Содержание

Содержание

Задание

Введение

1. Расчет основных параметров роторной линии

1.1. Определение конструктивных параметров

инструментального блока

1.2. Выбор шага ротора

1.3. Расчет числа позиций технологического ротора

1.4. Расчет конструктивных параметров роторов

2. Расчет элементов инструментального блока

3. Расчеты на прочность элементов конструкции

механического привода

3.1. Силы, действующие на элементы привода

3.2. Расчет ползуна

3.3. Расчет перемычек барабана

4. Расчет привода транспортного движения

4.1. Выбор схемы привода.

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

4.1.1. Технологический ротор с механическим приводом рабочего движения.

4.1.2 Транспортный ротор

4.2. Расчет мощности электродвигателя привода

4.3. Выбор электродвигателя

Список использованных источников

Задание

Разработать автоматическую роторную линию для сборки спортивного патрона калибром 5.6 мм с производительностью 800 шт./мин.

Введение

В состав проектно-конструкторских задач, решаемых при проектировании любой автоматической машины, в том числе и роторной линии (АРЛ), входит параметрический синтез. Параметрический син­тез решает задачу определения основных конструкционных (геомет­рических и механических) параметров машины в целом, ее отдель­ных механизмов, устройств и рабочих органов. Применительно к проектированию автоматических роторных линий параметрический синтез включает определение конструктивных размеров инструмен­тальных блоков, установление шага ротора, расчет числа позиций (блоков, гнезд) рабочих роторов, радиусов начальных окружностей технологических и транспортных роторов, расчет транспортной ско­рости и частоты вращения роторов.

В большинстве случаев параметрический синтез является задачей оптимизационного типа: параметры роторной линии должны быть определены таким образом, чтобы заданный или выбранный кри­терий эффективности имел оптимальное значение. Руководствуясь определенными из расчетов параметрами машины, конструктор осуществляет эскизную, техническую и затем рабочую разработку.

1. Расчет основных параметров роторной линии

1.1. Определение конструктивных параметров

инструментального блока

Инструментальный блок (ИБ) это сменный узел технологи­ческого ротора для установки инструмента и обеспечения основ­ных и вспомогательных переходов технологических операций. Инструментальный блок должен обеспечивать заданную точность взаимного расположения рабочего инструмента и обрабатываемой детали, обладать необходимыми прочностью и жесткостью, иметь минимальную массу, допускать быстрый съем из гнезда технологического ротора.

Типовая схема инструментального блока для штамповочной операции (см. рис.1) позволяет оценить его основные размеры.

Диаметр D_бл блока определяется с учетом максимальных поперечных размеров деформирующего инструмента

D_бл= (1.3… 2.5)_*D_м, (1)

где D_м­­­– диаметр поперечного сечения матрицы, мм.

Расчетные зависимости для определения геометрических размеров матриц для различных технологических операций приведены в таблице 1. [1]

Диаметр матрицы: D_м = 3_*d_d = 3_*5,6 = 16,8 мм

Диаметр блока: D_бл = 2_*16,8 = 33,6 мм

Принимаем диаметр блока равный 36 мм

Длина блока:

L_бл = L_т + L_кр + L_зх, (2)

где L_т– технологическое перемещение инструмента, включающее подвод инструмента, рабочее перемещение и проталкивание детали из матрицы., мм;

L_кр, L_зх– размеры элементов ИБ, мм.

Технологическое перемещение на стадии эскизной проработки можно определить по формуле:

L_т = Н₀ + Н_д + Н_м +(20...40)

где H_о– высота заготовки, мм;

H_д– высота детали, мм;

H_м– высота матрицы, мм.

L_т = 60 мм

Величина L_кр определяется из соотношения:

L_кр> L_т

L_кр = 80 мм

Величина L_зх определяется из конструктивных соображений.

L_бл = 60 + 80 + 40 + 180 мм

Максимальная длина блока:

L_{бл мах} = L_бл + L_т

L_{бл мах} = 180 + 60 = 240 мм

1.2. Выбор шага ротора

Шаг между гнездами ротора h_р выбирается в зависимос­ти от размеров детали, инструментальных блоков и зазоров между ними (см. рис.2 [1]).

Для роторов штамповочного производства шаг ротора:

h_p = D_бл + Dh

где Dh– зазор между инструментальными блоками, мм.

Величина Dh определяется размерами ИБ, их конструкцией и системой крепления в гнездах ротора (для роторов с механическим приводом Dh= (0.1… 0.4)× D_бл ):

h_p = 36 + 0,3_*36 = 46,8 мм

Рассчитанную величину шага роторов с механическим и гид­равлическим приводом округляем до ближайших значений

(см. табл. 3 [1]):

h_p = 47,1 мм

1.3. Расчет числа позиций технологического ротора

Общее число позиций (инструментальных блоков, гнезд) рото­ра определяем по минимально необходимой длительности техноло­гического Т_т и кинематического Т_к циклов:

u_p = П_{т *} Т_к/60 < 1,33_* П_{т *} Т_т/60 (3)

где П_т– теоретическая производительность ротора, шт/мин.

Теоретическую производительность выбираем по заданной факти­ческой производительности П_ф с учетом цикловых потерь:

П_т = П_ф/b

Для проектных расчетов коэффициент цикловых потерь

b= 0,7… 0,9.

П_т = 800 / 0,8 =1000 шт

Длительность технологического цикла должна обеспечивать выполнение технологической операции, включая вспомогательные переходы (загрузку детали, ее закрепление и выдачу из ротора). Длительность кинематического цикла определяется, в основном, характеристиками привода рабочего движения ротора. На рис. 1 приведена цикловая диаграмма технологического ротора, показывающая соотношение технологического и кинематического циклов. Для роторных машин, осуществляющих вращение ротора с постоян­ной скоростью, время обработки t_р соответствует углу поворота j_р, а t₁– углу j₁ и т.д.

