Оборудование производства ИУ (стр. 3 из 3)

Принимаем d_p= 10 мм

После определения параметров ползуна необходима проверка условий контактной прочности ролика и проверка на удельное давление и нагрев кинематической паре ролик-ось.

Наибольшее контактное напряжение при цилиндрическом ролике и выпуклом профиле кулачка определяется по формуле Герца:

s_к = 0,418 ,

где r_д– радиус кривизны действительного профиля кулачка, мм;

Е– модуль упругости, МПа.

s_к= 383,21 МПа

Условие контактной прочности выполняется

Проверка кинематической пары ролик-ось на удельное давление и нагрев производится по формулам:

R/(d₀l_p)[p];

R/(d₀l_p) = 4,1 Мпа

Условие выполняется

где D₀ и D_ê– начальный диаметр ротора и средний диаметр кулачка, мм;

П_т– теоретическая производительность ротора шт/мин,

h_ð– øàã ðîòîðà, ìì;

[ð]– допускаемое удельное давление для трущихся поверхностей, МПа;

[ð× V_è]– допускаемое значение износо- и теплостойкости трущихся поверхностей, МПа× ìì/с.

= 21,3 Мпа

Условие выполняется

Для материалов сталь по стали [ð]= 15…18 МПа, [ð× V_è]= 30…40 МПа× ìì/с.

3.3. Расчет перемычек барабана

Для практически наиболее важного случая, когда одновременно с копиром взаимодействует только один ползун, к одной перемычке приложено по одной силе: к передней по направлению вращения ротора перемычке приложена сила N₂, а к задней– N₁ (см. рис. 5). N₁> N₂, поэтому более нагруженной является перемычка, к которой приложена сила N_1.

Составляющая N_õ ñилы N₁, направленная параллельно линии, соединяющей центры направляющих отверстий, вызывает в перемычке напряжения изгиба s₁, кручения t₁ и среза t₂. Соответствующие нормальные и касательные напряжения определяются из соотношений:

(12)

(13)

(14)

где d_п– диаметр направляющего отверстия для ползуна, мм;

с– ширина перемычки, мм;

b– высота перемычки (длина направляющего отверстия барабана), мм.

Рис. 5. Расчетная схема барабана

Сила N_ó вызывает в перемычке изгиб в горизонтальной и вертикальной плоскостях и растяжение. Нормальные напряжения этих деформаций составят:

(15)

; (16)

s₁= 0,17 МПа

s₂ = 0,117 МПа

s₃ = 3,78 МПа

s₄ = 3,49 МПа

t₁= 6,47 МПа

t₂=4,31 МПа

Суммарное нормальное напряжение будет максимальным в точке А, где все составляющие имеют один знак: s_åA= s₁+ s₂+ s₃+ s₄.

s_åA= 7,56 МПа

Касательное напряжение в этой точке равно t₂.

Суммарное касательное напряжение максимально в точке В, где t_åB= t₁+ t₂. Суммарное нормальное напряжение в точке В составит s_åB= s₁+ s₂+ s₄.

s_åB= 3,777 МПа

Расчет перемычки на прочность, поскольку барабаны изготавливаются из чугуна, следует вести по I теории прочности, принятой для хрупких материалов:

;

,

где [s]– допускаемое напряжение материала барабана, МПа ([s]= (0,16...0,18)× s_в)_.

=11,27 МПа

=24,55 МПа

Условие выполняется

Материалы элементов конструкции роторной машины выбираем по таблице 8 [1]

Элемент конструкции	Материал	Термообработка
Инструментальные Блоки: 1. корпус 2. втулка 3. захват крепления Механический привод: 4. барабан 5. ползун 6. ролики - оси консольных роликов – копиры Главные валы роторов Блокодержатель Шпильки гидроблока Диски транспортных роторов	40Х Ст.30 Ст.40, 20Х СЧ20 Ст.45 40Х 20Х ШХ15 Ст.45 Ст.45 Ст.45 Ст.45	Закалка, НВ 240…300 Закалка, НRC 45…50 Закалка, НPC 48…52 НRC 56…60

4. Расчет привода транспортного движения

4.1. Выбор схемы привода.

В автоматических роторных линиях реализуются четыре принципиально различных конструктивных варианта схем привода вращения технологических и транспортных роторов.

Первый вариант характерен для АРЛ с небольшим числом слабо нагруженных роторов, выполняющих операции небольшой энергоемкости (запрессовка, сборка, термохимическая обработка, контроль, таблетирование порошковых материалов). В этом случае вращение роторов осуществляется от электродвигателя посредством редуктора через ведущий (наиболее нагруженный или средний по расположению) технологический ротор Остальные технологические и транспортные роторы кинематически соединяются между собой зубчатыми колесами. Эта схема наиболее проста, но неосуществима в случае различных шаговых расстояний роторов входящих в линию. Кроме того, возможен неравномерный износ зубчатых колес привода при существенно отличающихся нагрузках на главных валах роторов.

