Разработка приспособления для разборки и сборки головок блоков двигателей

Разработка приспособления для разборки и сборки головок блоков двигателей

1. Техническая характеристика

Тип: стационарный, ремонтируемые марки двигателей: СМД - 14; А - 41; ЯМЗ - 240; Д - 60; Д - 240.

Привод поворота головки - ручной.

Габаритные размеры:

длина 1864 мм

высота 1065 мм

ширина 600 мм

масса 150 кг

2. Устройство и работа стенда

Стенд состоит из механизмов крепления и поворота головки блока, размещенных на станине.

Механизм крепления имеет кронштейны, смонтированные на подшипниках. При этом один кронштейн установлен на подвижной сойке, а второй связан с червячной передачей и маховиком для ручного поворота головки, который производится рукояткой тормоза. Головка блока устанавливается на кронштейнах и закрепляется болтами. При необходимости головка поворачивается маховиком в нужное положение и фиксируется тормозом.

3. Инструкция по эксплуатации стенда

3.1 Общие указания

Стенд после монтажа должен быть закреплен за лицом, ответственным за его эксплуатацию. Все данные по приемке и установке должны быть занесены в паспорт стенда.

3.2 Работа на стенде

Работа на стенде проводится в следующей последовательности:

освободить болты крепление подвижной стойки и передвинуть ее в положение, соответствующее расстоянию между болтами крепления на головке блока;

закрепить подвижную стойку;

закрепить на кронштейнах болтами головку;

освободить тормоз;

повернуть головку в требуемое положение;

произвести необходимые работы;

освободить и снять головку.

3.3 Указания по мерам безопасности

При эксплуатации стенда необходимо руководствоваться «Общим положением техники безопасности и производственной санитарии для предприятий машиностроения». К работе допускаются лица, знакомые с устройством, эксплуатации, приемами работы на данном объекте.

3.4 Место установки стенда

Участок, где размещается стенд, должен иметь ровное покрытие. Размеры участка должны обеспечивать выполнение всех технологических операций и безопасные условие эксплуатации.

3.5 Техническое обслуживание стенда

В процессе эксплуатации следует периодически производить смазку вращающихся соединений. Профилактические осмотры и ремонт должны производиться по установленному графику технического обслуживания.

4. Требования при сборочных операциях

Детали поступающие на сборку, должны быть чистыми. Наличие загрязнений не допускается. При сборке руководствуются техническими требованиями, указанными на чертежах сборочных единиц.

Подвижная стойка должна легко без заедания перемещаться в пазах.

Червячная передача должна быть собрана по 7 степени точности (ГОСТ 1643 - 81) и вращаться от маховика свободно, без рывков и заеданий.

Затяжка тормозной втулки рукояткой должна обеспечивать надежную фиксацию головки от поворотов в любом положении.

Кронштейн креплении головки должны свободно вращаться совместно со своими валиками.

5. Расчет червячной передачи

Определяем межосевое расстояние из условия сопротивления контактной усталости рабочих поверхностей зубьев червячного колоса по формуле [16, с. 153].

где: - число зубьев червячного колеса;

g - коэффициент диаметра червяка;

;

- допустимое контактное напряжение;

- коэффициент нагрузки;

- момент на валу червяка;

- приведенный модуль упругости.

Приведенный модуль упругости находим по формуле:

где: - модуль упругости материала червяка, для стали ;

- модуль упругости материала червячного колеса для бронзы 0,865…1,13

Коэффициент нагрузки находится из выражения:

где: - коэффициент концентрации нагрузки;

где: - коэффициент деформации червяка;

- коэффициент динамической нагрузки;

Момент на валу червячного колеса определяем по формуле [16, с. 155]

где: P - усилие прикладываемое рабочим;

- длина плеча;

После подставки всех значений имеем

Определяем осевой модуль в зацеплении по формуле [16, с. 157]

Полученное значение модуля округляем до стандартного ГОСТ - 21614-88, .

В зависимости от принятого значения модуля и числа витков червяка из таблицы [16, т. 15] окончательно выбираем соответствующее значение коэффициента диаметра червяка (g) и уточняем межосевое расстояние.

Расчетно-контактное напряжение определяем по формуле:

где: d1 - делительный диаметр червяка;

d2 - делительный диаметр червячного колеса;

M2 - момент червячного колеса

Подставляем значение и находим:

6. Расчет червяка на прочность и жесткость

Червя рассчитывается на прочность как прямой брус, работающий на совместное действие изгиба, кручения и осевого напряжения. Сила взаимодействия между зубьями червячного колеса и витками червяка может быть разложена на три взаимно - перпендикулярные составляющие.

- осевое усилие червяка (такая же по величине, но противоположно направленная); P2;

- окружное усилие червяка колеса (такая же по величине, но противоположно направлена силе Q2);

- является основным усилием колеса;

- радиальное усилие червяка (такое же, но противоположно направленное усилию Т2 - для колеса).