Рис. 1. Цикловая диаграмма технологического ротора.

Уравнения циклов имеют вид:

T_T = t₁+ t₂+ t_p+ t₃+ t₄,

T_k= t_пд+ t_p+ t_отв+ t_х,

где t₁, t₄– соответственно время на подачу детали и выдачу ее из ротора, с;

t₂, t₃– время, затрачиваемое на закрепление и освобож­дение детали при обработке, с;

t_р– технологическое время обработки детали, с;

t_пд,t_отв– интервалы времени подвода инструмента к детали и отвода, с;

t_х– время простоя инструментов в исходном положении (хо­лостой ход), с.

Точные значения интервалов кинематического и технологичес­кого циклов можно определить только при расчете механизмов привода рабочего движения и механизмов захвата. На этапе пара­метрического синтеза эти интервалы определяются приближенно с учетом рекомендаций, полученных на основе практики конструиро­вания роторных линий.

Для механического (кулачкового) привода рабочего движения интервал t_р, соответствующий обработке детали инструментом, определяем по следующим формулам:

для операций чеканки, гибки, сборки принимаем закон изменения ускорения по синусоиде, обеспечивающий к концу интервала плавное снижение скорости и ускорения рабочего органа до нуля:

t_p= 2L_p/ V_{p max} = (4)

t_p = 0,08 с

где L_р, V_{р max}, a_{р max}– соответственно путь, допустимые ско­рость и ускорение за время обработки детали инструментом, м, м/с, м/с²;

Ориентировочно для указанных операций можно принимать а_{р max£} g, где g– ускорение свободного падения, м/c².

Время подачи изделий в ротор t₁ принимаем равным времени удаления из него t₄, а при определении числовых значений ис­ходим из того, что угол сопровождения подающими и съемными устройствами не превышает 20°:

Величины интервалов t₂ и t₃ рассчитываем в зависимости от скорости срабатывания зажимных приспособлений, центрирующих и съемных механизмов. В первом приближении принимаем:

t₂ = t₃ t₁ = t₄

Время подвода и отвода инструмента определяем в зависимости от типа привода рабочего движения. Для механического привода:

t_пд = 1,57L_пд / V_мах = (5)

t_отв = 1,5L_отв / V_мах = (6)

где L_пд,L_отв– соответственно перемещение инструмента при подводе к детали и отводе инструмента в исход­ное положение, м;

V_max, а_max– максимальные скорость и ускорение на участках подвода и отвода, м/с, м/с².

Для обеспечения максимальной синхронности работы приводных механизмов технологического и транспортного движений следует соблюдать неравенства t_пд£ t₁+ t₂, t_отв£ t₃+ t₄:

t_пд = 0,157 с

t_отв = 0,173 с

T_T = 0,48 c

T_k = 0.46 c

После определения интервалов кинематического и технологического циклов и проверки соблюдения неравенств определяем общее число позиций ротора

u_р= П_т× Т_к / 60£ 1,33× П_т× Т_т / 60

u_р = 7.66

Полученное число позиций технологического ротора u_р округ­ляем в большую сторону и принимаем соответственно параметрическому ряду 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 16, 18, 20, 24 (см. таблицу 3 [1])

Принимаем количество инструментальных блоков u_р = 8

Число инструментальных блоков, находящихся одновременно в рабочей зоне ротора, определяем по формуле:

u_o= П_т*t_р / 60

u_o= 1,33

D = 120 мм

1.4. Расчет конструктивных параметров роторов

Радиус начальной окружности технологического ротора:

R_p= (1/ 2p)_*u_р*h_p (7)

R_p= 60 мм

Величину радиуса R_р проверяем с учетом конструктивных размеров вала ротора и инструментальных блоков (см. рис.2):

Рис. 2. Схема к расчету свободного пространства технологического ротора

R_p 0,5(d_в+ D_бл) + с

В первом приближении принимаем:

d_в = 0,5 D_бл: с = 30...40 мм

d_в= 18 мм

60 57, условие выполняется

Частота вращения ротора (об/мин):

n_p= П_т / u_р

n_p = 125 об/мин

Окружная (транспортная) скорость:

V_тр = П_т*h_p /60 = p_* n_p* R_p/30

V_тр = 78,5 м/мин

Для удобства компоновки и обеспечения установленной окружной скорости роторов рекомендуется принимать диаметры начальных окружностей зубчатых колес привода транспортного движения равными диаметрам начальных окружностей роторов. Поэтому полученное значение диаметра начальной окружности ротора D_р уточняем с учетом параметров зубчатого зацепления

Конструктивные параметры транспортных роторов определяем аналогично технологическим. С целью удобства размещения техноло­гических роторов, обеспечения доступа к рабочей зоне, простоты ремонта и обслуживания число позиций и диаметры транспортных ро­торов рекомендуется брать больше технологических (u_тр= (1,25… 1,33)× u_р).

Принимаем u_тр= 10

Для всех технологических и транспортных роторов, входящих в роторную линию, соблюдаем основное условие компоновки:

D_p/D_тр= R_p/R_тр= u_р/u_тр= n_р/n_тр= const (8)

Из соотношения (8) определяются радиус начальной окружности R_тр и частота вращения n_тр транспортного ротора:

R_тр= u_трR_p/u_р ;

n_тр= n_рu_р/u_тр

R_тр= 75 мм

n_тр= 100 об/мин

2. Расчет элементов инструментального блока