Материал: Модернизация аппарата для развальцовывания шайб подшипников

Модернизация аппарата для развальцовывания шайб подшипников

Содержание

Введение

. Анализ состояния вопроса, цели и задачи работы

.1 Анализ состояния вопроса

.2 Постановка цели и задачи работы

. Проектирование привода аппарата для установки шайб подшипников

.1 Разработка кинематической схемы привода

.2 Энергокинематический расчет привода

.3 Определение частот вращения и моментов на валах

.4 Подбор стандартного редуктора

.5 Проектирование цепной передачи

2.6 Ориентировочный расчет и конструирование выходного вала

2.7 Предварительный выбор подшипников

2.8 Эскизная компановка узла приводного вала

.9 Проверка долговечности предварительно выбранных подшипников

2.10 Уточненный расчет вала

2.11 Выбор муфты

.12 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

. Разработка гидропривода аппарата

.1 Расчет и выбор исполнительного гидродвигателя

3.2 Составление принципиальной схемы гидропривода

3.3 Расчет и выбор насосной установки

3.4 Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

.5 Разработка конструкции гидроблока управления

.6 Определение потерь давления в аппаратах и трубопроводах

. Разработка технологического процесса изготовления червячного зубчатого колеса

.1 Описание конструкции и назначения детали

.2 Выбор метода изготовления и формы заготовки

.3 Выбор структуры технологического процесса обработки детали

.4 Выбор типа производства и формы организации технологического процесса

.5 Расчёт припусков на обработку

.6 Выбор оборудования, инструмента и приспособлений

.7 Выбор и расчет режимов резания

.8 Техническое нормирование времени операций

.9 Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ

. Расчет и конструирование червячной фрезы для нарезания зубьев

.1 Расчет червячных фрез содержит определение размеров профиля фрезы в нормальном к виткам фрезы сечении

.2 Определение конструктивных размеров фрезы

Заключение

Список использованных источников

Введение

шайба подшипник червячный колесо

Среди многих определений нынешнего века все чаще такое: «Век технологии». Степень совершенства, производительность изготовления сложных современных машин во многом определяет степень развития общества.

В наше время машиностроение постепенно переходит к безлюдной технологии, то есть человек исключается из непосредственного процесса производства, а его функции выполняются автоматизированными устройствами и системами. В этих условиях роль инженера-технолога резко возрастает, он становится ключевой фигурой на производстве. Именно он основывает и разрабатывает задание на проектирование автоматизированного оборудования - станков с ЧПУ, автоматических линий, промышленных роботов и робототехнических комплексов и т.п. Он проектирует производственные участки, оснащенные таким оборудованием. Политика в области качества требует пересмотра отношения к выпускаемой продукции. В политике прослеживаются тенденции на улучшение качества.

Улучшение качества - мероприятия, предпринимаемые повсюду в организации с целью повышения эффективности и результативности деятельности структурных подразделений персонала требованиям, установленным в документации для получения выгоды, как для организации так и для потребителей.

Закрытое акционерное общество «Вологодский подшипниковый завод», крупнейшее машиностроительное предприятие Вологодской области и Российской подшипниковой промышленности.

ЗАО «ВПЗ» является крупнейшим предприятием города и размещается на площади около 100 га. Наряду с производственными корпусами, цехами, управленческими отделами, службами - здесь располагаются столовые, здравпункт, предприятия службы быта, типография, оздоровительный центр, библиотека.

По объему выпускаемой продукции ЗАО «ВПЗ» занимает лидирующее положение среди подшипниковых заводов. В 2013 году акционерное общество произвело более 20 % от всего объема выпускаемой товарной продукции подшипниковых предприятий России.

Проектная мощность ЗАО «ВПЗ» предусматривает выпуск подшипников в количестве 24 млн. шт. в год.

Поиск рынков сбыта потребовал расширения номенклатуры подшипников. На заводе выпускается более 1700 типоразмеров подшипников различной конструкции с внутренним размером от 10 мм до 2000 мм и весом от 19 гр. до нескольких тонн. В сутки выпускается около 100 тыс. подшипников. В 1991 г. впервые на заводе изготовлены и выпускаются по настоящее время роликовые подшипники для трубных и металлургических заводов.

Объектом данной выпускной квалификационной работы является модернизация аппарата для развальцовки шайб подшипников.

