Тема: Основні етапи проектування поштооброблюючих машин

Розробка циклограми роботи поштооброблювальної машини. У будь-якій поштооброблювальній машині для виконання технологічного процесу повинно бути забезпечено певна взаємодія робочих органів, що повторюється в кожному циклі. Необхідна послідовність переміщень робочих ланок та їх взаємозв'язок відображаються на циклограмі машини.

Циклограма звичайно зображується прямокутником з кількома рядками або у вигляді концентричних кіл. При зображенні циклограми прямокутником його довжина приймається пропорційною одному обороту розподільного валу, а кожен рядок відповідає одному робочому органу і розділена на відрізки, пропорційні його фазовим кутах. При зображенні циклограми концентричними колами зовнішня окружність розмічається в межах від 0 до 360° і відображає один оборот розподільного валу. Кільцеві частині кола, укладені між окремими колами, відповідають робочим органам, а виділені на них сегменти — фазовим кутах.

Розподільним називається вал, що є провідним для ряду механізмів і здійснює один оберт за цикл. Фазовим називається кут повороту розподільного валу, відповідаючи інтервалу руху або інтервалу зупинки даного робочого органу. На рисунок 1.4 представлена циклограма розглянутої раніше штампувальній машини НАМ – 1Н. У цій машині робочими органами є пуансон 1 і матриця 2, здійснюють видавлювання знака на стенселі 3 . З цією метою робочі органи машини здійснюють рух в такій послідовності: матриця 2 висувається з свого гнізда і зупиняється безпосередньо під стенселем; за цей час розподільний вал Про разом з ланкою ОА повертається на фазовий кут . До цього моменту пуансон 1 знаходиться над стенселем з невеликим зазором і тільки після повороту розподільного вала на фазовий кут пуансон входить у контакт зі стенселем і починає видавлювати знак. Далі спостерігається, вистій матриці

протягом повороту розподільного вала на фазовий кут , а пуансон за час. Повороту розподільного вала на фазовий кут здійснює видавлювання знака. І на кінець, пуансон і матриця повертаються у вихідне положення за час повороту розподільного вала на фазовий кут та відповідно.

Рисунок 1.4 – Представлена циклограма розглянутої раніше штампувальній машини

НАМ – 1Н

Нижче сформульовані загальні властивості циклограм машин з жорстким циклом:

1 Сума всіх фазових кутів кожного механізму дорівнює 360°, так як розподільний вал повертається на один оборот за цикл.

2 Сума фазових кутів, відповідних інтервалам послідовної роботи механізмів, дорівнює 360°.

3 Якщо наближено вважати, що швидкість розподільного валу постійна, тобто , то фазовий кут

, (1.6)

де — час відповідного інтервалу. За цикл і , отже,

. (1.7)

Підставляючи значення кутової швидкості з (1.7) в (1.6) і висловлюючи фазовий кут Ф в градусах, отримаємо , тобто час будь-якого інтервалу прямо пропорційно фазовому куті цього інтервалу. Отже, якщо довжина циклограми є час циклу , відкладене у деякому масштабі, то будь-який відрізок рядка циклограми в тому ж масштабі зображає час інтервалу руху або вистою відповідного робочого органу.

Побудова циклограм в масштабі для машин зі змінним циклом утруднено, тому що ці машини не мають валу, кут повороту якого визначає положення всіх робочих органів і час, а також момент спрацьовування механізмів може змінюватися. Тому в разі змінного циклу з допомогою циклограми відображають тільки послідовність рухів різних ланок і моменти включення механізмів для окремого випадку. Наприклад, для поштосортуючої машини можуть бути побудовані приватні циклограми при сортуванні листи в перший, другий і т. д. накопичувачі.

Аналіз циклограм окремих машин показує, що значне збільшення продуктивності машини для швидкості розподільного валу може бути досягнуто максимальним поєднанням інтервалів руху механізмів.

