ВКР (1194189), страница 4
Текст из файла (страница 4)
На рисунке 3.2 изображена модель плунжера, имеющего крепёжное сквозное отверстие.
Рисунок 3.2 – Плунжер
На рисунке 3.3 представлена модель вал, имеющий лыску для передачи крутящего момента.
Рисунок 3.3 – Вал
На рисунке 3.4 изображено смоделированное кольцо вала, имеющие отверстие в форме прямоугольника, необходимое для передачи крутящего момента от вала.
Рисунок 3.4 – Кольцо вала
Смоделированное кольцо скольжения, выполняет роль подшипника между кольцом вала и шатуном (рисунок 3.5).
Рисунок 3.5 – Кольцо скольжения
Модель передней крышки корпуса имеет два сквозных отверстия, образющих рабочую камеру для двух плунжеров, совершающих возвратно поступательное движение, четыре отверстия под резьбу М3, необходимых для крепления крышки к корпусу, два не сквозных отверстия для клапанов и одно не сквозное отверстие для выхода жидкости (рисунок 6).
Рисунок 3.6 – Передняя крышка корпуса
Боковая левая крышка имеет четыре отверстия под резьбу М3, предназначенных для крепления к корпусу и одно углубление для центрования вала (рисунок 3.7).
Рисунок 3.7 – Боковая левая крышка корпуса
Для крепления к корпусу боковая правая крышка имеет четыре отверстия, выполненных под резьбу М3, четыре отверстия под резьбу М3, предназначеные для крепления шагового двигателя к двухплунжерному насосу, одно сквозное отверстие служит для центрования вала (рисунок 3.8).
Рисунок 3.8 – Боковая правая крышка корпуса
Палец, обеспечивающий скользящие соединение шатуна и плунжера, представлен на рисунке 3.9.
Рисунок 3.9 – Палец
Втулка 1 обеспечивает передачу крутящего момента от шагового двигателя валу, расположена в боковой левой крышке, втулка 2 необходима для центрирования вала в правой боковой крышке, втулка 3 задает расстояние между двух колец вала (рисунок 3.10).
Рисунок 3.10 – Втулка 1,2,3
Модель шатуна представлена на рисунке 3.11. Основной задачей шатуна является преобразование крутящиего момент кольца вала в возвратно поступательное движение плунжера (рисунок 3.11).
Рисунок 3.11 – Шатун
После проектирования всех деталей двухплунжерного насоса, необходимо выполнить сборку, используя операции размещения (рисунок 3.12).
Рисунок 3.12 – Сборочная единица
В результате проектирования деталей, получили модель насоса, используемую в лабораторном стенде автоматизированной системы подачи жидкости, для лабораторных исследований.
Для изготовления деталей из металла требуется наличие конструкторской документации. Выполнение чертежей и спецификации проводится в программе КОМПАС-3D. В приложении А представлены чертежи основных деталей: корпуса, крышки с клапанами, боковых крышек.
Следующим этапом является изготовлений деталей на станках с числовым программным управлением. На рисунке 3.14 представлено фрезерование крышки корпуса. Фрезерование осуществляется с помощью инструмента – фрезы (рисунок 3.13).
Рисунок 3.13 – Инструмент обработки – фреза
Процесс фрезерования заключается в механической обработке фрезой, совершающей вращательное движение. Заготовка плотно закреплена в держателе. Для того чтобы режущий инструмент приходил в правильную позицию, выполнена компенсация его длины, то есть произведено смещение базовой точки шпинделя на величину, записанную в регистре длины этого инструмента. Так же произведена коррекция на радиус инструмента. Станок выполняет написанную оператором программу, в которой указаны такие параметры, как внешний диаметр изделия, параметры инструментов, вид обработки и другие.
Рисунок 3.14 – Фрезерная обработка заготовки
Изготовление отверстий (рисунок 3.15) в детали произведено в четыре этапа. На первом этапе реализована программа управления, в которую занесены значения координат центров отверстий. Вторым этапом произведено сверление отверстий сверлом, диаметр которого меньше диаметра отверстия. Третьим этапом – фрезерование детали на указанную глубину отверстия. На четвертом этапе, с помощью измерительного щупа исследовано соответствие, изготовленного отверстия, с размерами, указанными на чертеже.
