Готовый диплом 2 (1191532), страница 12
Текст из файла (страница 12)
АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБМЫВКИ РОЛИКОВЫХ ПОДШИПНИКОВ3.1 Краткое описание механической части и технологии работымашины для обмывки роликовых подшипниковВ данном дипломном проекте разрабатывается автоматизация процессаобмывки роликовых подшипников. Для этого первоначально решаютсявопросы полной механизации всех операций технологического процесса, ипроизводится расчёт пневмопривода отсекателя.
Затем выбирается системауправления и составляется структурная и принципиальная электрическаясхемы автоматизации. Выполняется подбор типовых элементов и приборовавтоматики. 3Машина для обмывки роликовых подшипников предназначена длямеханизации процесса обмывки подшипников колесных паржелезнодорожных вагонов при деповском ремонте подвижного состава вусловиях ремонтного депо.Обеспечивает механическую подачу подшипника в специальную моечнуюкамеру состоящей из двух секций с последующей обмывкой под давлениемвначале моющей эмульсией, затем горячей водой.В конце каждого цикла обмывки осуществляется обдувка подшипникасжатым воздухом.
Во время мойки и обдувки специальным приводомосуществляется вращение подшипника, что способствует болееэффективному его очищению.Привод механизмов подачи и переброски подшипников осуществляетсяпневмоцилиндрами. Управление осуществляется с единого пульта,установленного непосредственно на машине и возможно, как в ручном, так ив автоматическом режимах. На рисунке 3.1 предста влена схема машины 19 дляобмывк и роликовых подшипников.Моечн 19 ая машина 3 представляет собой металлическую камеру,оборудованную входной и выходной дверьми, которые открываются припомощи пневматических подъемников 4, а закрываются под давлениемсобственного веса.Под камерой расположены две ванны 9 и 12, в одной из которыхнаходится горячий раствор водной эмульсии, содержащий 8-10%отработанной смазки ЛЗ-ЦНИИ, а в другой – чистая горячая вода.Раствор подается под давлением 0,38 МПа, ополаскивающая вода 0,3МПа.
При обмывке роликовых подшипников растворы стекают всоответствующие ванны по лотку 10, расположением которого управляетэлектромагнит 11.Роликовые подшипники, подлежащие обмывке, находятся нанакопительной позиции 1. Подача роликовых подшипников с накопительнойпозиции в моечную установку производится пневматическим отсекателемроликовых подшипников 2.За счет уклона рельсовой колеи роликовый подшипник вкатывается вмоечную машину 3 и устанавливается на роликовые опоры 5 механизмавращения 6, двери 7, оборудованные пневмоподъениками 4, под давлениемсобственного веса закрываются.Включаются электродвигатели привода вращения роликового подшипникаи насоса 8 подачи чистой горячей воды. Роликовый подшипник обмываетсядля удаления грязи и смазки.После обмывки включается электродвигатель 14 насоса подачи раствораводной эмульсии для очистки от грязи и смазки, после чего вновь подаетсягорячая вода для удаления остатков раствора водной эмульсии.Рисунок 3.1 – Схема машины для обмывки роликовых подшипников1 – накопительная позиция; 2 – пневматический отсекатель; 3 – моечная машина; 4 –пневмоподъемник; 5 – роликовые опоры; 6 – механизм вращения; 7 – двери; 8 – насос; 9 –ванна; 10 – лоток; 11 – электромагнит; 12 – ванна; 13 – толкатель; 14 – электродвигательнасоса3.2 Расчет силового пневмоприводаПневматические приводы являются наиболее простыми по конструкциишироко применяются для осуществления поступательных перемещенийисполнительных звеньев рабочих машин, реже для вращательных.
Усилияпневмодвигателей ограничены, что дает возможность перемещать звеньяавтоматов до жестких упоров.Привод позволяет легко осуществлять высокие скорости перемещения ипростое их регулирование в широких пределах. При питании от сети сжатоговоздуха отпадает необходимость применения компрессоров иэлектродвигателей.К недостаткам пневматических приводов следует отнести возрастаниескорости перемещения при уменьшении нагрузки за счет расширениявоздуха, находящегося под давлением в полости пневмодвигателя.Поэтому пневмоприводы применяются главным образом длявспомогательных движений, когда нет необходимости соблюдать постояннуюскорость перемещения. Пневматические приводы бывают спневмоцилиндрами одностороннего действия, в которых обратный ходпроизводится с помощью возвратной пружины, и двухстороннего действия,где обратный ход осуществляется сжатым воздухом.Для расчета принимаем пневмоцилиндр одностороннего действия безвозвратной пружины, в котором обратный ход осуществляется под действиемсобственного веса.
Пневмоцилиндр представлен на рисунке 3.2Рисунок 3.2 – Пневмоцилиндр одностороннего действияДля цилиндра одностороннего действия без возвратной пружины условиеравновесия поршня в цилиндре выражается 5 формулой 3.1:(3.1)где - номинальное тяговое усилие поршня, Н;- суммарные силы сопротивления перемещения поршня в прямомнаправлении, Н; 3Суммарные силы сопротивления перемещения поршня в прямом 3направлении 3 определяется по формуле 3.2, (3.2)где - полезная нагрузка прямого хода, Н;- сила трения в уплотнении поршня, Н;- сила инерции массы частей, перемещаемых в прямомнаправлении, Н. 3Найдем полезную нагрузку прямого хода 3 пневмоцилиндра по формуле 3.3, (3.3)где – масса роликового подшипника, принимаем 3,5 кг;– количество роликовых подшипников на отсекателе, = 1;– масса отсекателя, кг;– масса подвижных частей цилиндра (поршня и штока), кг;g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.Для изготовления отсекателя из конструктивных соображений можноприменить стальной швеллер с параллельными гранями полок 10П.
