Материал: Модернизация привода тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки листового проката

Амплитуда нормальных напряжений

, МПа, (2.87)

 МПа.

среднее напряжение s_m = 0 согласно рекомендациям [39,c.163]

Полярный момент сопротивления

, мм³, (2.88)

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

, Мпа, (2.87)

.

Коэффициент запаса по нормальным напряжениям по формуле (2.81)

Коэффициент запаса по касательным напряжениям по формуле (2.79)

результирующий коэффициент

 (2.88)

где  - допускаемое значение коэффициента запаса прочности, =2,5.

условие , прочность гарантированна.

Сечение В - В

Концентрация напряжений обусловлена переходом от диаметра 175мм к диаметру 165мм.

При  и  согласно рекомендациям [14, c. 164] принимаю:

коэффициенты концентрации напряжений k_s = 1,96 и k_t =1,30;

масштабные факторы: e_s = 0,61 и e_t = 0,52

Осевой момент сопротивления

, мм³, (2.89)

 мм³.

Амплитуда нормальных напряжений

, МПа, (2.90)

 МПа.

среднее напряжение s_m = 0 согласно рекомендациям [39,c.163]

Полярный момент сопротивления

, мм³, (2.91)

 мм³

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

, МПа, (2.92)

.

коэффициент запаса по нормальным напряжениям по формулу (2.81)

Коэффициент запаса по касательным напряжениям по формуле (2.79)

общий коэффициент

 (2.93)

где  - допускаемое значение коэффициента запаса прочности, =2,5

условие , прочность гарантирована.

Сечение Б - Б

Концентрация напряжений вызвана шпоночной канавкой.

Момент сопротивления кручению

, мм³, (2.94)

мм³

Напряжение и амплитуда от нулевого цикла по формуле (2.78)

 

Коэффициент запаса по касательным напряжениям по формуле (2.79)

амплитуда цикла нормальных напряжений по формуле (2.80)

МПа

среднее напряжение s_m = 0 согласно рекомендациям [39,c.163]

коэффициент запаса по нормальным напряжениям по формуле (2.81)

общий коэффициент

 (2.95)

где  - допускаемое значение коэффициента запаса прочности, =2,5

условие , прочность сечения обеспечена.

.4 Модернизация гидропривода подачи рулонов на агрегат продольной резки

.4.1 Расчет и выбор исполнительного гидродвигателя

Принимаю в качестве гидродвигателя поршневой гидроциллиндр двустороннего действия с односторонним штоком.

Определение нагрузочных и скоростных характеристик гидродвигателя.

Осевое усилие, нужное для перемещения рабочего органа с грузом. Т.к рабочий орган и выходное звено гидродвигателя выполняют поступательное движение, то:

(2.96)

Максимальная скорость движения рабочего органа

Т.к. рабочий орган и выходное звено гидродвигателя выполняют поступательное движение, то:

 м/с (2.97)

Анализируя характеристики привода выбираю рабочее давление насоса

Р_н = 150 кгс/см² = 16МПа

рабочее давление в гидроцилиндре

, МПа,  (2.98)

 МПа

Диаметр поршня гидроцилиндра

, мм, (2.99)

где - Р₁ берется равной рабочему давлению Р₁ = Р

противодавление Р₂ принимается из диапазона Р₂ = (0,3…0,9) МПа; принимаю Р₂ = 0,3МПа.

Так как гидроцилиндр с односторонним штоком то для обеспечения равенства скоростей быстрых ходов необходимо использовать дифференциальную схему включения; при этом y₁ = 0 и y ₂ =

Из справочника [33] по полученному диаметру поршня выбирается стандартный гидроцилиндр, у которого D_ст.> D

D_ст = 160 мм

Диаметр штока

, (2.100)

Используя справочник [33] выбираем стандартный шток, ближайший больший к расчетному:

d_ст = 125 мм

Основные параметры гидроцилиндра по ГОСТ 6540 - 68:

D_ст = 160 мм, d_ст = 125 мм, гидроцилиндр с односторонним штоком;

р_ном. = 16 МПа.

Обозначение исполнительного гидродвигателя:

Гидроцилиндр ГЦП  ГОСТ 6540 - 68

Диаметр поршня - 160 мм

Диаметр штока - 125мм

Ход штока - 1000 мм.

Ход поршня принимается больше конструктивно необходимого, для предотвращения ударов поршня о верхнюю крышку в крайнем верхнем положении. Минимальная скорость передвижения (при выдвижении штока) - 0,004м/мин.

Максимальная скорость при выдвижении штока - 7,2м/мин

.4.2 Разработка принципиальной схемы гидропривода

Гидропривод состоит из: гидроцилиндра, реверсивного распределителя, насоса, фильтра, предохранительного клапана, обратного клапана, и дросселя.

Работа схемы происходит следующим образом.

Быстрый подвод: от поворота командного ключа включается ЭМ 1, распределитель РР включается в поз. I. Потоки жидкости движутся следующим образом:

Н - Ф -ОК- Р(РР)А - ПП(ГЦ)/ШП(ГЦ) - В(РР)Т - Д - Б

КП

Быстрый отвод: от поворота командного ключа включается ЭМ 2, распределитель РР включается в поз. II. Потоки жидкости движутся следующим образом:

Н - Ф -ОК- Р(РР)В - ШП(ГЦ)/ПП(ГЦ) - А(РР)Т-Д - Б

КП

Стоп: командный ключ находится в положении «стоп». ЭМ 1 и ЭМ 2 выключены, золотник распределителя РР находится в положении 0. Потоки жидкости движутся следующим образом:

Н - Ф- КП - Б

Схема гидропривода приведена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема гидропривода:

Н - насосная установка; КП - клапан предохранительный; Ф - фильтр; ФЗ - фильтр заливной; КО - обратный клапан; Д - дроссель; ГБУ - гидроблок управления; РР - гидрораспределитель; ГЦ - гидроцилиндр.

2.4.3 Определение расчетных параметров насосной станции

Максимальный расход жидкости нужный для питания гидроцилиндра

, л/мин, (2.101)

, л/мин, (2.102)

где Q_бп , Q_бо - максимальные расходы жидкости, л/мин;

 - максимальная скорость поршня, м³/с;

F_1ст; F_2ст - эффективные площади, мм².

, мм²,(2.103)

, мм²,   (2.104)

где D - диаметр поршня, мм;

d - диаметр штока стандартного выбранного гидроцилиндра, мм;.

 мм².

 мм².

м³/с = 6 л/мин

м³/с = 24 л/мин

Из рассчитанных расходов выбираем наибольший.

Номинальная подача насоса должна превышать Q_{П max}:

Q_н > Q_{П max}(2.105)

Значение требуемого давления на выходе из насоса:

р_н = р₁ +Δр_н , Мпа, (2.106)

где Δр_н - суммарные потери давления в линии, соединяющей насос с гидроцилиндром при подъеме стола.

Потери давления могут быть рассчитаны только после разработки гидропривода, следовательно начальный выбор насосной установки производится, приняв:

, (2.107)

.

На основании расчетов подбираем насосную станцию [33, с. 351]

Основные технические характеристики:

обозначение - С160.32.45,6 УХЛ 4 ТУ2-053-1379 - 78 РМНА 32/35

- высота шкафа - 1200 мм;

наличие теплообменника - отсутствует;

насосная установка - мотор - насос тип С;

емкость бака - 160 л;

номинальное давление - 32 МПа;

максимальное давление - 40 МПа;

рабочая подача насоса - 45,6 л/мин;

мощность электродвигателя - 1,5 кВт.

рабочий объем - 32 л;

климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 - УХЛ, категория 4.

Номинальная подача Q_н = 45,6 л/мин.

Частота вращения n = 1500 об/мин.