Розробка кінематичної схеми. У завданні на проект поштооброблювальної машини звичайно наводяться значення швидкості руху виконавчих органів. Користуючись цими даними, можна визначити швидкість веденого вала машини, а потім в

якості попереднього значення слід вибрати кутову швидкість валу електродвигуна. При цьому необхідно мати на увазі, що чим швидкохідні електродвигун, тим менше його розміри, маса і вартість. Виходячи з цього бажано вибирати більш швидкохідний двигун. З іншого боку, чим більше кутова швидкість вала електродвигуна, тим більше загальне передавальне число трансмісії. Збільшення останнього приводить до зростання розмірів, маси і вартості передач, і двигун бажано вибирати як можна більш тихохідним. У зв'язку з цим перед конструктором виникає завдання вибору з кількох можливих варіантів найбільш оптимального.

У деяких випадках для кожної конкретної схеми машини можна відразу вибрати оптимальну кутову швидкість електродвигуна. Але іноді без попередніх розрахунків це важко. У таких випадках конструктор, враховуючи задану схему, вибирає дві, на його думку, найбільш підходящі, кутові швидкості валу електродвигуна. Для обох варіантів визначають загальне передавальне число установки. При цьому до розрахунку, природний але, беруть асинхронні кутові швидкості двигунів. Отримані загальні передавальні числа розбивають між окремими вузлами і типами передач. Якщо за схемою завдання рух від електродвигуна до веденого валу передається через ремінну передачу і редуктор, то спочатку загальне передавальне число розбивають між ремінною передачею і редуктором. Після цього роблять розбивку загального передаточного числа редуктора між ступенями. Розбивка загального передаточного числа між ступенями зубчастих передач помітно впливає на розміри і масу вузла, а також на інші його конструктивні параметри. Вона проводиться виходячи з мінімальної довжини корпусу, найменшої маси зубчастих коліс, рівноміцності поверхні зубів (при однакових механічні властивості матеріалу коліс обох ступенів), а також з умови обов'язкового занурення одного з коліс всіх ступенів у масляну ванну.

Як видно, вихідні умови для розбивки загального передаточного числа різні. В окремих випадках одна з цих умов є головним для проектованого вузла. Тоді загальне передавальне число розбивають, виходячи з цього головної умови. Проте бажано, щоб вузол мав найменші габарити і масу деталей і був найбільш економічним у виготовленні.

Після завершення цієї роботи конструктор розробляє кінематичну схему вироби, на якій вказує зубчасті колеса, шківи, зірочки, осі валів та їх відносне розташування в просторі (паралельне, перпендикулярне). Ця кінематична ланцюг охоплює всі види (ремінна, ланцюгова, зубчаста тощо) і ступеня передач у кожному окремому вузлі вироби.

Потім проводиться кінематичний розрахунок вироби, який зводиться до визначення кутових швидкостей обертання всіх валів і уточненню передавальних чисел для всіх ступенів передач.

ТЕМА: Розробка компонувальних схем та складання розрахунково-пояснювальної записки

Визначення основних розмірів виробу і складання компонувальних схем. На підставі кінематичної схеми виробу, і знаючи передавальні числа всіх передач, кутові швидкості валів на всіх щаблях передач і режимах роботи, потужність, що передається кожній щаблем передач та інші дані, роблять попередній розрахунок основних розмірів виробу.

Потім розраховують ремінні, ланцюгові та фрикційні передачі. Визначають діаметри і ширину шкіфів, діаметри зірочок, діаметри і ширину фрикційних тіл кочення, міжосьові відстані. Виконують розрахунки зубчастих і черв'ячних передач, в результаті яких визначають міжосьові і конусні відстані, діаметри і ширину зубчастих коліс.