Нарисунке 3.3 представлена конструктивная схема отсекателя с указаниемнеобходимых размеров.Рисунок 3.3 – Отсекатель роликовых подшипниковМассу отсекателя определяем по формуле 3.4:кг, (3.4)где – масса погонного метра швеллера, 8,59 кг/м;– длина отсекателя, 0,35 м.Массу подвижных частей цилиндра принимаем = 5 кг.Рассчитаем полезную нагрузку 3 прямого хода составит:Н.Тяговое усилие поршня определяется 5 по формуле 3.5:, (3.5)где 100 - переводной коэффициент;- рабочее давление в полости цилиндра, принимаем равным 0,33МПа;- площадь поршня, см2. 3Сила трения манжеты о стенку цилиндра 5 рассчитывается по формуле 3.6:, (3.6)где - коэффициент трения манжеты о стенку цилиндра, принимаемравным 0,15;- диаметр цилиндра, см;- высота манжеты ( 5 длина прилегания манжеты к стенке цилиндра), 3см;- давление в полости цилиндра, МПа.Площадь трения в манжетах по ГОСТ 6969-54 составляет отдо .
Для предварительных расчетов можно принять среднюю величину. 3Потери на трение в уплотнении поршня 5 рассчитываются по формуле 3.7:(3.7)Рассчитаем потери в уплотнении поршня при прямом ходе:.При расчете сил инерции можно принять, что разгон перемещаемыхчастей происходит с постоянным ускорением, м/с2 и 5 рассчитывается поформуле 3.8:, (3.8)где - ход пневмодвигателя, см;- время перемещения пневмодвигателя, 5 принимаем равным 0,8 с.Сила инерции при прямом ходе, Н 5 рассчитывается по формуле 3.9:, (3.9)где - масса частей, перемещаемых при прямом ходе, рассчитывается поформуле 3.10:(3.10)Подставив в уравнение условия равновесия поршня цилиндра значенияотдельных составляющих, получим 5 формулу 3.11:. (3.11)Заменив на и решив это уравнение относительно, получим 5формулу 3.12:, (3.12)Подставив числовые значения входящих величин в данное выражение,определим предварительно диаметр цилиндра, см:.
3Принимаем см. По ТУ (техническим условиям) 38-105172586 с наружным диаметром см, см.Уточненное значение номинального тягового усилия, 3 рассчитаем поформуле 3.13:(3.13)Уточненное значение силы трения, Н, в уплотнении поршня определитсяпо формуле 3.14:. (3.14)Уточненное значение силы инерции, Н, при прямом ходе рассчитываетсяпо формуле 3.15:(3.15)Уточненное значение суммарных сил сопротивления, Н, рассчитываетсяпо формуле 3.16:.
(3.16)Условие равновесия поршня в рабочем цилиндре, 5 так как. Следовательно, пневмопривод одностороннего действия срассчитанными параметрами работоспособен.Далее определяем диаметр штока, см, 3 по формуле 3.17:. (3.17)Проверяем шток на продольную устойчивость ( ), 5 по формуле3.18:, (3.18)где - модуль упругости материала штока, МПа;- длина штока ( ). 3Рассчитаем шток на продольную устойчивость:. 5Так как 377,89>161,9, следовательно, условие на продольную прочностьвыполняется.3.3 Выбор системы управления и составление структурной схемыавтоматического управленияЧтобы автоматизировать технологический процесс 3 обмывки роликовыхподшипников, необходимо решить вопрос выбора управления отдельнымиоперациями процесса такими как: управление 3 процесса подачи роликовыхподшипников в моечную машину, управление процесса открывания двереймоечной машины, управление электродвигателями насосов подачи моющегораствора и чистой воды, управление электроприводом вращения роликоввнутри моечной машины, управление процесса выдачи роликовыхподшипников из моечной машины.Применяем смешанную систему автоматического управления.
В этойсистеме в качестве средств управления применяются реле времени (дляконтроля времени) и конечные электрические выключатели (для контроляпути).В этом разделе рассматриваем систему управления в видеконструкционной схемы (рисунок 3.4), на которой условно обозначаем ирасставляем путевые конечные выключатели и электромагнитные вентили.Для облегчения составления принципиальной электрической схемы следуетсоставить структурную схему автоматического управления. Структурнаясхема строится на основании технологического процесса и даёт наглядноепредставление взаимодействия приборов и устройств автоматики в заданнойтехнологической последовательности.Для составления структурной схемы автоматического управлениярассмотрим детальную последовательность выполнения технологическогопроцесса.
5Запуск автоматизированного процесса производится оператором принажатии кнопки «Пуск». После нажатия, двери открываются с помощьюпневмопривода, в который подается воздух через электромагнитный вентильYV3. При достаточном открытии дверей срабатывает конечный выключательSQ2, который удаляет из камеры колесную пару при помощи пневмоприводаи электромагнитного вентиля YV2.
Роликовый подшипник по наклонномупути выкатывается на путь накопления и воздействует на конечныйвыключатель SQ4, который отключает электромагнитный вентиль YV2.Одновременно SQ4 включает электромагнитный вентиль YV1, при помощикоторого подается воздух в пневмопривод толкателя, который подаетроликовый подшипник в камеру. Когда подшипник встает на роликисрабатывает конечный выключатель SQ3, который отключаетэлектромагнитный вентиль YV1 и YV3.Рисунок 3.4 – Конструктивная схема управленияДвери закрываются и воздействуют на конечный выключатель SQ1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