Q_н =45,6 л/мин= 0,00076 м³/с;

Подача насоса данной установки подходит условию:

Q_н > Q_{П max}

45,6 л/мин >24 л/мин

.4.4 Выбор исполнительной гидроаппаратуры

Выбор аппаратуры осуществлен по уровню расхода и рабочего давления в той линии, где установлен гидроаппарат, таблица 2.1.

Таблица 2.1 - Гидроаппаратура привода

№	Тип, обозначение аппарата	Основные технические характеристики
1	Реверсивный распределитель В10.ЕХ44.31/ОФ.В220-50Н ГОСТ 24679-81	управление электрогидравлическое - ЕХ; диаметр условного прохода - 20 мм исполнение по схеме - 44 [33];  номер конструкции - 31;  без пружинного возврата с фиксатором - исполнение ОФ; электропитание - от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50Гц - В220 - 50;  Расход масла: Qном.= 20÷32 л/мин Qmax= 25÷80 л/мин Давление: Рном = 32МПа Рслив.=15МПа Рупр.= 0,8-6 МПа Время срабатывания 0,02÷0,06 с
2	Фильтр напорный типа 1ФГМ 32 - 50М по ТУ2-053-1778 - 86	Номинальная пропускная способность Q = 50 л/мин. Рабочее давление Pном=32 МПа.
3	Дроссель ДР-С12 УХ3Л4	Максимальный расход - 40 л/мин; Диаметр условного прохода - 12 мм; Номинальное давление - 32 МПа; Потеря давления при полностью открытом дросселе и Qном не более 0,2МПа; Потеря давления в обратном клапане при Qном, не более 0,2МПа.
4	Обратный клапан 1МКО ТУ2-053-1841	Расход номинальный - 40 л/мин; Расход максимальный - 100л/мин; Номинальное давление - 20МПа.
5	Предохранительный клапан Г 54-32М УХЛ4 по ТУ2-053-1628-83	Номинальное давление - 32МПа; диаметр условного прохода - 10мм; Номинальный расход - 32л/мин; Максимальный расход - 50л/мин.

.4.5 Расчёт трубопроводов

Внутренний диаметр трубопровода:

, м,  (2.108)

где Q - максимальный расход жидкости в трубопроводе,м³/с;

Uрек - рекомендуемая скорость течения жидкости в трубопроводе, м/с;

Максимально допускаемая толщина стенки трубопровода:

Kб, мм, (2.109)

где р - максимальное давление жидкости в трубопроводе, МПа;

- предел прочности на растяжение материала трубопровода: = 340 МПа;

К_б - коэффициент безопасности, К_б = 2…5;

Трубопроводы делим на участки и производим расчёт для каждого участка.

Напорная линия 1-11, 11-12:

= 32 МПа, = 45,6 л/мин (7,6 × 10^-4 м³/с)

По рекомендациям Uрек = 5 м/с:

По ГОСТ 8734-75 [2, с. 318] выбираем трубу 22х2,5, у которой внутренний диаметр мм. Проверяем условие :

,5 мм > 2,4 мм условие выполняется.

Напорная линия 11-4:

Рн = Рmax = 32 МПа, = 24 л/мин (4 × 10^-4 м³/с)

По рекомендациям Uрек = 4 м/с:

По ГОСТ 8734-75 [2, с. 318] выбираем трубу 22х2,5, у которой внутренний диаметр мм. Проверяем условие  :

,5 мм > 2,4 мм условие выполняется.

Сливная линия 9-10:

Рн = Рmax = 0.9 МПа, = 24 л/мин (4 × 10^-4 м³/с)

По рекомендациям Uрек = 2 м/с:

 

По ГОСТ 8734-75 [33, с. 318] выбираем трубу 22х2.5, у которой внутренний диаметр мм. Проверяем условие  :

.5 мм > 0,1125 мм условие выполняется.

Напорно - сливная линия 5-6:

Рн = Рmax = 32 МПа, = 24 л/мин (4 × 10^-4 м³/с)

По рекомендациям Uрек = 2 м/с:

 

По ГОСТ 8734-75 [33, с. 318] выбираем трубу 22х2,5, у которой внутренний диаметр мм. Проверяем условие :

,5 мм > 1,6 мм условие выполняется.

Сливная линия 13-14:

Рн = Рmax = 0,9 МПа, = 45,6 л/мин (7,6 × 10^-4 м³/с)

По рекомендациям Uрек = 2 м/с:

 

По ГОСТ 8734-75 [33, с. 318] принимаем трубу 28х1 у которой внутренний диаметр мм. Проверяем условие  :

мм > 0,06 мм условие выполняется.

Рн = Рmax = 32 МПа, = 6 л/мин (1 × 10^-4 м³/с)

По рекомендациям Uрек= 2 м/с:

 

По ГОСТ 8734-75 [33, с. 318] выбираем трубу 16х2 у которой внутренний диаметр мм. Проверяем условие  :

 мм > 1,1 мм условие выполняется.

2.5   
Разработка гидроблока управления

Гидроблок управления состоит из следующих агрегатов: реверсивный распределитель РР, дроссель Д и клапан обратный КО (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 - Схема гидроблока управления:

КО - клапан обратный; РР - гидроспределитель; Д - дроссель.

Эти аппараты монтируются в одном узле, связующим элементом которого являются специально спроектированные плиты. Для данного гидроблока необходимо разработать одну плиту.

Все элементы скрепляются с помощью стандартных крепёжных деталей. В данном случае - это болты. На основе расположения деталей выполняется сборочный чертеж гидроблока управления и рабочий чертеж плиты.

.5.1 Определение потерь давления в аппаратах

Определение потерь давления в гидроаппаратах на этапе цикла БП

, МПа,(2.110)

где А и В - коэффициенты аппроксимации экспериментальной зависимости потерь давления в аппарате при расходе жидкости через него

 , ,  (2.111)

, , (2.112)

где - потери давления в аппарате при номинальном расходе, МПа;

 - перепад давления открывания или настройки, МПа; для обратных клапанов  принимаем по справочнику, для распределителей, фильтров и дросселей = 0.

Q_ном - номинальный расход аппарата, м³/с;

Q_бп - расход жидкости при быстром подводе, м³/с.

Потери давления в напорной линии

Фильтр напорный типа 1ФГМ 32 - 50М по ТУ2-053-1778 - 86

Номинальный перепад давлений - МПа

Q_ном = 50 л/мин = 0,00083м³/с;  МПа

,,

,,

Напор: Q_max = 45,6 л/мин (7,6 ·10^-4 м³/с):

 МПа

Обратный клапан 1МКО ТУ2-053-1841

Q_ном = 40 л/мин = 0,00066м³/с ;  МПа;

Q_бп = 24 л/мин = 0,0004м³/с ;  МПа.

150,001, ,

225024,75, ,

Напор: Q_max = 24 л/мин (4 ·10^-4 м³/с):

 МПа

Гидрораспределитель типа В10.ЕХ44.31/ОФ.В220-50Н ГОСТ 24679-81

Q_ном = 32 л/мин = 0,00053м³/с ; МПа

А =  188,679, ,

В = 355998 , ,

Напор: Q_max = 24 л/мин (4 ·10^-4 м³/с):

МПа

Суммарные потери в напорной линии

МПа

Потери давления в сливной линии

Дроссель типа ДР-С12 УХЛ4

Q_ном = 25 л/мин = 0,00041м³/с; МПа;

Q_бп = 6 л/мин = 0,0001 м³/с.

,

,

Слив: Q_max = 6 л/мин ( 1·10^-4 м³/с):

МПа

Гидрораспределитель типа В10.ЕХ44.31/ОФ.В220-50Н ГОСТ 24679-81

Q_бо = 6 л/мин = 0,0001м³/с ;  МПа.

А = 188.679 , ,

В = 355999 , ,

Слив: Q_max = 6 л/мин (1·10^-4 м³/с):

 МПа

Суммарные потери в сливной линии

МПа

Расчет потерь давления в гидроаппаратах сводим в таблицу 2.2 .