Эти усилие определяются по формулам:

где: M2 - модуль червячного колеса;

d2 - делительный диаметр червячного колеса;

где: М1 - момент червячного колеса;

d1 - делительный диаметр червячного колеса;



где: - угол профиля червяка;

Номинальное значение напряжений в среднем (опасном) сечении червяка определяется, как для цилиндрического бруса диаметром, равным диаметру впадин d1 - червяка.

Максимальное касательное напряжение от кручения находится по формуле [16, с. 163]

Нормальное напряжение от напряжения находится:

Максимальные нормальные напряжения от изгиба находим по формуле [16, с. 165]



где: Mи max - максимальный изгибающий момент;

По данным строим эпюру изгибающих моментов.

Подставим значение находим ;

7. Расчет подшипников скольжения

Расчет подшипников скольжения выполняется в такой последовательности.

Определяем среднею удельную нагрузку по формуле [16, с. 203]

где: Р - нагрузка на подшипник рано 1470 Н;

d - диаметр вала равен 25 мм;

в - длина посадочного места подшипника.

Принимаем частоту вращения вала 60 об/мин.

Определяем скорость скольжения.

Угловая скорость находится по формуле [16, с. 205]

Проверяем критерий смазки

При допустима кольцевая смазка.

8. Расчет рукоятки

Рабочий на рукоятку действует слой 200 Н. Для изготовления рукоятки выбираем сталь 45 с

Требуемый диаметр рукоятки определяется по условию прочности на изгиб.

Откуда:

Момент:

где: Р - нагрузка, равная 200 Н;

- длина рукоятки равная 400 мм.

По ГОСТ 6636 - 88 принимаем диаметр рукоятки .

9. Технологический процесс изготовления вала

Составление технологического процесса изготовление вала начинается с выбора заготовки. От формы заготовки, величины припуска, методов получения и других, зависят объемы механической обработки и все последующие трудовые и финансовые затраты на изготовление детали. В машиностроении в качестве заготовок чаще всего применяют отливки, штамповки и прокат.

Анализ формы изготавливаемой детали показывает, что наиболее рационально принять в качестве заготовки круглый сортовой прокат, так как переходы диаметров небольшие.

Принимаем круглый прокат диаметром 66 мм, изготовленный из качественной углеродистой конструкционной стали 45 длиной 276 мм. Твердость НВ250, масса 3,42 кг.

В разрабатываемой детали основной базой является ось детали, а технологической ее диаметр.

Технологическая последовательность операций и переходов при изготовлении вала:

1. Токарная операция:

- подрезка торца заготовки;

- центровка заготовки;

- проточка черновая до диаметра 64 мм;

- проточка до диаметра 42 мм;

- проточка до диаметра 60 мм;

- проточка до диаметра 56 мм;

- проточка до диаметра 54,4 мм;

- проточка до диаметра 48 мм;

- проточка до диаметра 45 мм;

- проточка до диаметра 40 мм;

- прорезать канавку 43 мм;

- прорезать канавку 52 мм;

- нарезать фаски 2х45є;

- нарезать резьбу М54х2;

2. Фрезерная операция:

- отфрезеровать шпоночный паз 8х4х30.

- отфрезеровать шпоночный паз 10х4х25.

3. Шлифовальная операция:

- отшлифовать поверхность 54,4 мм

4. Контрольная операция:

- внешний осмотр детали;

- контроль размеров детали.

Далее, производим расчет режимов резанья и затрат времени при изготовлении вала по операциям.

9.1 Токарная операция

Согласно чертежу для обработки данного валика необходим станок нормального класса точности Н соответствующего 2 и 3 класса. По производительности следует выбрать токарный станок общего назначения универсальный. Выбираем станок средней мощности 16 к 20, имеющий класс точности Н (по паспортным данным).

Принимаем токарный проходной резец, правый [9, т. 19] материал пластинки твердый сплав марки Т 15к6.

Назначаем режимы резания:

- Устанавливаем глубину резания t. При снятии стружки за 2 прохода t=1,5 мм.

Глубина резания t: при черновом точении и отсутствии ограничений по

мощности оборудования, жесткости системы СПИД принимается равной припуску на обработку: при чистовом точении припуск срезается за два прохода и более. На каждом последующем проходе следует назначать меньшую глубину резания, чем на предыдущем. При параметрах шероховатости обработанной поверхности Ra=3,2 мкм включительно t=0,5…2,0 мм; Ra=0,8 мкм, t=0,1…0,4 мм.

- Назначаем подачу S: При черновом точении принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, прочности режущей пластины и прочности державки. Величину подачи при чистовом точении выбирают в зависимости от требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности и радиуса при вершине резца. При прорезании пазов и отрезании величина поперечной подачи зависит от свойств обрабатываемого материала, размеров паза и диаметра обработки. С учетом параметра шероховатости Rа=3,2 мкм и радиуса при вершине резца r=1 мм, производим интерполяцию S=0,57 мм/об после корректировки по паспорту станка S=0,52 мм/об.

- Назначаем период стойкости резца Т=60 мин.

- Определяем скорость резания V, м/мин.

