Разработка механизма подачи колесных пар

Размещено на http://www.allbest.ru/

6

Аннотация

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ КОЛЕСНЫХ ПАР,КОЛЕСНАЯ ПАРА,ПОШТУЧНАЯ ПОДАЧА КОЛЕСНОЙ ПАРЫ, АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДАЧА,АВТОМАТИЗИРОВАНАЯ ЛИИЯ,ПОДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОЛЕСНОЙ ПАРЫ

Целью этой курсовой работы является разработка механизма подачи колесных пар

Приведены расчеты и выбор: мотор редуктора, подшипников, муфты. В данной курсовой работе произведена разработка механизма подачи колесной пары, предназначенной для их поштучной подачи на автоматизированные станки. Данная установка будет применяться в вагоноремонтных депо в цехах по ремонту колесных пар для повышения качества, скорости и удобства перемещения колесных пар на позицию без использования ручного труда и подъемных механизмов.



Содержание

Введение

1. Характеристика детали и основные её неисправности

1.1 Цель разработки и назначение изделия

1.2 Описание конструкции и принцип действия

2. Выбор оборудования и материалов

2.1 Выбор и расчет привода

2.2 Выбор материалов и стандартных изделий

3. Эскизное проектирование

3.1 Предварительные диаметры валов

4. Конструирование подшипниковых узлов

4.1 Определение схемы параметров установки подшипников

5. Определение радиальных реакций в подшипниках и построение этих крутящих моментов

5.1 Расчет в горизонтальной плоскости для вала-колеса

5.2 Расчет в вертикальной плоскости для вала - колеса

6. Выбор смазочного материала

7. Сборка редуктора

Список литературы



Введение

Железнодорожный вид транспорта является основным российским транспортом. При ремонте вагонов, отдельных деталей, сборочных единиц широко используются: теория пластических деформаций, резания металлов, сварочного производства и другие теоретические и технические дисциплины.

Основой вагоностроительного и вагоноремонтного производства составляют специализированные предприятия, оснащённые высокопроизводительными станками, автоматическими и механизированными поточными линиями для изготовления и ремонта деталей и узлов вагона.

В вагоноремонтном производстве главная задача состоит в значительном повышении качестве ремонта вагонов, повышении их надёжности и долговечности, увеличении послеремонтного ресурса вагонов всех типов и их отдельных частей.

Для повышения качества ремонта, надёжности и долговечности вагонов большое значение имеет уровень техники, организации и технологии вагоноремонтного производства. Новые технологические процессы для восстановления узлов и деталей вагонов широко внедряются для повышения уровня требований к соблюдению технологической и трудовой дисциплины. Выбор технологического оборудования в каждом конкретном случае базируется на особенностях содержания технологических операций, объеме выпуска изделий, экономической целесообразности. В любом случае эффективное технологическое оборудование позволяет: облегчить труд рабочих и создать условия для безопасного выполнения работы; значительно снизить затраты рабочего времени на сборку и повысить производительность сборочного процесса; стабилизировать размеры и форму собираемых узлов, обеспечить их внешнюю взаимозаменяемость.

В данной курсовой работе разработали механизм поштучной подачи колесной пары, для облегчения процесса перемещения.

1. Характеристика детали и основные её неисправности

Колесные пары относятся к ходовым частям и являются одним из ответственных элементов вагона. Они предназначены для направления движения вагона по рельсовому пути и восприятия всех нагрузок, передающихся от вагона на рельсы при их вращении. Работая в сложных условиях нагружения, колесные пары должны обеспечивать высокую надежность, так как от них во многом зависит безопасность движения поездов. Конструкция и техническое состояние колесных пар оказывают влияние на плавность хода, величину сил, возникающих при взаимодействии вагона и пути, и сопротивление движению.