Таблица 2.2 - Потери давления в гидроаппаратах

Линия	Наименование аппарата	Δpо	А	В	Qmax	Δpг а
		ΜПа	МПа·с/м3	МПа·с2/м6	м3/с	ΜПа
Напор	Фильтр Ф		48,192	58063,57	0,00076	0,0701
	Клапан обратный КО	0,05	150,001	225024,75	0,0004	0,096
	Гидрораспределитель РР		188,679	355998	0,0004	0,1324
Слив	Гидрораспределитель РР		188,679	355998	0,0001	0,022
	Дроссель Д		243,902	594883,99	0,0001	0,303

Напорная линия:  = 0,2985 МПа

Сливная линия:  = 0,052 МПа

Суммарные потери :  = 0,3505 МПа

.5.2 Определение потерь давления в трубопроводах

Рабочей жидкостью выбираем минеральное масло ИГП-38 ГОСТ ТУ 38101413-78 с плотность r = 890 кг/м³;

Кинематический коэффициент вязкости  = 40 · 10^-6 м²/с.

Различают два режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный. Для каждого участка определяем число Рейнольдса (Rе), от которого зависит режим течения жидкости.

 (2.113)

где  - фактическая скорость движения жидкости в трубопроводе;

 - кинематический коэффициент вязкости жидкости.

Затем сравниваем это число с Rе_кр, если Re< Rе_кр, то режим течения ламинарный.

Для гладких круглых труб, а так же для отверстий в корпусе гидроблока

управления Rе_кр=2300, для рукавов Rе_кр =1600.

Расчет потерь давления производится по участкам, имеющим равный диаметр и расход жидкости. Потери давления на вязкое трение:

МПа,(2.114)

где  - плотность рабочей жидкости, кг/м³;

 - коэффициент гидравлического трения на i-м участке;

 - число участков.

Для гладких цилиндрических трубопроводов коэффициент  определяет по формулам:

- при ламинарном режиме

 (2.115)

при турбулентном режиме

(2.116)

где  - число Рейнольдса на i-м участке.

Участок 1-11

  (2.117)

  (2.118)

 (2.119)

Режим течения ламинарный.

Па (0,0698 МПа)

Оставшиеся участки трубопроводов рассчитываем аналогично.

Расчеты сводим в таблицу 2.3

Таблица 2.3 - Потери давления по длине

Линия	Qmax,	Участок	dcт,	fcт,	U	Rei	λi	L	Δрl
	м3/с		м	м2	м/с			м	МПа
Напор	0,00076	1-11	0,017	0,00022	3,36	1429,2	0,044	0,5	0,0698
	0,0004	11-4	0,012	0,00011	3,63	1090	0,058	0,5	0,0141
	0,0004	5-6	0,017	0,00022	1,81	772	0,082	1	0,0071
Слив	0,0001	7-8	0,012	0,00011	0,9	270	0,23	1	0,006887
	0,0004	9-10	0,017	0,00022	1,81	722	0,082	1	0,0071

Напорная линия:  = 0,091 МПа

Сливная линия:  = 0,01398 МПа

Суммарные потери по длине:  = 0,10498МПа

2.5.3 Определение местных потерь в гидросистеме

Местные потери давления Δpм являются суммой потерь в различных местных сопротивлениях (Δpmi) и определяются по формуле:

Δpmi = , МПа, (2.120)

где ζ_j - коэффициент j-го местного сопротивления;

n_м - число местных сопротивлений;

u - фактическая скорость жидкости, м/с;

Коэффициент ζj определяется по справочнику; [33, с. 390]т - площадь внутреннего сечения трубопровода перед i-тым сопротивлением;- число местных сопротивлений.

Участок 1-11:

резкое расширение (вход из трубы в фильтр) do/d=0,75; ζ=0,6

 (МПа)

Оставшиеся трубопроводы рассчитываем аналогично. Итоги сводим в таблицу 2.4

Таблица 2.4 - Местные потери в гидросистеме

Этап цикла            Линия    fcт Учас-

токВид местного сопротивленияКол-воζζQmax, м3/сD Рмj [МПа]
БП	НЛ 1-8	0,00022	1-11	Резкое расширение Ф17/Ф22	1	0,6	0,00076	0,0031
		0,00022		Резкое сужение Ф22/Ф17	1	0,5		0,0027
		0,00022		Тройник	1	0,3		0,0016
		0,00022	11-4	Резкое сужение (вход в плиту) Ф17/Ф11	1	0,24	0,0004	0,00035
		0,00022	5-6	Резкое расширение Ф11/Ф17	1	0,6	0,0004	0,00088
		0,00022		Колено90 град.	2	1,2		0,00176
	СЛ	0,000113	7-10	Колено 90 град.	2	1,2	0,0001	0,00041
		0,000113		Резкое сужение (вход в плиту) Ф17/Ф11	1	0,6		0,0002
		0,00022		Резкое расширение Ф11/Ф17	1	0,75		0,00006

Напорная линия:  = 0,01039 МПа.

Сливная линия:  = 0,00067 МПа.

Суммарные местные потери:  = 0,01106 МПа.

.5.4 Расчет суммарных потерь давления в гидросистеме

Суммарные потери во всех линиях сводятся в таблицу 2.5

Таблица 2.5 - Суммарные потери давления в гидросистеме

Линия	Этап цикла	D pга МПа	D pl МПа	D pм МПа	D p МПа
Напор	Подъем	0,2985	0,091	0,01039	0,39989
Слив		0,052	0,01398	0,00067	0,6665

Проверка насосной установки по давлению:

Рн_треб = Р₁+DР_н , МПа, (2.121)

Рн_треб = 24+0,39989=24,39989; МПа

Рн_треб < Рн (24,39989<32) значит насосная установка выбрана верно.

2.6 Разработка конструкции основных узлов агрегата продольной резки

2.6.1 Выбор муфты

Для передачи момента с вала двигателя на вал редуктора требуется выбрать муфту. Если со осность соединяемых валов в процессе монтажа и эксплуатации выдерживается, то допустимо использовать глухую (закрытую) фланцевую муфту. Конструкция глухой (закрытой) фланцевой муфты позволяет использовать её в качестве тормозного шкива.[30, c. 11]

Типоразмер муфты выбираю по диаметрам валов и величине расчетного крутящего момента.

 (2.122)

где Т_р - допустимый крутящий момент, Н⋅м;

Т_ном - номинальный расчетный крутящий момент, Н⋅м;

k - коэффициент условий эксплуатации, согласно рекомендациям [14, c. 272] принимаю k = 1,2.

 Н⋅м

Выбираю фланцевую муфту исполнения 1:

Муфта фланцевая 250-40-11-38-11 ГОСТ 20761-96.

Допустимый крутящий момент муфты [T] = 250 Н⋅м;

Диаметры отверстий полумуфт 40 и 38 мм; исполнение полумуфт 1

, условие выполняется, надежность муфты обеспечена.

Производить проверку выбранной муфты на прочность не требуется, т.к во первых она стандартная, а во вторых крутящий момент выбран с большим запасом. Это позволяет утверждать, что прочность муфты обеспечена.

2.6.2 Расчет и выбор тормоза

Тормозной момент

, Н⋅м (2.123)

где М_ин - момент сил инерции поступательно движущихся и вращающихся масс, приведенный к валу двигателя, Н⋅м;

М_с - момент сил сопротивления, при веденный к валу двигателя, Нм;

Для груженой тележки:

, (2.124)

где Q - грузоподъёмность Q=25000 кг (исходные данные);

m_т - масса тележки m_т=10111кг (исходные данные);

а_т - замедление при торможении, м/с² (а_т=0,3…0,6 м/с²);

k_ин - коэффициент неучтённых инерционных масс k_ин=1,1…1,3.

 , Нм.

, (2.125)

где W_ст - статическое сопротивление движению тележки с грузом, Н.