Более распространенной является схема привода технологических групп роторов, объединяемых в линии, посредством червячных редукторов (рис.6 б.) . Входы редукторов связаны с приводным валом 6, а выходы– с наиболее нагруженными роторами технологических групп либо непосредственно, либо через зубчатую передачу. Внутри каждой технологической группы вращение передается цилиндрическими зубчатыми колесами. Настройка взаимного углового расположения групп роторов производится зубчатыми муфтами 5, устанавливаемыми на приводном валу. Этот вариант привода широко применяется в АРЛ с восемью-десятью технологическими роторами и производительностью линии до 200 шт / мин.

Недостатки схемы: неравномерная нагруженность элементов привода, низкий КПД привода (0,6...0,7), сложность защиты привода линии от перегрузок. Наличие одного скоростного режима затрудняет использование привода в высокопроизводительных АРЛ.

4.1. Определение крутящего момента на валу технологических и транспортных роторов.

4.1.1. Технологический ротор с механическим приводом рабочего движения.

Суммарный момент M на валу технологического ротора с механическим (кулачковым) приводом складывается из момента технологических сил М_т, момента сил трения М_тр, момента на преодоление инерции вращающихся масс ротора при пуске линии М_и.

M= М_т + М_тр + М_и (17)

Момент технологических сил определяется по формуле:

М_т = P_тR_pu_оснtg a_k

где Р_г– технологическое усилие, Н;

a_к–угол подъема профиля кулачка;

R_р– радиус начальной окружности ротора, м;

u_осн– число инструментальных блоков в рабочей зоне ротора.

М_т = 2.12 Н/м

Момент сил трения:

М_тp= G_pR_nm_n/cos a_n,(18)

где G_р– вес ротора, Н;

R_п– средний радиус подшипников ротора, м;

m_п– коэффициент трения в подшипниках (m_п= 0,06…0,1);

a_п– угол, определяющий направление усилия в подшипниках

(a_п= 12 °).

М_тp= 0,62 Н/м

Момент инерции масс ротора можно приближенно определить по формуле:

М_и= G_pR_n²e/2g (19)

где e– среднее угловое ускорение ротора при пуске линии, с^-2;

g– ускорение свободного падения, м / с^-2.

Среднее угловое ускорение ротора:

e = pn_p/30T_n

где n_р– число оборотов ротора, об / мин;

Т_п– время пуска линии, с.

По рекомендациям [4] Т_пЈ 0,5 с.

e = 25,9

М_и= 2,33 Н/м

M = 5,07 Н/м

4.1.2 Транспортный ротор

Момент на валу транспортного ротора приближенно определяется как сумма моментов сил трения в подшипниках М_тр и момента инерции М_и:

M= М_тр + М_и (20)

Моменты М_тр и М_и определяются по формулам (18) и (19)

M= 1.52 Н/м

4.2. Расчет мощности электродвигателя привода

Мощность электродвигателя (кВт) привода транспортного движения роторной линии, включающей несколько технологических групп роторов можно определить по формуле:

N_э.д.= 0,105_*10^-4[(М_прjn_бj)/(h₄^mh_рем)] (21)

где m– количество кинематически объединенных групп роторов;

М_пр– момент, приведенный к валу базового ротора, НЧм;

n_б– угловая скорость вращения базового ротора, об / мин;

h_рем, h_ч– КПД, учитывающие потери в клиноременной передаче

и червячном редукторе.

Приведенный момент на валу базового ротора определяется выражением:

М_пр = М₀+M_1*i₀₁/h₀₁+ M_2*i₀₂/h₀₂+... M_k-1*i_0,k-1/h_0,k+1

где k– число роторов в группе;

i– передаточное отношение от i-ого ротора к базовому;

h– КПД зубчатой передачи от i-ого ротора к базовому;

М₁, М₂– моменты на валу роторов, НЧм;

М₀– момент на валу базового ротора, НЧм.

М_пр= 63,9 Н/м

N_э.д = 0,88 кВт.

4.3. Выбор электродвигателя

Из стандартного ряда трехфазных асинхронных двигателей серии 4А по расчетным данным выбираем электродвигатель 80А с номинальной мощностью 1,1 кВт. Определяем суммарное передаточное число привода:

i_z=n_э.д./n_б

i_z = 11,36

Выбираем передаточное число редуктора i_р= 12 (РЧ 12-8)

i_р= 0,94

Список использованных источников

1. Автоматические роторные линии / И. А. Клусов, Н. В. Волков, В. И. Золотухин и др. – М. : Машиностроение, 1987.

2.Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. – М.: Машиностроение, 1982.

3.Клусов И.А.., Сафарянц А.Р. Роторные линии. – М.: Машиностроение, 1969.

4.Кольман-Иванов Э.Э. Машины-автоматы химических производств. –М.: Машиностроение, 1972.

5.Кошкин Л. Н. Комплексная автоматизация производства на базе роторных линий. – М. Машиностроение, 1972.

6.Кошкин Л.Н. Роторные и роторно-конвейерные линии. – М. Машиностроение, 1986.

7.Расчет на прочность деталей машин / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. – М. : Машиностроение, 1979.

8.Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. – Л.:Машиностроение, 1979.