Выпускная квалификационная работа, включает несколько разделов:

Обзорная часть, в которой необходимо провести анализ состояния вопроса, поставить основную цель и оговорить задачи дипломной работы.

Конструкторская часть. Работая над этой частью необходимо рассчитать привод.

Технологическая часть. В этой части необходимо разработать технологический процесс изготовления зубчатого червячного колеса.

Организационно-экономическая часть включает в себя расчет затрат на модернизацию аппарата и обоснование целесообразности предлагаемых нововведений.

При выполнении выпускной квалификационной работы последовательно прорабатывается множество вариантов, начиная от анализа исходных данных до окончательного выбора, расчета и оформления сборочного чертежа и комплекта технологической документации.

1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи работы

1.1 Анализ состояния вопроса

В современных условиях борьба за рынок вынуждает предприятие постоянно совершенствовать свои технологии, производственные фонды, структуру, управление, готовить и вести переподготовку кадров. Эти работы связаны с необходимостью овладения наукоемкими современными, быстро обновляемыми производственными, обучающими и информационными технологиями. Как правило, на предприятиях иметь структуры, поддерживающие и развивающие такие наукоемкие технологии, экономически не оправдано. Появляется необходимость в реконструкции предприятия.

Высокие значения критериев могут быть достигнуты за счет таких свойств производственной системы, как совершенство конструкции изделий, использование высоких технологий, гибкости производства, его автоматизации.

Под гибкостью производства понимается его способность перестраивать свою организационную, технологическую, функциональную и другие структуры или параметры под влиянием изменений внешних или внутренних условий с целью наилучшего обеспечения принятых критериев производственной системы. Можно отдельно рассматривать организационную гибкость, технологическую и др. Гибкость производственной системы обеспечивает такие ее свойства как реактивность производства, надежность выполнения заказов.

Нужно отметить, что все направления повышения эффективности производственной системы взаимосвязаны, иногда противоречивы, и могут рассматриваться только в совокупности. Так совершенство конструкции определяется не только ее потребительскими свойствами, но и возможностью экономичного изготовления в условиях конкретного производства. Высокие технологии прогрессивны не сами по себе, а исходя из возможности их реализации в конкретной производственной системы с имеющимся оборудованием и системой автоматизации. Разрешение противоречий возможно на основе оптимизации соответствующих локальных или глобальных критериев.

В настоящее время на «ЗАО» ВПЗ для изготовления валков холодной прокатки тел качения применяются автоматические линии устаревшего образца, которые не отвечают современным требованиям, предъявляемым качеству продукции.

Также есть ряд существенных недостатков, таких как:

Ручная транспортировка комплектующих;

Большинство операций проводятся операторами в ручном режиме;

Нет ритмичности работы участка;

Возможность механических повреждений при транспортировке комплектующих.

Из-за этого увеличивается себестоимость продукции, время на изготовление, что в настоящее время не может способствовать успешному экономическому существованию предприятия, не позволяет увеличивать объемы производства, уменьшать себестоимость.

Производство инструмента требует специального оборудования и оснастки.

Закупка импортного профилешлифовального оборудования затрудняется очень высокой ценой.

Имеющийся достаточно широкий парк отечественного оборудования позволяет производить инструмент для поперечно-винтовой прокатки, отвечающий всем техническим требованиям.

В дипломном проекте рассмотрены следующие вопросы:

-      проектирование привода аппарата для развальцовки шайб подшипников;

-        разработка гидропривода аппарата;

         расчет и проектирование фрезы;

         разработка технологии изготовления зубчатого червячного колеса;

         рассчитаны технико-экономические показатели;

         приведены меры по безопасному ведению работ.

.2 Постановка цели и задачи работы

Экономическое развитие предприятия зависит от внедрения новых технологий, прогрессивных конструкторских решений. Необходимо, что бы проектируемое изделие было обосновано как экономически, так и технологически.

Поэтому целью данной выпускной квалификационной работы является модернизация аппарата для развальцовки шайб подшипников, позволяющая уменьшить трудоемкость, себестоимость и увеличить производительность, и повысить качество продукции.

Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

рассчитать и спроектировать гидропривод завальцовочной головки;

разработать привод аппарата для развальцовки шайб подшипников.