При визначенні основних розмірів виробу слід враховувати економіку виробництва машин. Зазвичай близько 70% вартості машини становить вартість витраченого на її виготовлення металу. Тому дуже важливо вибрати найбільш підходящу марку матеріалу і вид заготовки, враховуючи не тільки механічні характеристики матеріалу, але і його вартість. Після того як будуть розроблені один або кілька варіантів кінематичних схем та визначено основні розміри головних деталей виробу, складають схему загального компонування вироби та схеми компонування вузлів. Під загальною компоновкою розуміється відносне розташування вузлів виробу в просторі. Під компонуванням вузлів розуміють відносне розташування деталей у вузлі.

При розробці компонувальних схем шукають таке розташування вузлів і деталей, при якому досягаються найбільші зручності при експлуатації виробу, найменші габарити і маса.

При загальній компонуванні вироби вирішуються такі основні питання: принципові конструктивні схеми; орієнтовні габарити; економіка виробництва, зокрема способи досягнення необхідної точності відносного положення; домірність вузлів. При компонуванні вузлів вирішується ряд інших конструкторських завдань, до основних з яких відносяться: пропорційність розмірів корпусу; співвідношення розмірів деталей вузла; зручність складання та розбирання; заповнення корпусу вузла деталями; умова мастила передач.

Оформлення креслення загального вигляду виробу. Призначення креслення загального вигляду будь-якої установки полягає в тому, щоб дати повне уявлення про всю установці в цілому, її розміри, взаємного зв'язку окремих вузлів, про місця приєднання до фундаменту або до іншої установці. Крім загального вигляду установки зазвичай виконують ще монтажні або настановні креслення, на яких показують «обстановку», тобто фундамент або окремі елементи інших установок, до яких приєднується дана установка. Показують також двигуни, ланцюги, ремені, всі кріпильні вироби і т. д. У навчальних проектах для зменшення обсягу графічної роботи креслення загального вигляду поєднують з монтажним кресленням. Надалі будемо називати такий суміщений креслення загальним виглядом установки. Виходячи з призначення креслення загального виду установки, останній викреслюють в масштабі 1:2; 1:2,5; 1:4; 1:5; 1:10 в залежності від розмірів установки. Це робиться для того, щоб на аркуші помістилися три проекції, специфікація деталей, кріпильних виробів і інших деталей, що не увійшли до специфікації вузлів, а також технічна характеристика установки, технічні вимоги до її монтажу.

Незважаючи на велике зменшення, при кресленні загального виду установки слід дотримувати форму контуру окремих вузлів, їх взаємне розташування, місця приєднання, тобто все те, що дає уявлення про встановлення у цілому і необхідно збирачам і монтажникам у їх роботі. Креслення повинен бути чітким, легко сприйматися, тому його не слід захаращувати дрібними деталями і елементами вузлів. Наприклад, немає потреби викреслювати болти з'єднання корпусу і кришки редуктора, зуби на зірочках. У той же час болти, що з'єднують спроектовану установку з фундаментом або інший установкою, повинні бути відображені. Якщо фундаментна плита кріпиться до фундаменту однаковими болтами, тобто одній конструкції, діаметра і довжини, то слід викреслити з усіх цих болтів тільки один, а становище інших показати осьовими лініями.

При кресленні креслення загального виду установки треба звернути особливу увагу на проставляння розмірів. Кількість їх повинна бути мінімальною, але цілком достатнім, щоб правильно зібрати установку, судити про її габариті в цілому і габаритах окремих вузлів. Це має велике значення при проектуванні і розміщенні суміжних установок і зв'язку їх з даною установкою, при вирішенні питань транспортування, пакування.

Щоб правильно координувати установку, потрібно вибрати в ній базові осі або площині. В якості таких баз можуть бути прийняті опорна поверхня плити (рами), корпуси, бокова стінка плити, вісь валу і ін. Потім потрібно вибрати початок координат по всіх трьох напрямках. За початок координат по вертикалі може бути прийнятий рівень підлоги. Початком координат у двох горизонтальних напрямках можна вважати стіну цеху, вісь цехової колони, осі або стінки корпусів сусідніх машин і т. д. Від вибраних почав координат ставлять три координатних розміру до базових осей чи площин спроектованої установки.