 Нм

Нм

Выбираем колодочный тормоз с пружинным замыканием и приводом от электромагнита [14, табл. 2.7] типа ТКТ - 200, с приводным электромагнитом МО - 200Б. Параметры тормоза:

Максимальный тормозной момент М_{т мах}=160 Нм при продолжительности включения ПВ 25% - 40%.

Диаметр тормозного шкива d_шк=200 мм.

.6.3 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

Шпоночные соединения предназначены для соединения валов с деталями передающими вращение. В приводе механизма передвижения шпоночные соединения применяются для передачи крутящего момента с вала электродвигателя на полумуфту, передачи крутящего момента с полумуфты на быстроходный вал редуктора, передачи крутящего момента с тихоходного вала редуктора к звёздочке цепной передачи, передачи крутящего момента с ведомой звёздочки на вал приводного ската, передачи крутящего момента с вала ската ходовым колёсам.

Выходной конец быстроходного вала редуктора имеет диаметр d_б = 40мм и длину l_б = 110 мм. Для передачи крутящего момента с полумуфты на вал при заданных размерах вала выбираю шпонку призматическую со скруглёнными торцами. Материал шпонки - сталь 45 ГОСТ 1050 - 88. [40, c. 295]

Шпонка 12 ´ 8 ´ 70 ГОСТ 23360 - 78

Напряжение смятия

 (2.126)

где t₁ - глубина паза вала, мм; [10,c.295]

[s_см] - допустимое напряжение смятия, для стали 45 [s_см] = 100…200 МПа;

l - длина шпонки, мм;

h - высота шпонки, мм;

b - ширина шпонки, мм;

Т - крутящий момент на валу электродвигателя, Н⋅м.

Условие прочности выполнено, прочность шпоночного соединения обеспечена.

Выходной конец быстроходного вала редуктора имеет диаметр d_б = 40мм и длину l_б = 110 мм. Для передачи крутящего момента с полумуфты на вал при заданных размерах вала выбираю шпонку призматическую со скруглёнными торцами. Материал шпонки - сталь 45 ГОСТ 1050 - 88. [40, c. 295]

Выходной конец тихоходного вала редуктора имеет диаметр d_б = 80 мм и длину l_б = 170 мм. Для передачи крутящего момента с вала редуктора на звёздочку цепной передачи при заданных размерах вала выбираю шпонку призматическую со скруглёнными торцами. Материал шпонки - сталь 45 ГОСТ 1050 - 88. [40, c. 295]

Шпонка 22 ´ 14 ´ 150 ГОСТ 23360 - 78

Проверяем шпоночное соединение на смятие.

Напряжение смятия по формуле (2.126)

Условие прочности выполнено, прочность шпоночного соединения обеспечена.

Ступень вала приводного ската для посадки ведомой звёздочки цепной передачи имеет диаметр d_с = 165 мм и длину l_с = 170 мм. Для передачи крутящего момента со звёздочки на вал при заданных размерах вала выбираю шпонку призматическую со скруглёнными торцами. Материал шпонки - сталь 45 ГОСТ 1050 - 88. [40, c. 295]

Шпонка 40 ´ 22 ´ 140 ГОСТ 23360 - 78

Проверяем шпоночное соединение на смятие.

Напряжение смятия по формуле (2.126)

Условие прочности выполнено, прочность шпоночного соединения обеспечена.

Ступень вала приводного ската для посадки ходового колеса имеет диаметр d_хк = 130 мм и длину l_хк = 123 мм. Для передачи крутящего момента с вала на ходовое колесо, при заданных размерах вала выбираю шпонку призматическую со скруглёнными торцами. Материал шпонки - сталь 45 ГОСТ 1050 - 88. [40, c. 295]

Шпонка 32 ´ 18 ´ 120 ГОСТ 23360 - 78

Проверяем шпоночное соединение на смятие.

Напряжение смятия по формуле (2.126)

Условие прочности выполнено, прочность шпоночного соединения обеспечена.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Разработка технологического процесса изготовления детали «Звездочка - ведущая»

.1.1 Описание назначения и конструкции детали

Деталь «Звездочка ведущая» представляет собой высокоточное и достаточно прочное изделие, предназначенное для передачи значительного вращающего момента от вала редуктора на приводной скат при помощи трехрядной втулочно-роликовой цепи. Деталь требует при изготовлении соблюдения ряда технологических норм и правил для обеспечения заданного качества.

Основные элементы конструкции звёздочки, на которые следует обратить внимание при обработке - осевое отверстие в ступице для посадки детали на вал, шпоночный паз и зубчатый венец. Отверстие Ø80Н7 - седьмой квалитет точности с шероховатостью равной Ra2,5 мкм. Передача усилия с вала на деталь осуществляется через призматическую шпонку, поэтому в отверстии ступицы выполняется шпоночный паз по 9 квалитету точности, допуск симметричности 0,01. Зубчатый венец звёздочки выполняется трёхрядным под стандартную цепь 3ПР-38,1-38100 по ГОСТ 13568-97.

Зубчатый венец подвергается воздействию силовых нагрузок и абразивному износу, поэтому зубья упрочняются путем закалки токами высокой частоты до твердости HRC 45-50 на глубину 1…3 мм. Звездочка изготавливается из стали марки - Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

.1.2 Технологический контроль чертежа детали

Чертеж детали выполнен по нормам ЕСКД. Точность, обозначение всех посадок, отклонений, шероховатостей поверхности, составляющих детали дают возможность получить все необходимые данные для разработки техпроцесса изготовления.

В качестве установочной базы на первых операциях может быть использована наружная поверхность заготовки. В качестве чистовой установочной базы на последующих операциях - центральное отверстие.

Материал, выбранный для изготовления детали, соответствует всем требованиям, предъявляемым по прочности и износостойкости.

Исходя из вышесказанного, способов дальнейшего упрощения детали нет.

.1.3 Анализ технологичности конструкции изделия

В месте с техническими требованиями, к устройству изделия предъявляют такие требования как технологические и производственные. Устройство изделия и его составляющих должно быть таким, чтобы максимально снизить трудозатраты (трудоемкость), потраченные на его изготовление на всех стадиях производства. Изделие отвечающее таким требованиям называют технологичным.

Одной из главных технологических сложностей для данной детали является получение заготовки, конфигурация которой максимально приближена к конфигурации и размерам готовой детали.

Данная деталь является достаточно технологичной для серийного производства при применении прогрессивных способов получения исходной заготовки.

Основные причины, снижающие технологичность деталей:

форма заготовки далека от конфигурации детали, т.е. заготовка имеет большие припуски для механической обработки (увеличивается время обработки, расход инструмента, затраты энергии);

неправильное расположение обрабатываемых поверхностей на заготовке (например, две параллельных плоскости, расположенных рядом, рекомендуется располагать на одном уровне);

не предусматривается возможность нормального выхода режущего инструмента (для резцов, сверл, фрез, метчиков рекомендуется вводить специальные канавки и т.д.);

в ступенчатых отверстиях наиболее точную ступень рекомендуется делать сквозной; (снижение трудоемкости, упрощение обработки и конструкции инструмента).

.1.4 Выбор способа изготовления заготовки

Выбор того или иного вида заготовки определяется назначением детали, ее размерами и серийностью производства.

Требуемые механические свойства материала заготовки для звездочки цепной передачи диктуют необходимость применения кованой заготовки. Это связано с тем, что стальная заготовка после прокатки (в состоянии поставки с металлургического завода) имеет разные механические характеристики вдоль и поперек прокатных волокон. Если из такой заготовки изготовить зубчатые венцы, то возможно их разрушение при относительно малых нагрузках в непредсказуемых местах.