2. Проектирование привода аппарата для развальцовки шайб подшипников

.1 Разработка кинематической схемы привода

Кинематическая схема привода показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Кинематическая схема привода: М - электродвигатель; Р - редуктор червячный; ЦП - цепная передача; Мф - муфта соединительная; I - ведущий (быстроходный) вал червячного редуктора; II - ведомый (тихоходный) вал червячного редуктора; III - вал приводной шпинделя; Z₁ - ведущие звездочка цепной передачи; Z₂ - ведомые звездочка цепной передачи

2.2    Энергокинематический расчет привода

.2.1 Определение общего КПД

Для определения общего КПД привода проанализируем его кинематическую схему и определим источник потерь мощности при ее передаче от электродвигателя исполнительному органу. Общий КПД определяем по формуле:

h_пр = h_муф·h_пк²·h_черв·h_цеп, (2.1)

где h_пр - КПД привода (начиная от вала электродвигателя и заканчивая шпинделем);

h_муф = 0,98 ¸ 0,99 - КПД соединительной муфты, принимаем окончательно h_муф = 0,99;

предварительно червячный редуктор разобьем на:

h_пк - КПД пары подшипников качения, (h_пр = 0,99 - кпд пары подшипников качения);

h_черв - КПД червячной пары (h_черв = 0,8 - кпд червячной пары);

h_цеп = 0,95 ¸ 0,97 - КПД цепной передачи, принимаем h_цеп = 0,96;

Подставляем значения в формулу, получаем:

h_пр = 0,98·0,99²·0,8·0,96 = 0,75

.2.2   Подбор электродвигателя

Требуемая мощность на шпинделе (эффективная мощность N) составляет 0,26 кВт. Фактически требуемая мощность автомата это и есть ни что иное, как величина требуемой мощности на приводном валу шпинделя. Привод должен обеспечить скорость вращения шпинделя 22, 36, 57 мин-1. Исходные данные для расчета привода:

эффективная мощность на шпинделе: N = 0,26 кВт.

После определения мощности на приводном валу необходимо определить потребную мощность электродвигателя, которую определяем по формуле:

, кВт (2.2)

 кВт

По справочным таблицам принимаем электродвигатель с мощностью

N_эф ^ст = 0,37 кВт.

Выбираем электродвигатель 4АА 63 В ЧУЗ,

который имеет следующие основные технические характеристики:

·   мощность двигателя, кВт - 0,37;

·   синхронная частота вращения, мин-1 - 1500.

Привод должен обеспечить скорость вращения шпинделя 22,36,57 об/мин.

Для расчета выбираем скорость при которой будет максимальный крутящий момент  мин-1.

2.2.3 Разбивка передаточных отношений

Общее передаточное число привода определяем по формуле:

, (2.3)

где n_дв - мин-1- частота вращения вала электродвигателя

n_пр= 11 мин-1- частота вращения приводного вала конвейера

n_дв = 1500 мин-1

Согласно кинематической схеме передаточное отношение привода разбиваем следующим образом:

, (2.4)

где U_пр - передаточное отношение привода;

U_черв - передаточное число червячного редуктора;

U_цеп - передаточное число цепной передачи.

Предварительно назначаем червячный одноступенчатый редуктор с номинальным передаточным отношением 40.

Тогда требуемое передаточное отношение цепной передачи определяем по формуле:

 (2.5)

.3 Определение частот вращения и моментов на валах

n_эл = 1500 мин^-1- частота вращения вала электродвигателя;

n_эл = n₁ = 1500 мин^-1- частота вращения ведущего вала червячного редуктора;

n₂ - частота вращения выходного вала редуктора, об/мин, определяемая по формуле:

, (2.6)

 мин^-1.

n₃ = 22 об/мин - частота вращения шпинделя.

Угловые скорости определяем по формуле:

, (2.7)

w₁ = w_эл - угловая скорость вращения вала электродвигателя и ведущего вала редуктора, рад/сек.

 рад/сек

Максимальная мощность на валах регламентируется мощностью электродвигателя с учетом потерь. Таким образом, максимальное значение мощности на каждом из валов можно определить по формуле:

, (2.8)

где N₁ - мощность на валу, кВт

N_(1-1) - мощность на предыдущем валу, кВт

h_i - КПД

Максимальная мощность:

Вал электродвигателя N_эл = 0,37 кВт;

·   I вал, кВт.

, (2.9)₁= 0,37´0,99´0,99 = 0,3626 » 0,363 кВт.

·   II вал, кВт

, (2.10)₂ =0,363´0,99´0,8= 0,2874 » 0,287 кВт.