Работая в современных режимах эксплуатации железных дорог и экстремальных условиях окружающей среды, колёсная пара вагона должна удовлетворять следующим основным требованиям: обладать достаточной прочностью, имея при этом минимальную необрессоренную массу с целью снижения тары подвижного состава и уменьшения непосредственного воздействия на рельсовый путь и элементы вагона при прохождении неровностей рельсовой колеи; обладать некоторой упругостью, обеспечивающей снижение уровня шума и смягчение толчков, возникающих при движении вагона по рельсовому пути; совместно с буксовыми узлами обеспечивать, возможно, меньшее сопротивление при движении вагона и возможно большее сопротивление износу элементов, подвергающихся изнашиванию в эксплуатации.

Для улучшения качества ремонта колесных пар,рациональнее использовать автоматизированную линию с обточкой, наплавкой изношенных поверхностей и шлифовкой на автоматизированных станках. Одним из немаловажных элементов этих линий является устройство, которое обеспечит поштучную подачу колесных пар на позиции.



1.1 Цель разработки и назначение изделия

Целью разработки является создание приспособления, обеспечивающего подачу колесных пар на позиции автоматизированных станков поштучно без участия рабочих.

В данном курсовом проекте произведена разработка установки, предназначенной для поштучной подачи колесных пар. Необходимость создания данной установки обусловлена требованиями автоматизированного производства, исключающего участие человека при выполнении основных и вспомогательных операций.

Данная установка будет применяться в вагоноремонтных депо в цехах по ремонту колесных пар для улучшения качества, скорости и удобства ремонта.

Внедрение подобных установок позволит сократить:

? затраты времени на работы;

? трудозатраты на проведение ремонта, за счет более совершенного процесса подачи (без подъема на кране и без использования ручного труда);

Создание обозначенного комплекса обусловлено техническим прогрессом и высокими темпами роста производственной программы ремонта в депо.

В данном курсовом проекте разработано устройство механической подачи колесной пары. Колесная пара подается с позиции накопления поступивших колесных пар на автоматизированный станок.

1.2 Описание конструкции и принцип действия

Конструкция представляет собой сварную раму с установленным двигателем и цепью. Колеса перемещается по рельсовому пути находящемуся под углом 5°.



Рисунок 1 - Схема конструкции

Механизм подачи работает следующим образом. Колесная пара, попадая на механизм подачи, опирается на ограничители с роликами (рисунок 2).

Рисунок 2 - Пластины с роликами в сборе с цепью

Поштучная подача на позицию автоматизированной линии осуществляется за счет вращения цепи с помощью электропривода. После прохождения колесом путевого датчика, электродвигатель прекращает вращаться.



2. Выбор оборудования и материалов

2.1 Выбор и расчет привода

вал подшипниковый узел плоскость

В проектируемом механизме подачи колесных пар необходим электродвигатель, отвечающий следующим требованиям:

- Малые габаритные размеры (возможность вписать в пространство между рельс);

- Частота вращения выходного выла 20 об/мин;

- Предохранитель обратного хода.

Рассчитаем двигатель на возможность подъема колес в обратную сторону.

Рисунок 3 - Кинематическая схема.

Найдем силу, действующую на вал мотор-редуктора по формуле

(1)

где -масса перемещающихся колесных пар;

g - коэффициент силы тяжести, 9,8 Н/кг.

Определим мощность мотор-редуктора по формуле



(2)

где v - скорость перемещения колесных пар 0,04 м/с;

Исходя мощности, выбираю волновой мотор редуктор 2МВз-80-15 ГОСТ 262118-94[8]

Рисунок 4 - Волновой мотор редуктор

Таблица 1 -Технические характеристики

Типоразмер мотор-редуктора	Частота вращения, об/мин	Мощность, кВт	з, %	Напряжение, В
2МВз-80	15	1,5	90	380

2.2 Выбор материалов и стандартных изделий

Для обеспечения лучшего удержания колесной пары необходима широкая цепь, для этого выбираю двухрядную цепь 2ПР-63,5-354ГОСТ 13568-97 [10] и звездочку ГОСТ 591-69 [10].