Максимальный диаметр детали превышает 300 мм, при ширине 140 мм, чистовая масса детали составляет - 58,9 кг. По заданию: тип производства - мелкосерийное. Следовательно, по размерам и весу подходит поковка на молотах или кривошипных прессах. Изготавливать закрытый штамп для горячей штамповки в мелкосерийном производстве дорого. С другой стороны, при ковке свободной ковкой, заготовка будет иметь большие припуска, на снятие которых потребуется много станкочасов. Поэтому, из всего многообразия поковок для данной детали наиболее целесообразным способом изготовления заготовки является поковка методом ковки на молоте в подкладном штампе. По этому методу затраты на оснастку минимальные, но припуски и допуски будут меньше, чем при свободной ковке.

Для окончательного определения способа получения заготовки рассчитаем и сравним массу заготовок по двум вариантам:

1.  Поковка методом свободной ковки.

2.      Поковка в подкладном штампе.

Вариант 1.

При использовании метода свободной ковки наружный диаметр с учетом припуска Z = 19 ± 7 [37 с. 216] принимаем D = 332 ± 7 мм, высоту H = 159 ± 7 мм, тогда масса заготовки:

, кг, (3.1)

где  - плотность стали;

Q = 0,25×3,14×0,332²×0,159×7,85×10³=108, кг.

Вариант 2.

При использовании подкладного штампа можно снизить припуски. В этом варианте возможна прошивка центрального отверстия. Чертеж заготовки выполнен в графической части. Припуски и допуски взяты по ГОСТ 7829-70 «Поковки из углеродистой и легированной стали, изготавливаемые ковкой на молотах»:

Высота Н =140 мм; мм; Н₁=155±4 мм;

Наружный диаметр D=312; мм; D₁=

Диаметр отверстия мм; мм; мм.

Подставляем значения в формулу (3.1):

Масса без учета отверстия:₁ = 0,25×3,14×0,326²×0,155×7,85×10³=101,5, кг

Масса металла удаляемого из отверстия:

Q₂ = 0,25×3,14×0,06²×0,155×7,85×10³=3,4, кг

Окончательно масса заготовки составит:

Q= Q₁ - Q₂, кг,  (3.2)

Q=101,5 - 3,4 =98,1 кг

Рассчитаем стоимость изготовления заготовки методом свободной ковки

,руб.,(3.3)

где Q - масса заготовки, - 108, кг;

q - масса готовой детали - 58,9, кг;

С - стоимость 1 т базовой заготовки, 515 руб./т;.

Коэффициенты, зависящие от:_t - класса точности поковки; принимает 1 для нормальной точности;_m - материала; для стали принимаем 1;_c - сложности; для 2 группы сложности принимаем 0,84; _b - массы; для массы от 63 до 160 кг принимаем 0,7;_n - объема производства; для 2 группы серийности принимаем 1;_отх - цена отходов, принимаем 25 руб./т или 0,025 руб./кг;.

Подставляем в формулу (3.3)

S_заг  руб.

Рассчитаем стоимость изготовления заготовки с использованием подкладного штампа

По формуле (3.3)_заг 28,7 руб.

Следовательно, выбираем заготовку, изготовленную с помощью подкладных колец.

3.1.5 Разработка плана обработки детали

Создаем план-маршрут обработки поверхностей детали.

В качестве заготовки целесообразно использовать поковку методом ковки на молоте в подкладном штампе. Этот метод позволяет получить высокую производительность и небольшую стоимость при близкой степени соответствия формы заготовки и формы детали.

В основе проектируемого техпроцесса используем типовой технологический процесс [25, с. 447]. Для повышения точности нарезки зубчатого венца необходимо на первых операциях технологического процесса подготовить чистовую базу для нарезки зубьев. Учитывая это положение, на первой операции с установкой по наружному диаметру проводим обработку чистовой базы - центрового отверстия. Одновременно обрабатываем торец детали, чтобы получить достаточную точность взаимного расположения между базовым торцом и базовым внутренним диаметром. На второй и третьей операциях завершаем обработку центрального отверстия и шпоночного паза в нем методом протягивания.

Для завершения обработки детали и получения концентричного расположения наружного и внутреннего диаметров (радиальное биение наружного диаметра относительно базового - 0,06 мм) проводим вторую установку детали. Устанавливаем деталь на консольную разжимную оправку по внутреннему диаметру с упором в обработанный торец и проводим черновую токарную обработку. Протачиваем канавки между зубчатыми венцами и закругляем венцы по радиусу. После этого обтачиваем торцы и наружный диаметр под нарезку зубьев окончательно. Наряду с радиальным биением, при обработке следует выдержать биение торцов относительно оси отверстия в пределах 0,05 мм.

Перед наиболее трудоемкой операцией - обработкой зубьев - проводим технологический контроль с обязательной проверкой радиального биения венца под нарезку зубьев, т.к. нет смысла нарезать зубья, если допущены отклонения на предварительной стадии обработки.

Для обработки зубьев по методу обката применим зубофрезерный станок и червячную фрезу. В связи с тем, что нам необходимо обеспечить минимальное биение наружного диаметра относительно установочной базы, устанавливаем деталь на оправку с базой по внутреннему диаметру. Все три венца обрабатываем одновременно с одной установки.

После нарезки зубьев проводим зачистку заусенцев и комплексный контроль полученных зубчатых венцов. Далее следует термическая обработка - зубья закаливаем токами высокой частоты на глубину 1…3 мм до твердости 45…50 НRС. Цель обработки - повысить стойкость зубьев против истирания.

Окончательно шлифуем базовое отверстие для повышения шероховатости.

Последним следует окончательный контроль. Полностью технологический процесс отражен в таблице 7 и эскизах обработки (графическая часть)

.1.6 Определение типа производства и формы организации труда

При незначительном объеме производства (около 200 штук в год) целесообразно применять технологию изготовления разработанную для мелкосерийного вида производства. Приближенно это можно подтвердить, используя таблицу [15 ,с. 18];

Чистовая масса детали - 58,9 кг

Используя эти данные по таблице определяем тип производства - мелкосерийное.

Для серийного производства применяют в основном универсальные станки, приспособления и инструменты, иногда специализированные для выполнения отдельных операций.

Расчет числа деталей партии для одновременного запуска в серийное производство определяется по формуле: [15, с. 18]

 (3.4)

где N - программа выпуска в квартал, принимаем 50 шт.;

а - периодичность запуска, принимаем равным 4;

Т - количество рабочих дней в планируемом периоде выпуска, принимаем 254;

Таким образом, в среднем надо выпускать менее 1 детали в день. Исходя из этого ежемесячно должно изготавливаться 17 деталей.

Для данной детали форма организации производства - по видам оборудования. Эта форма выбрана в связи с тем, что партии деталей слишком малы для создания участков «по видам изделий» или тем более создания поточных линий производства. Поэтому цех механической обработки разбивается на участки.

Станки будут установлены среди аналогичных станков: участок токарных станков, участок сверлильных, участок зуборезных станков. Для обеспечения загрузки тяжелых деталей на станки в пролете установлен мостовой кран. В частности наша деталь весит более 50 кг, поэтому устанавливать и снимать ее со станков придется краном.

.1.7 Расчет припусков на обработку

Расчет припуска выполняем для отверстия - Ø80 Н7, шероховатость - R_а2,5.

Руководствуясь рекомендациям [37, с. 17, таблица 8] применяем три технологических перехода - зенкерование, протягивание и внутреннее шлифование.

Определение припуска: [37, с. 175]

2Z₁ = 2(R_{Z I-1}+ T _i-1 +√ ρ _i-1² + ξ_y²), мкм, (3.5)

где R_zi-1 -значение высоты микронеровностей на предыдущем переходе;

T _i-1 - значение глубины дефектного слоя поверхности на предыдущем переходе;

ρ _i-1 - суммарное значение пространственного отклонения на предыдущем переходе;

ξ_y - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе;.

