если Р1=0,97;Р2=0,95; Р3=0,94; Р4=0,98; Р5=0,96. Начертить схему соединения.

13.Рассчитать и выбрать структуру линии с жесткой транспортной связью. Линия состоит из 7 станков. Оперативное время по каждому станку соответственно 1,15; 2,3; 2,05; 1,7; 1,94; 1,68; 1,72; мин. Надежность работы станков составляет 0, 95. Надежность транспортирующей системы – 0,98, управляющего устройства – 0,98. Действительный темп работы линии tд составляет 2,5 мин, среднее время устранения отказа tу.о = 1,5 мин

14.Построить схему управления синхронной работы 4-х цилиндров с рабочим ходом и быстрым отводом.

19

15.Рассчитать и сравнить производительности и коэффициенты производительности при обработке валов на станках с ЧПУ, оснащённых роботом для загрузки и разгрузки деталей и на станках с ручным управлением (РУ). Исходные данные: длина обрабатываемой поверхности – 350 мм; диаметр заготовки – 250мм; число проходов – 6; глубина резания – 2,5 мм; подача S=0,3; время загрузки и разгрузки – 11сек; скорость быстрых перемещений Vб=100мм/с; на станках с РУ после каждого прохода станок останавливается на 15 сек для измерения деталей.

16.Построить структурную схему управления тремя цилиндрами со-

гласно логической операции ″стрелка Пирса″.

17.Построить схему управления двумя цилиндрами с регулировкой скорости перемещения штока.

18.Рассчитать и выбрать структуру линии с жесткой транспортной связью. Линия состоит из 9 станков. Оперативное время по каждому станку соответственно 1,5; 1,3; 1,05; 1,27; 1,34; 1,18; 1,22; 1,08; 1,12 мин. Надеж-

ность работы станков составляет 0, 96. Надежность транспортирующей системы – 0,97, управляющего устройства – 0,98. Действительный темп работы линии tд составляет 1,5 мин, среднее время устранения отказа tу.о = 1,0 мин

19.Начертить схему компоновки РТК, состоящего из 3-х токарных станков 16К20Т1, портального робота модели ″Пирин″ или М20Ц, М16Ф280.01 и др., накопителя кассетного типа. Расположение станков – линейное. Постройте циклограмму работы РТК.

20.Оценить уровень надёжности и работоспособности автоматической линии последовательного действия из пяти встроенных станков при следующих характеристиках: а) Длительность рабочего цикла станков равна Т=Т1=Т2=Т3=0,8 мин; б) Собственные внецикловые потери станков рав-

ны (мин): tn1=0,1; tn2=0,12; tn3=0,13; tn4=0,14; tn5=0,15 мин [1].

20