Для соединения вала двигателя с валом звездочки муфта 55 ГОСТ 20761-96 [10].

Для изготовления рамы механизма необходим прокат, который обеспечит необходимую жесткость конструкции, при компактности и соответствии необходимым размерам, выбираю швеллер ГОСТ 8240-97 [11], материал проката - Сталь20.

- основание: швеллер 20

- стойки: швеллер 16

- стойки лотка цепи: швеллер 4

- лоток цепи: швеллер 20

Расчет мощностей

Мощность электродвигателя нам известна из исходных данных кВт;

Мощность на быстроходном валу определим по формуле /1/:

, (5)

где - мощность на быстроходном валу;

Мощность равна следующему значению:

кВт или 1470 Вт

Мощность на тихоходном валу взаимосвязана с мощностью следующим соотношением /1/:

(6)

где - мощность на тихоходном валу;

Тогда равна:

кВт или 1420 Вт

Мощность на приводном валу или на выходе определим умножив на коэффициент полезного действия ременной передачи :

(7)



где - мощность на приводном валу;

Значит равна:

кВт или 1390 Вт

Расчет крутящих моментов на валах

Крутящие моменты можно вычислить с помощью следующей обобщенной формулы /1/:

, (8)

где - крутящий момент на соответствующем валу;

- мощность на соответствующем валу;

- частота вращения соответствующего вала;

9550 - переводной коэффициент;

Далее определим численные значения на валах:

- на быстроходном валу;

= Н м;

- на тихоходном валу;

= Н м;

- на приводном валу;

= Н м.



3. Эскизное проектирование

3.1 Предварительные диаметры валов

Диаметры вала и вала - шестерни будем определять по следующим зависимостям /1/:

- для быстроходного вала, т.е. для вала - шестерни

, (39)

- для тихоходного

, (40)

где - крутящий момент;

Подставляя числовые значения в формулы (3.1.1) и (3.1.2) получим следующее:

- для быстроходного вала

мм,

- для тихоходного вала

мм,

Диаметры тихоходного и быстроходного вала с внутренним диаметром подшипника выбираем мм.

Определим ширину шестерни по формуле /1/:

(41)

Подставим значение ширины колеса и получим следующее значение:

мм,

Предварительный выбор подшипников

Использую рекомендации и таблицу (18.28,1) из учебника назначаю для вала и для вала - шестерни шарикоподшипники радиальные однорядные следующих серий:

Для вала выбираем подшипник легкой серии 36309 с параметрами мм. мм, мм.

Для вала - шестерни выбираем также подшипник легкой серии 36309 с параметрами 25 мм, мм, мм

где - внутренний диаметр подшипника;

- наружный диаметр подшипника;

- ширина колец подшипника.



4. Конструирование подшипниковых узлов

4.1 Определение схемы параметров установки подшипников

Назначаем схему установки радиально-упорных подшипников в распор.

Радиальная реакция подшипника считается приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормали, проведенной через середину контактной площадки. Для радиальных подшипников эта точка располагается на середине ширины подшипника. Для радиально-упорных подшипников расстояние а между этой точкой и торцом подшипника может быть определено графически или аналитически по следующим формуле /1/:

где б - это угол, который предварительно назначаем из таблицы /1, 18.32/ равным 120.

Подставив числа получим следующие значение расстояния, а:

для подшипника серии 36310

мм

Далее определяем расстояние между точками приложения радиальных реакций при установке радиально-упорных подшипников по схеме в распор по формуле /1/:

,

где - расстояние между торцами наружных колец подшипников;

Подставим числа в формулу найдем значение :

для вала-колеса

мм,

Выбор и расчет шпонки на срез и смятие

Согласно ГОСТ 23360-78 из /2/ принимаю сечение шпонки bЧh=6Ч6

Рассчитываем шпонку на смятие по формуле /2/:

, ( 36)

, согласно источнику/2/;

Условие прочности шпонки на срез выполняется.