Значения T _i-1 и R_{Z i-1} выбираем по [37, с. 180, таблица 2]:

В нашем случае:

для заготовки (поковка) R_{Z i-1} = 700; T _i-1= 700;

после зенкерования чернового R_{Z i-1} = 50; T _i-1= 50;

после протягивания R_{Z i-1} = 20; T _i-1= 25;

Формулу для определения пространственного отклонения для отверстий, выполненных в поковке, выбираем [3, с. 186, таблице 13]:

ρ ₌ √ ρ_кор ² + ρ_см ², мм, (3.6)

где ρ_кор = Δ_К L - коробление поковки;

Δ_К - удельный увод отверстия на 1 мм глубины [37, с. 192, таблица 22] - (0,7мкм);- глубина отверстия - 140 мм;

ρ_см - смещение стержня, формирующего отверстие в поковке.

Численно равно допуску на диаметр отверстия в поковке (по ГОСТ 2009-55 на размер детали от 120 мм до 260 мм при максимальном габарите детали от 500 до 800 мм допуск составляет ±1 мм). Следовательно, величина допуска 2 мм.

ρ ₌ √ (0,0007×140)² + 2² = 2,00 мм;

Расчет пространственных отклонения после обработки с использованием формулы и таблицы [37 с. 202]:

ρ_ост = К_у ×ρ_заг , мм, (3.7)

где ρ_ост - значения остаточных пространственных отклонений после механической обработки;

ρ_заг - суммарное значение пространственного отклонения заготовки; (определено выше = 2 мм);

К_у - коэффициент уточнения, выбираемый по таблице 31; после первого технологического перехода при обработке отверстий - 0,06; после чистовой обработки отверстий - 0,005.

ρ_ост = 0,06 х 2 = 0,12 мм.

ρ_ост = 0,005 х 2 = 0,01 мм.

Погрешность установки заготовки на выполняемом переходе рассчитывается по формуле: [10, с. 9]

ξ_y = √ ξ_б² + ξ_з², мкм, (3.8)

где ξ_y - Погрешность установки заготовки;

ξ_б - погрешность базирования;

ξ_з - погрешность закрепления;.

Погрешность базирования при этой схеме установки детали на станке будет равняться нулю и погрешность установки будет равняться погрешности закрепления.

По справочнику [37, с. 66, таблице 19] находим, что ξ_y = 800 мкм (базовая поверхность - поковка, без предварительной обработки; установка в трехкулачковом патроне).

На следующем переходе - протягивание ξ_y = 0. Перед внутренним шлифованием установочная база подвергается обработке, и ξ_y = 120 мкм по [37 с. 66, таблице 19]

Определяем припуски по формуле (3.5)

Припуск на шлифование после протягивания:

Z₁ = 2(20+25 + √10² + 120²) = 330 мкм.

Припуск на протягивание после зенкерования:

Z₂ = 2(50+50 + √120² + 0) = 440 мкм.

Припуск на зенкерование:

Z₁ = 2(700+700 + √2000² + 800²) = 7108 мкм.

Определяем допуски на технологических переходах:

Допуск после шлифования (окончательный):

d₁= 30 мкм

Допуск на шлифование после протягивания: [37, с. 20, таблица 9]

d₂ = 46 мкм

Допуск на протягивание после зенкерования по той же таблице 9:

d₃ = 200 мкм

Допуск заготовки (прошитого отверстия) на зенкерование (по чертежу):

d₃ = ±5 мм =10000 мкм

Расчет размеров детали (необходимый для расчет диаметра заготовки):

Максимальный размер отверстия после шлифования:_1min = 80,00 + 0,03 = 80,03 мм

Минимальный размер отверстия:_1max = 80,0 мм

Максимальные размеры отверстия по переходам.

после протягивания:_2max = 80,03 - 0,330 = 79,7 мм

после зенкерования:_3max = 79,7 - 0,44 = 79,26мм

Заготовки_4max = 79,26 - 7,108= 72,152~72,15 мм

Минимальные размеры детали определяем, вычитая из максимальных (округленных) размеров, найденные допуска:_2min = 79,7 - 0,046 = 79,24 мм_3min = 79,26- 0,2= 79,06 мм_4min = 72,15-10,0= 62,15 мм

Рассчет предельных размеров припусков:

Z_1min =80,0 - 79,7 = 0,3 мм

Z_1max =80,03 - 79,24 = 0,79 мм

Z_2min = 79,26 - 79,24 = 0,02 мм

Z_2max =79,7 - 79,06 = 0,64 мм

Z_3min =79,06 - 72,15 = 6,91 мм

Z_3max =79,26 - 62,15 = 17,11 мм

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.1, на основании результатов строим схему припусков и допусков рисунок 3.1.

Таблица 3.1 - Припуски и допуски на обработку

Технологич переходы обработки поверхности	Элементы припуска, мкм				Расчётный припуск 2Zmin, мкм	Расчетный размер.мм	Допуск d, мкм	Предельные размеры, мм		Предельные размеры припуска, мкм
	Ri-1	T I-1	ρ I-1	ξy				dmin	dmax	2Zmin	2Zmax
Заготовка	700	700	2000	-		67,15	10000	62,15	72,15	7,88	17,88
Зенкерование	50	50	120	800	7108	79,16	200	79,06	79,24	6,91	17,11
Протягивание	20	25	10	0	440	79,47	46	79,26	79,7	0,02	0,64
Шлифование	-	-	-	120	330	80	30	80,0	80,03	0,03	0,79

Общий припуск17,88

Допуск на шлифование (допуск детали) 0,030 мм

 Припуск на шлифование 0,33

Припуск протягивание 0,44

Допуск на зенкерование 0,2

Припуск на зенкерование 7,108

Допуск заготовки 10,0 мм

Наим. диаметр заготовки 62,15 мм

Наиб. диаметр заготовки 72,15 мм

Наим. размер после зенкерования 79,06мм

Наиб. размер после зенкерования 79,26мм

Наименьший размер после протягивания 79,24 мм

Наибольший размер после протягивания 79,7

Наименьший окончательный диаметр отверстия 80,0 мм

 Наибольший окончательный размер отверстия 80,03 мм

Рисунок 3.1 - Схема припусков и допусков Ø 80Н7 (^+0,03)

.2 Расчет и выбор режимов резания, технологической оснастки, оборудования

.2.1 Выбор оборудования

На первой операции выбираем серийный токарно-револьверный полуавтомат модели 1П426ПФ40 с ЧПУ.

Для протягивания центрального отверстия и шпоночного паза применяем протяжной станок 7Б55.

Для черновой и чистовой обточки применяем токарный станок 16К30Ф305 с ЧПУ. Данный станок выбран из условия обработки над станиной заготовки диаметром не менее 320 мм.

Для фрезерной операции применяем зубофрезерный станок 5В312.

Для шлифования центрального отверстия применяем внутришлифовальный станок 3К228В.

.2.2 Выбор приспособлений

а) Токарная

Для выполнения токарно-револьверной операции используем стандартный трехкулачковый патрон Ø400 мм по ГОСТ 2675-80 с пневматическим приводом зажима.

б) Протяжная (центровое отверстие)

При протягивании отверстия применяем жесткую опору (планшайбу) с отверстием Ø100 мм.

в) Протяжная (шпоночный паз)

Для протяжки шпоночного паза необходима специальная направляющая втулка (адаптер).

г) Токарная черновая и токарная чистовая

На токарных черновой и чистовой операциях используем оправку консольную разжимную центровую для точных работ тип 7110-0412-1 по ГОСТ 31.1066.03 - 97 с пневматическим приводом.

д) Зубофрезерная

Для установки заготовки на столе станка для обработки зубьев используем оправку специальную с базой по внутреннему диаметру и торцу центрального отверстия. Червячная фреза ставится на оправку, которая входит в комплект станка.

е) Внутришлифовальная

На внутришлифовальной операции зубчатые колеса устанавливают в специальный мембранный патрон с базой по делительной окружности и торцу звездочки. Для этого во впадины между зубьями закладывают ролики до упора в пальцы патрона, затем отводят шток пневмопривода и кулачки зажимают звездочку.