Далі вибирають основні осі або площини вузлів установки і ставлять розміри між цими осями і основної базової віссю або площиною установки.

Для проставляння розмірів між осями болтів, що кріплять установку до фундаменту, слід вісь одного з болтів прийняти за основну, координувати її щодо основної осі або площині установки і потім зв'язати осі всіх болтів з основною віссю єдиною системою розмірних ліній. Якщо в установці є окремі вузли, вали яких розташовані стерпно і з'єднуються між собою муфтами, то слід вказати розмір між торцями цих валів або торцями полу муфт.

Габарити окремих вузлів або всієї установки в цілому дають не менш ніж у трьох взаємно перпендикулярних напрямках: два розміри в горизонтальній площині і один –– у вертикальній. На кресленні повинен бути поставлений розмір від рівня поля до верхньої точки установки. В окремих випадках вказують такі ж розміри і для вузлів.

Конструктори-механіки не займаються проектуванням фундаментів; це роблять фахівці-будівельники. Однак конструктор машини повинен дати технічне завдання на проектування фундаменту. Для цього на кресленні загального виду слід схематично зобразити частина фундаменту, не показуючи всього фундаменту і не даючи глибини його закладення, так як остання залежить від величини і характеру навантажень на фундамент, грунту і т. д. На кресленні загального виду показують контур фундаменту в плані, часткові бічні види (без нижньої частини), колодязі для закладення фундаментних болтів, тунелі, пустоти, пов'язані з монтажем установки, експлуатацією її.

Всі розміри фундаменту в плані визначає конструктор машини, показуючи їх на кресленні загального виду установки. У вертикальному напрямку вказують відстані від площини фундаменту до рівня підлоги і від площини фундаменту до нижньої точки фундаментного болта. При цьому слід мати на увазі, що плити, рами та інші корпусні деталі безпосередньо на фундамент не ставлять, а встановлюють на металевих прокладках або клинах, вивіряють рівнем і потім зазор між фундаментом і встановленої на ньому деталлю заливають рідким розчином. Після того як розчин захолоне і схопиться з металом, затягують гайки фундаментних болтів. Товщина шару рідкого розчину призначається залежно від габаритів, що встановлюються на фундаменті деталей, і не повинна перевищувати 100 — 120 мм. При навчальному проектуванні застосовують зазвичай невеликі установки, для яких товщину шару рідкого розчину можна приймати 30 — 40 мм. На кресленні загального виду установки вказують розмір від рівня підлоги до площини основної фундаменту, а не до верхньої площини підливки. Вироби відносно невеликих розмірів зазвичай встановлюють не на фундамент, а безпосередньо на бетонований підлогу цеху.

У технічній характеристиці на кресленні загального виду установки наводяться відомості про електродвигуни (тип, потужність, швидкість, об/хв, кутові швидкості вихідних валів, передавальні числа редукторів, габаритні розміри і маса установки в цілому та окремих її вузлів, що допускаються зусилля та інші відомості, характеризують зображену на кресленні установку).

На кресленні загального виду установки наводяться також технічні умови, що визначають точність відносного положення вузлів при монтажі установки.

Складання розрахунково-пояснювальної записки. На початку розрахунково-пояснювальної записки наводиться схема завдання, а також всі вихідні дані. До них відносяться: графік навантаження, величини діючих сил або моментів, швидкості обертання, заданий термін служби, режим роботи, заданий масштаб випуску та інші вихідні дані, необхідні для розробки проекту.

Потім даються послідовно по кожному вузлу опис конструкції і його розрахунок. Весь матеріал по кожному вузлу розміщують у такій послідовності:

1 опис (при складній кінематичній схемі) кінематики вузла;

2 опис взаємодії деталей окремих складних пристроїв вузла;

3 розрахунок вузла і всіх його деталей: спочатку наводиться кінематичний розрахунок вузла, потім розрахунок деталей на міцність, жорсткість, надійність та інші види працездатності