Рисунок 3.15 – Отверстия в крышке корпуса
Обработка плунжеров (рисунок 3.16) выполнена на токарном станке с ЧПУ. Процесс заключается в обработки металла резанием с образованием металлической стружки. Инструментом обработки является резец с определенными углами заострения.
Заготовка закрепляется в патроне тремя кулачками. Для того чтобы режущий инструмент приходил в правильную позицию, выполнена компенсация его длины, то есть произведено смещение базовой точки шпинделя на величину, записанную в регистре длины этого инструмента. Так же произведена коррекция на радиус инструмента. Перед началом обработки измерены длина и радиус каждого инструмента, используемого в УП, и записаны числовые значения в соответствующие регистры системы ЧПУ. Написана программа, в которой указаны: скорость подачи режущего элемента, необходимый внешний диаметр изделия и другие параметры. В результате нескольких проходов режущего элемента, заготовка принимает необходимый вид. После выполнения программы, происходит замер внешнего диаметра специальным инструментом – измерительным щупом.
Рисунок 3.16 – Процесс токарной обработки плунжера
В процессе технологического процесса обработки деталей возник ряд трудностей. Для изготовления главного отверстия (рисунок 3.17) в корпусе не хватало длины, режущего элемента – фрезы, следовательно, было принято решение просверлить сквозное отверстие, а далее расточить данной отверстие с двух сторон.
Рисунок 3.17 – Главное отверстие в корпусе
В ходе проверки конструкции, были выявлены недостатки некоторых деталей, которые были устранены, путем изменения конструкции.
3.2 Разработка редуктора
Во время конструктивной сборки системы выявлена проблема недостатка мощности шагового двигателя, осуществляющего вращение коленчатого вала. Для решения данной проблемы спроектирован механический редуктор [35] (рисунок 3.18), позволяющий увеличить крутящий момент передаваемый от шагового двигателя валу двухплунжерного насоса.
В состав спроектированного редуктора входят:
– 3 шестерни;
– корпус, состоящий из основной части и крышки корпуса;
– вал.
Рисунок 3.18 – Механический редуктор
В крышке корпуса присутствуют крепежные отверстия для шагового двигателя, а также для крепления самой крышки к корпусу. В боковой стороне корпуса имеется прямоугольное отверстие, позволяющие вести наблюдение за движением шестерней во время работы шагового двигателя.
Проектирование данного редуктора осуществлялось в программной среде Autodesk Inventor. Данное программное обеспечение имеет удобный модуль проектирования зубчатых передач (рисунок 3.19).
Рисунок 3.19 – Генератор компонентов цилиндрического зубчатого зацепления
Проектирование зубчатой передачи заключается в задание требуемых параметров: модуля, межосевого расстояния, передаточного отношения и другие. В результате задания всех параметров, программа рассчитывает внешние диаметры шестерней и количества зубьев. Следующим этапом требуется изменить профиль зубьев, используя стандартные операции: выдавливание, массив.
Для изготовления тестового образца, используется 3D принтер MicroMake d1. Данный принтер печатает 3D модели из PLA или ABS пластика. Напечатанная модель редуктора представлена на рисунке 3.20.
Рисунок 3.20 – Редуктор из пластика
Для крепления редуктора к корпусу, а также шагового двигателя к редуктору используются винты М3.
3.3 Составные части автоматизированной системы подачи жидкости с поддержанием заданного давлением
В состав автоматизированной системы подачи жидкости с заданным давлением входят: шаговый двигатель, редуктор, датчик давления, электронные клапана, двухплунжерный насос, драйвер управления шаговым двигателем, силиконовые трубки, плата Arduino, программное обеспечение. Компоненты автоматизированной системы представлены на рисунке 3.21.
Рисунок 3.21 – Компоненты автоматизированной системы
Для сборки автоматизированной системы необходимо описать составные части. Двухплунжерный насос описан в главе 3 пункт 1.
3.3.1 Клапана
На входах в двухплунжерный насос устанавливаются два обратных клапана (рисунок 3.22).
Рисунок 3.22 – Обратный клапан
Данные клапана пропускают жидкость только в одном направление, в сторону рабочей камеры насоса.
3.3.2 Датчик давления
Датчик давления ММ393А [22] (рисунок 3.23) предназначен для определения давления на выходе плунжерного насоса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