3.2.3 Выбор режущего инструмента

а) На токарно-револьверной операции для подрезки торцов применяем:

Резец подрезной отогнутый правый с пластинкой Т15К6 по ГОСТ 18880-73, сечение державки 25×20, длина - 140 мм;

Для проточки Ø170:

Резец проходной упорный правый с пластинкой Т15К6 по ГОСТ 18879-73, сечение державки 25×20, длина - 140 мм;

При расчете припуска определено, что в центральном отверстии необходим значительный припуск (10 мм на сторону), поэтому для черновой обработки отверстия применяем последовательно два зенкера:

Зенкер насадной 75, №1- I со вставными пластинками Т15К6 ГОСТ 3231-71, исполнительный диаметр 73,5_-0,06; (глубина резания составит 6,75 мм)

Зенкер насадной 80,№1-I - Т15К6 -ГОСТ 3231-71; исполнительный диаметр под протягивание - 78,5_-0,06; (глубина резания составит 2,5 мм)

Для проточки Ø 312 и для протачивания и растачивания фасок применяем:

Резец проходной отогнутый правый с пластинкой Т15К6 по ГОСТ 18877-73, сечение державки 25×20, длина - 140 мм;

б) Для выполнения протяжных операций применяем:

Для протягивания круглого отверстия

Протяжку круглую Æ80Н7 Р6М5 ГОСТ 20365-74;

Для протягивания шпоночного паза:

Протяжку шпоночную 22Js9 -Р6М5- ГОСТ 18220-73;

в) На токарной операции (черновой и чистовой проходы) применяем:

Для подрезки торцов применяем:

Резец подрезной отогнутый правый с пластинкой Т15К6 по ГОСТ 18880-73, сечение державки 25×20, длина - 140 мм;

Для проточки Ø170:

Резец проходной упорный правый с пластинкой Т15К6 по ГОСТ 18879-73, сечение державки 25×20, длина - 140 мм;

Для обработки наружной поверхности Ø312

Резец проходной отогнутый правый Т15К6 - ГОСТ 18877-73

Для прорезки пазов шириной 18

Резец широкий В=16 мм с пластинкой Т15К6 ГОСТ 18881-73

Для обработки радиусов

Резцы специальные радиусные R25 (правый и левый)

г) Для обработки зубьев применяем червячную фрезу для обработки зубьев звездочек к приводным втулочно-роликовым цепям Ø 200 - Р6М5 - ГОСТ 15127-69

д) На внутришлифовальной операции используем круг абразивный на керамической связке - тип ЧЦ (чашечный цилиндрический) Ø70×50×20 ГОСТ 4785-84

.2.4 Выбор измерительного инструмента

Для измерения размеров применяем штангенциркули по ГОСТ 166-83: - ШЦ-III с пределами измерения: 0-150 мм; 0-500 мм.

Центральное отверстие проверяем калибром-пробкой ГОСТ 14815-69.

Шпоночный паз - специальный калибр пробка, шаблон.

Для контроля фасок используем шаблон.

Равномерность шага зубьев проверяем шагомером; профиль зуба - шаблоном.

Радиальное биение наружной поверхности перед нарезкой зубьев можно проверить путем установки индикаторной головки с пружинным приводом (ГОСТ 6933-82) на стойке, непосредственно на токарном станке при проведении токарной операции.

.2.5 Технологический процесс изготовления детали

Процесс изготовления детали приведен в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Технологический процесс изготовления детали

Номер или обозначение					Наименование и содержание операции (установки, перехода)		Оборудование (наименование, модель, мощность, особенности)	Приспособление, вспомогательный инструмент.	Инструмент
Операции	Установки		Позиции	Переход					Режущий  (наименование, материал, размер, количество)
1	2		3	4	5		6	7	8
005	А			1   2  3  4  5   6 7	Токарно-револьверная Установить в патрон по наружной поверхности - резцом с суппорта Подрезать торец Æ170 до размера по ширине 147,5+2 Подрезать торец Æ312 до размера по ширине 122,5+2 Проточить Æ170 на длине L=12,5 - зенкером с револьверной головки  Зенкеровать отв. Æ80 под протягивание в два прохода - проходным резцом с суппорта Расточить фаску 3´45 на Æ80 Проточить фаску 3´45 на Æ170		Токарно-револьверный полуавтомат с ЧПУ 1П426ПФ40 (мах. Æ500, L=200 мм)	Патрон трехкулачковый пневматический;	Резец подрезной отогнутый правый Т15К6 ГОСТ 18880-73 Резец проходной упорный правый Т15К6 ГОСТ 18879-73 Зенкер насадной 75,№1-I  Т15К6 ГОСТ 3231-71  Зенкер насадной 80,№1-I  Т15К6 ГОСТ 3231-71  Резец проходной отогнутый правый Т30К6 ГОСТ 18877-73
010					Протяжная Протянуть Æ80Н7 под шлифование		Горизонтально-протяжной станок 7Б55	Опора жесткая	Протяжка Р6М5 Æ80Н7 ГОСТ 20365-74
015	А		1   2  3  4  5  5 6	Токарная черновая Установить на оправку с базой по обработанным отверстию и торцу Подрезать торец Æ170, выдерживая размер L =140 Подрезать торец Æ312, выдерживая размер L =115 Проточить Æ170 на длине L=12,5 Точить Æ312 начерно в два прохода Проточить два паза шириной В=16 начерно  Точить три радиуса R25 правых предварительно Точить три радиуса R25 левых предварительно		Токарно-винторезный 16К30Ф305 с ЧПУ (max. Æ320, L=1300)		Оправка консольная, разжимная, пневматическая	Резец подрезной отогнутый правый Т15К6 ГОСТ 18880-73  Резец проходной отогнутый правый Т30К6 ГОСТ 18877-73 Резец проходной упорный правый Т15К6 ГОСТ 18879-73 Резец широкий В=16 мм Т15К6 ГОСТ 18881-73 Резец специальный радиусный R25 левый Резец специальный радиусный R25 правый
020	А		1.  2 3  4  5   6	Токарная чистовая Установить на оправку с базой по обработанному торцу Точить Æ312h11 начисто Точить три радиуса R25 правых окончательно Точить три радиуса R25 левых окончательно Проточить два паза шириной В=18 за два прохода окончательно Расточить фаску 3´45 на Æ80 Проточить фаску 3´45 на Æ170		Токарно-винторезный 16К30Ф305 с ЧПУ (max. Æ320, L=1300)		Оправка консольная, разжимная, пневматическая	Резец проходной отогнутый правый Т30К6 ГОСТ 18879-73  Резец специальный радиусный R25 левый Резец специальный радиусный R25 правый Резец широкий В=16 мм Т15К6 ГОСТ 18881-73
030				Контроль Проверить диаметр Æ312,5 под нарезку зубьев Проверить радиальное биение Æ312,5 Проверить торцевое биение базового торца
035	Зубофрезерный станок 5В312 (Ø320 мм; L=180 мм)		Оправка специальная	Червячная фреза  ГОСТ 15127-69
040				Слесарная Зачистить заусенцы  Промыть деталь
045				Внутришлифовальная Шлифовать отверстие Æ80Н7 окончательно		внутришлифовальный станок 3К228В		Патрон мембранный специальный	Круг абразивный - ЧЦ Ø70×50×20 ГОСТ 4785-84
050				Контроль окончательный

3.2.6 Расчёт режимов резания

Расчет режимов резания проведем на примере обработки наружной по-

верхности Ø312h11 в два перехода черновое и чистовое точение. Режущий инструмент - резец проходной отогнутый правый по ГОСТ 18880-73. Пластинка твердого сплава Т15К6. Державка 25×20, L=140 мм.