где значение коэффициента Сv, и показателей степени x, y и m принимаем [9 т. 12]

Kv - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки Kmv [9 т. 13], материала инструмента Knv [9 т. 15] состояния поверхности Knv

- Определяем число оборотов шпинделя соответствующей найденной скорости резания

Корректируем число оборотов шпинделя по паспорту станка n=500 об/мин.

- Определяем штучное время Тшт, мин

где То - основное время, затрачиваемое не посредственно на обработку заготовки, мин.

где L - длина обрабатываемой поверхности с учетом длины врезания и перебега резца.

i - количество проходов резца

n - число оборотов детали, об/мин

S - подано суппорта, мм/об

Твсп - вспомогательное время, затрачиваемое на вспомогательные действия рабочего (установка, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки, управление станком).

Тот - дополнительное время, т. е. время затрачиваемое на организацию и обслуживанию рабочего месяца места, мин.

Тпз - подготовительно-заключительное время, т. е. время, затрачиваемое на получение задания, ознакомление с работой, подготовку рабочего места, мин.

9.2 Фрезерная операция

Отфрезеровать шпоночный паз

Операция производится на широкоуниверсальном фрезерном станке 679.

Выбираем марку стали фрезы [9, с. 134 т 39] P5М6 фрезы концевую. Диаметр - 8 мм, число зубьев z=4.

Назначаем режимы резания.

- Глубина резания при фрезеровании t=4 мм ширина фрезерования в=8 мм

- Назначаем подачу на зуб Sz=0,02 мм/зуб.

- Назначаем период стойкости фрезы T=80 мин.

- Определяем скорость резанья, допускаемую режущими свойствами фрезы.

где коэффициент СV = 12; g = 0,45; x = 0,5; y = 0,5; u = 0,1; p = 0,1; m = 0,5 [9т 12]

- Определяем число оборотов шпинделя, соответствующее скорости резания.

- Корректируем число оборотов шпинделя по ближайшему наименьшему числу оборотов согласно паспорту станка n=308 об/мин.

- Определяем действительную скорость резания.

- Определяем величину минутной подачи.

- Корректируем минутную подачу на данном станке: Sмд=25 мм/мин

- Действительное значение подачи на зуб фрезы составляет:

- Определяем силу резания



где коэффициенты Сp=68,2; x=0,86; y=0,72; u=1; g=0,86; W=0; Kмр=1 [9т 12]

- Определяем крутящий момент

- Определяем мощность, затрачиваемую на резания

- Определяем машинное время

9.3 Шлифовальная операция

Шлифовать поверхность диаметром 45,4 мм, длиной 30 мм.

Операцию производим на кругло-шлифовальном станке модели 3151 методом продольной подачи на проход участка вала. Припуск на диаметр 0,4 мм. Заготовка крепится в центрах.

Выбираем шлифовальный круг [9 т 15], устанавливаем характеристику круга Э40СМ1К5 (электрокорунд нормальный, зернистость 40, средняя мягкость 1, керамическая связка, структура №5). Размер круга: Дк=300 мм, Вк=30 мм, форма круга ПП (плоский прямого профиля).

Назначаем режимы резания:

Продольная подача выбирается в долях от ширины В шлифовального круга. Так, при черновом шлифовании Sпр=10,3…0,71В; при чистовом шлифовании Sпр=10,2…0,41В, мм/об.

Для заданной чистоты поверхности принимаем меньшее значение диаметра, т.е. 0,2В мм/об., тогда Sпр=0,2·30=6 мм/об.

Глубина резания совпадает с величиной поперечной подачи круга. При черновом шлифовании глубина резания (поперечную подачу) будет в пределах 0,01…0,08 мм и при чистовом 0,005…0,015 мм. Принимаем меньшее значение Sпоп=0,005 мм/ход. Окружную скорость круга на керамической связки будет в пределах 20…40 м/с, берем меньше 20 м/с.

Определяем окружную скорость детали. Обычно при круглом наружном шлифовании принимают следующие окружные скорости вращения обрабатываемой детали: при черновом шлифовании 20…70 м/мин; при чистовом 15…30 м/мин, при внутреннем 25…115 м/мин, при плоском 5…65 м/мин. Принимаем Vg=15 м/мин.

Определяем скорость продольного хода стола станка.

Полученное значение скорости продольного хода стола может быть установлено на станке модели 3151, где осуществляется бесступенчатое регулирование значительной скорости в пределах 0,1…10 м/мин.

Определяем эффективную мощность при шлифовании

где Сn=1,3; r=0,75; x=0,85; y=0,7 [9т 12].

Проверяем достаточность мощности двигателя шлифовальной бабки.

Nрез<Nшп (1,2<5,6), т. е. обработка возможна.

Определяем машинное время

где: L - длина продольного хода стола, мм;

h - припуск на сторону, мм n=0,2…1,2 мм;

ng - частота вращения обрабатываемой детали об/мин;

S - продольная подача, мм/об;

t - глубина резания, мм;

К - поправочный коэффициент, учитывающий добавочное число проходов без поперечной подачи, для грубого шлифования K =1,2…1,4, для чистового К=1,25…1,7.