Рассчитываем шпонку на срез по формуле /2/:

, (37)

, согласно источнику/2/;

Условие прочности шпонки на срез выполняется.



5. Определение радиальных реакций в подшипниках и построение этих крутящих моментов

Будем определять реакции отдельно в горизонтальной и вертикальной плоскостях для вала и для вала-шестерни.

5.1 Расчет в горизонтальной плоскости для вала-колеса

Рисунок 5 - Расчетная схема вала в горизонтальной плоскости

Определим реакции и из условия равновесия:

,

Отсюда:



Отсюда:

Выполним проверку вычисления реакции по соотношению:

0=0

Проверка сошлась, значит, реакции найдены, верно.

5.2 Расчет в вертикальной плоскости для вала - колеса

Рисунок 6 - Расчетная схема вала-колеса в вертикальной плоскости

Определим значения момента М и реакции и:

,

Отсюда:



Отсюда:

Выполним проверку вычисления реакции:

61,67-106,86+45,19=0

0=0

Проверка сошлась, значит, реакции найдены, верно.

7. Расчет подшипников на долговечность

1) Предварительно принимаем шарикоподшипники радиальные - упорные однорядные.

2) Для этих подшипников из табл.18.28 /1/ находим

3) Подшипник опоры А более нагружен, чем подшипник опоры В, поэтому дальнейший расчет производим для подшипника опоры А.

Отношение

(41)

Из табл. 6.1 /1/ выписываем X=0,45 Y=1,78 e=0.31

4) Отношение

=, (42)

Которое равно е=0,31 ;v=1

Так как < е, то принимаем значения X=0,45 Y=1,78

5) Эквивалентная динамическая нагрузка.

, (43)

Принимаем согласно /1/ табл. 6.3.

Тогда

6) Определяем ресурс предварительно выбранного шарикового радиально - упорного подшипника.

(44)

(45)

Расчетная долговечность больше требуемой, поэтому подшипник пригоден.



6. Выбор смазочного материала

Смазывание элементов передач редуктора производится окунанием нижних элементов в масло, заливаемое внутрь корпуса, до уровня, обеспечивающее погружение элементов передачи примерно на 10-20 мм.

По таблице 8.1 /1/ устанавливаю вязкость масла. При контактных напряжениях рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 34*/с

По таблице 8.3 /1/ принимаю масло Индустриальное U-30A.Для подшипников пластичную смазку УТ-1. Камеры подшипников заполняются данной смазкой и периодически пополняются ей.



7. Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сбоку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов.\

На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Маслоудерживающие кольца и подшипники насаживать предварительно нагрев в масле до 80-100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

После в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок.

Проверяю проворачивание валов, отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрываю крышки винтами. Затем вворачиваю пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловой маслоуказатель (щуп). Заливаю в корпус масло.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде.



Список литературы

1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учебное пособие для машиностроительных спец. техникумов. - М.: Высшая школа,1984. -336 с., ил.

2. Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для студентов втузов. -- Под ред. В.А. Финогенова. - 6-е изд., перераб. -- М.: Высш. шк., 2000. -- 383 с.: ил.

3. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989. -- 496 с.

4. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов / С. А. Чернавский, К. Н. Боков, И. М. Чернин и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. Машиностроение, 1988. - 416 с.: ил.

5. Детали машин и основы конструирования: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / Ю. Е. Гуревич, М. Г. Косов, А. Г. Схиртладзе. -- М.: Издательский центр «Академия», 2012. -- 592 с. -- (Сер. Бакалавриат)

6. «Требования к оформлению текстовой и графической документации. Нормоконтроль». ИрГУПС, кафедра «Начертательная геометрия и графика», 2012.

Размещено на Allbest.ru

...