Проектирование технологического ротора обжима дульца патрона

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Бийский технологический институт (филиал)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» (БТИ АлтГТУ)

Пояснительная записка к курсовому проекту

Проектирование технологического ротора обжима дульца патрона

Студент группы А.В. Курбатов

Преподаватель И.А. Титов

БИЙСК 2016



Содержание

Введение

1. Расчет и конструирование инструментального блока

1.1 Определение основных размеров блока

1.2 Расчет на прочность элементов ИБ

2. Расчет основных параметров технологических и транспортных роторов

2.1 Выбор шага ротора

2.2 Расчет числа позиций технологического ротора

2.3 Расчет конструктивных параметров ротора

3. Проектирование кулачкового привода рабочего движения технологического ротора

3.1 Определение сил и реакций, действующих в элементах привода

3.2 Расчеты на прочность

3.3 Расчет перемычек барабана

3.4 Кинематика кулачкового привода

Заключение

Список используемой литературы



Введение

На сегодняшний день любое крупное предприятие любой отрасли стремится к автоматизации своего производства. Это связано не только с увеличением объемов выпускаемой продукции, повышением производительности труда и снижением затрат на себестоимость, но и с повышением требуемого качества этой продукции. Массовый спрос на большинство видов товаров подстегивает производителей искать более современные и эффективные способы производства, развивая при этом и непроизводственные научные направления деятельности.

На данный момент вышеперечисленные требования к современному производству удовлетворяются применением роторных машин и автоматов. Производительность таких аппаратов может достигать 2000 шт/мин, а их точность зависит только от их исполнения. В современном мире практически в любой отрасли используются роторные машины, а в совокупности с другими видами механизации и автоматизации производства могут организовываться целые автоматизированные заводы.

Высокую востребованность роторные машины нашли и в военном производстве. Повышенные требования к массовости производства, точности изделий и их себестоимости определили степень использования роторных машин. Особое место они занимают в производстве боеприпасов для огнестрельного и некоторых других видов оружия, где объемы производства достигают сотен миллионов штук в год. В виду выше перечисленного считаю тему курсового проекта актуальной.

Задачей курсового проекта является разработка ротора с инструментальными блоками обжима дульца патрона 5.45х39 с кулачковым приводом. Производительность ротора - П=200 шт/мин, технологическое усилие - F_техн=1000 Н.



1. Расчет и конструирование инструментального блока

1.1 Определение основных размеров блока

- диаметр дульца, мм.

- длина патрона, мм.

Наружный диаметр матрицы:

Высота матрицы:

Диаметр блока:

Высота лопатки:

Длина направляющей ползуна:

Ширина технологического пространства для загрузки (выгрузки) заготовок:

Длина технологической части инструментального блока:

Полная прикидочная длина инструментального блока:

Рисунок 1 - Основные размеры инструментального блока



1.2 Расчет на прочность элементов ИБ

Диаметр приемника:

Угол корпуса приемника:

Технологическое усилие операции:

Площадь поперечного сечения приемника:

Момент инерции сечения:

Координата центра тяжести (ЦТ) сечения:

Расстояние от ЦТ до наиболее удаленной точки сечения:

Напряжение в сечении:

Допускаемое напряжение материала корпуса блока:



Напряжение сжатия ползуна:

Диаметр ползуна:

Напряжение смятия опорных поверхностей крепления инструментального блока:

Высота опорных поверхностей:

Длина опорных поверхностей:

Площадь опорной поверхности:



2. Расчет основных параметров технологических и транспортных роторов

2.1 Выбор шага ротора

Шаг между гнездами ротора в общем случае выбирается в зависимости от размера деталей , диаметра ИБ и зазоров между ними . Величина определяется размерами ИБ,их конструкцией и системой крепления в гнездах ротора.

Округляем шаг ротора до ближайших стандартных значений:

Рисунок 2 - Схема ротора с основными обозначениями



2.2 Расчет числа позиций технологического ротора

Скорость рабочего хода для подачи заготовки в рабочую полость матрицы:

Величина рабочего хода подачи заготовки:

Величина рабочего хода на операции обжима:

Величина интервала рабочего хода подачи заготовки:

Величина интервала рабочего хода на операции:

Примем для подвода и отвода одинаковое время:

Величина кинематического цикла:

Теоретическая производительность ротора:

Общее число позиций ротора:



Округляем до стандартного значения:

2.3 Расчет конструктивных параметров ротора

Радиус начальной окружности технологического ротора:

Рисунок 3 - Схема компоновки технологического ротора с основными обозначениями

Принятый диаметр вала ротора:

Зазор между ИБ и валом ротора:

Частота вращения ротора:



Транспортная скорость:

Угловая скорость:



3. Проектирование кулачкового привода рабочего движения технологического ротора

3.1 Определение сил и реакций, действующих в элементах привода

Приведенный коэффициент трения ролика на оси и ролика по копиру:

Коэффициент трения ползуна в направляющих отверстиях барабана:

Для выбранного технологического усилия примем к расчету схему ползуна с консольным расположением ролика - с пазовым копиром.

Эксцентриситет ролика относительно ползуна:

Длина направляющей ползуна:

Угол подъема копира на подводе (отводе):

Составляющая полной реакции на ось Х:

Составляющая полной реакции на ось Z:



Полная реакция в ползуне:

Рисунок 4 - Схема сил и реакций в кулачковом приводе

3.2 Расчеты на прочность

Допустимое напряжение изгиба материала ползуна:

Диаметр оси ролика:

Принятый диаметр оси ролика:

Диаметр ролика:

Ширина ролика:

Радиус кривизны копира в зоне контакта:

Приведенный модуль упругости:

Допустимое контактное напряжение на площадке контакта для ролика, выполненного из материала Сталь 40:

Наибольшее контактное напряжение для цилиндрического ролика:

Для обеспечения надежности работы радиального и торцевого роликов необходимо проверить трущуюся пару ось-ролик на удельное давление и нагрев. Основным условием нормальной работы трущейся пары является наличие между поверхностями слоя смазки.

Условие невыдавливания смазки:

Диаметр ползуна:

Начальный диаметр ротора:

Средний диаметр копира:



Ось ролика при нормальной работе не должна нагреваться выше .

Проверка оси ролика на нагрев:

условие выполняется

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 , а к задней - .

Наиболее нагружена перемычка к которой приложена сила .

Длина направляющей ползуна:

Ширина перемычки:

Угол между осями ИБ:

Составляющая силы на ось x вызывает нормальное напряжения изгиба в перемычке:



Напряжения кручения:

Напряжения среза:

Сила вызывает в перемычке изгиб в горизонтальной и вертикальной плоскостях и растяжение.

Напряжение изгиба в горизонтальной плоскости:

Рисунок 5 - Расчетная схема барабана



Напряжение изгиба в вертикальной плоскости:

Напряжение растяжения в перемычке:

Суммарное нормальное напряжение в точке A:

Суммарное нормальное напряжение в точке B:

Касательное напряжение в точке A:

Суммарное касательное напряжение в точке B:

Допускаемое напряжение материала барабана:



3.4 Кинематика кулачкового привода

3.4.1 Закон движения - прямые горизонтальные и наклонные участки, сопряженные дугами

Угол подвода:

Угол отвода:

Радиус скругления:

Ход ползуна:

Длина участка подвода:

Длина первого участка скругления на участке подвода:

Длина прямого участка на участке подвода:

Высота первого участка скругления на участке подвода:

Высота первого участка и прямого участка на участке подвода:



Перемещение:

Прямой наклонный участок подвода:

Первый радиусный участок подвода:

Второй радиусный участок подвода:

Рисунок 6- График перемещения ползуна по прямому наклонному участку копира



Скорость и ускорение:

Скорость перемещения ползуна на наклонном участке:

Скорость перемещения ползуна на радиусном участке:

Ускорение ползуна на радиусном участке:

3.4.2 Закон движения - синусоидальный закон

Длина участка подвода:

Перемещение ползуна по копиру на участке подвода:

Скорость перемещения ползуна по копиру на участке подвода:



Ускорение ползуна участке подвода:

Рисунок 7- График перемещения ползуна по копиру на подводе

Рисунок 8 - График изменения ускорения ползуна на подводе



3.4.3 Закон движения - косинусоидальный закон

Длина участка подвода:

Перемещение ползуна по копиру на участке подвода:

Скорость перемещения ползуна по копиру на участке подвода:

При анализе законов движения ползуна было выявлено, что при движении ползуна по первому закону возникают повышенные значения ускорения, что негативно сказывается на динамике его движения.

При косинусоидальном и синусоидальном законе ускорения на порядок ниже и сравнимы друг с другом. В виду необходимости быстрого подвода заготовки к рабочей полости матрицы и медленного довода ее до рабочего инструмента был выбран синусоидальный закон движения ползуна. Рассчитаем для этого режима длину участка отвода.

Длина участка отвода:

Определим общую длину всех участков копира, на которых есть технологическое перемещение ползуна.

Угол участка подвода (отвода) ползуна верхнего копира:

Длина участка подвода (отвода):

Общая длина:



Заключение

Итогом курсового проекта стал спроектированный ротор обжима дульца патрона 5.45х39. Параметры ротора удовлетворяют характеристикам, заданным техническим заданием - производительность ротора П=200 шт/мин, технологическое усилие F_т=1000 Н. Производительность обеспечивается наличием в конструкции 6 инструментальных блоков и рассчитанной скоростью вращения ротора - n=33.3 об/мин.

Необходимое усилие обеспечивается наличием копира и ползуна с пазовым роликом, рассчитанным на это усилие. В конструкции ротора имеются два копира: нижний копир вместе с системой ползунов выполняют подвод и отвод заготовки; верхний копир с системой ползунов, которые обеспечивают заданное технологическое усилие, совместно с рабочим инструментом обеспечивают выполнение технологической операции - обжим дульца. ротор кулачковый привод патрон

Для инструментального блока были рассчитаны площади и максимальные напряжения в опасных сечениях и, исходя из обеспечения прочности, выбраны размеры составных частей и рабочих инструментов.

Для правильной работы ротора была рассчитана геометрия рабочей поверхности копира, обеспечивающая плавный подвод заготовки в рабочую полость инструментального блока и быстрый отвод ее при обратном ходе ползуна. Для всего ротора была выбрана компоновка и необходимый набор деталей, обеспечивающих его безотказную и правильную работу.

Техническое задание считаю выполненным.



Список используемой литературы

1. РТМ 3-450-73. Линии автоматические роторные. Основные положения по расчету и проектированию.

2. РТМ 3-1252-80. Приводы механических автоматических роторных линий. Методы расчета и проектирования.

3. Иванов. М.Н. Детали машин: учебник для машиностроительных специальностей вузов / М.Н. Иванов, В.А. Финогенов. - 12-у изд. Испр. - М.: Высшая школа, 2008.-408 с.

4. Клусов. И.А. Проектирование роторных машин и линий / И.А.Клусов. - М.: Высшая шк., 1990.-320 с.

5. Автоматические роторные линии / И.А. Клусов и др. - М.: Машиностроение, 1987.-288 с.

6. Титов. И.А. Расчет и проектирование элементов и систем автоматических роторных линий: методические рекомендации по выполнению практических занятий для студентов специальностей 170100.65 «Боеприпасы и взрыватели» и 170104.65 «Высокоэнергетические устройства автоматических систем» / И.А. Титов. - ред. Соловьева С.В., - 2013. -64 с.

Размещено на Allbest.ru

...