Расчет скорости резания

Припуск на данной поверхности определен выше - 14 мм, глубину резания t принимаем:

Для черновых проходов t₁ = 6,5 мм,

чистового прохода t_чист = 1,0 мм

Выбираем подачу:

при черновом точении [34, т. 2, с. 266, таблице11]: S_черн = 0,7-1,3 мм/об, принимаем S_черн =1,0 мм/об,

при чистовом точении [34, т. 2, с. 268, таблице 14]: S_чист = 0,29 - 0,32 мм/об, принимаем S_чист = 0,3 мм/об,

Скорость резания при наружном продольном точении определяем по формуле: [34, т. 2, с. 265]

, м/мин,(3.9)

где C_V - постоянная, табличное значение;

X_VS, Y_V - показатели степени, табличное значение;

T - период стойкости инструмента, мин;

t - глубина резания, мм;

S - подача, мм/об;

K_V - поправочный коэффициент, который представляет собой произведение отдельных коэффициентов, которые принимаются по таблицам.

Каждый из этих коэффициентов отражает влияние на скорость резания определенных факторов.

K_V= K_MV×K_nV×K_uV×K_qV×K_OV ,(3.10)

где K_MV- качество обрабатываемого материала;

K_nV - состояние поверхности заготовки;

K_uV - материал режущей части;

K_qV - поперечное сечение державки;

K_OV - вид обработки.

Период стойкости инструмента принимаем Т=60 мин.

По таблицам находим [34, т. 2, с. 269, таблице 17]

Для черновой обработки: C_V=340; X_V=0,15;Y_V=0,45; m=0,2;

Для чистовой : C_V=420; X_V=0,15;Y_V=0,2; m=0,2;

По таблицам [34, т. 2, с. 261-269, таблице 4-9] находим:

K_MV

K_nV=1,4;

для черновой обработки K_uV=0,83; K_rV =0,94;

для чистовой обработки K_uV=1,25; K_rV =1,03

K_qV =1;K_OV=1,04.

для черновой обработки

K_V= K_MV×K_nV×K_uV×K_qV×K_OV×K_rV=0,8×1,4×0,83×1×0,94×1,04=0,9

для чистовой обработки

K_V= K_MV×K_nV×K_uV×K_qV×K_OV×K_rV=0,8×1,4×1,25×1×1,03×1,04=1,5

для черновой обработки

 м/мин.

для чистовой обработки

 м/мин.

Расчетная частота вращения шпинделя

n_черн = 1000 ××101 /3,14 × 326 =98,6 об/мин.

n_чист = 1000 × 292/3,14 ××312 = 298 об/мин.

Действительная скорость резания

Уточняем по характеристике станка: n_чер = 100 об/мин, n_чист = 250 об/мин.

Действительная скорость резания:

u_черн = 3,14×326×100/1000 = 102 м/мин.

u_чист = 3,14×312×250/1000 = 245 м/мин.

Расчет силы резания.

Составляющие силы резания при точении определяются по формуле, см. [1,т.2 с. 271]:

 , Н,  (3.11)

где С_р ,х, у, n_p - коэффициенты, определяются [34, т. 2, с. 273, таблице 22];

t - глубина резания;

S - подача;

V - скорость резания;

K_p - поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий влияние следующих факторов; [34, с. 271]

 

K_p= K_MР×K_φР×K_γР×K_λР×K_rР, (3.12)

где K_MР - механических свойств материала;

K_φР - главного угла в плане;

K_γР - переднего угла;

K_λР - угла при вершине;

K_rР - радиуса при вершине;.

По таблицам [34, т. 2, с. 264, таблица 9] находим:

,  (3.13)

где n_P=0,75 - тогда 0,11

K_φР=1; K_γР=1; K_λР=1,0

для составляющей : K_rР=0,93

для составляющей : K_rР=0,82

для составляющей : K_rР=1,0

для составляющей :

K_p= K_MР×K_φР×K_γР×K_λР×K_rР = 0,11×1×1×1×0,93=0,1

для составляющей :

K_p= K_MР×K_φР×K_γР×K_λР×K_rР = 0,11×1×1×1×0,82=0,09

для составляющей :

K_p= K_MР×K_φР×K_γР×K_λР×K_rР = 0,11×1×1×1×1,0=0,11

Выбираем значения из таблиц:

для составляющей :

С_р = 300; х_р= 1,0; у_р = 0,75; n_р =-0,15;

для составляющей :

С_р = 243; х_р= 0,9; у_р = 0,6; n_р =-0,3;

для составляющей :

С_р = 339; х_р= 1,0; у_р = 0,5; n_р =-0,4;

Для чернового точения

 Н;

 Н

 Н

Для чистового точения:

 Н

 Н

 Н

Для определения эффективной мощности резания применяем формулу:

, кВт,  (3.14)

где  - мощность станка, было принято для станка

К30Ф305 - =22 кВт;

η - КПД станка, принимаем η=0,8;

кВт.

При черновом точении

 кВт.

При чистовом точении

 кВт.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.3. Эффективная мощность при черновом и чистовом точении не превышает мощность двигателя станка.

Таблица 3.3 - Режимы резания по переходам

Технологические переходы	Элементы режимов резания
	t,  мм		S,  мм/об		Vp, м/мин			nф, об/мин	Vф,  м/мин
Подрезать торец Æ170 до размера по ширине 147,5+2	7,5		1,2		94			170	90
Подрезать торец Æ312 до размера по ширине 122,5+2	7,5		1,2		94			100	98
Проточить Æ170 на длине L=12,5	7,5		1,2		95			170	90
Зенкеровать отв. Æ80 под протягивание в два прохода	6,75 2,5		1,4 1,2		36 40			150 150	34 38
Расточить фаску 3´45 на Æ80	3		1,2		95			400	100
Проточить фаску 3´45 на Æ170	3		1,2		95			170	90
Протянуть Æ80Н7 под шлифование	1,0		-		2			-	2
Протянуть шпоночный паз 22	5,4		-		6			-	6
Подрезать торец Æ170, выдерживая размер L =140	7,5		1,2		94			170	90
Подрезать торец Æ312, выдерживая размер L =115	7,5		1,2		94			100	98
Проточить Æ170 на длине L=12,5	7,5		1,2		95			170	90
Точить Æ312 предварительно в два прохода	6,5		1,0		101			100	102
Проточить два паза шириной В=16 предварительно			16		1,5		90	100	82
Точить три радиуса R25 правых предварительно			3		1,0		90	170	166
Точить три радиуса R25 левых предварительно			3		1,0		90	170	166
Точить Æ312h11 окончательно			1,0		0,3		292	250	245
Точить три радиуса R25 правых окончательно		0,3		0,1		292		250	245
Точить три радиуса R25 левых окончательно		0,3		0,1		292		250	245
Проточить два паза шириной В=18 за два прохода окончательно начисто		16		1,5		90		100	82
Расточить фаску 3´45 на Æ80		3		1,2		95		400	100

.3 Техническое нормирование операций

Определение режимов резания и расчет основного времени на обработку.

Операция 010.Токарно-револьверная. Станок 1П426Ф40

Время на установку и закрепление, раскрепление и снятие делали в патроне с выверкой при помощи крана - 4,2 мин. [27, с. 53, карта 3]

Переход 1. Используем резец с суппорта станка

Подрезать торец Æ170 до размера по ширине 147,5⁺²

Время на подвод резца - 0,12 мин [34, т. 1, с. 605, таблице 12],

Режимы резания (определены выше, см. табл.3.10):

Глубина резания t = 7,5 мм;

Подача: S= 1,2 мм/об

Скорость резания: V = 90 м/мин

Число оборотов шпинделя: n = 170 об/мин

Основное (машинное) время:

 , мин,  (3.15)

где l - длина обработки;

при подрезании торца с отверстием:

мм.

где l₂ - перебег резца, равен 1 мм; - подача, мм/об; - число проходов, равно 1;- число оборотов шпинделя;

 мин.

Время на отвод резца в исходное положение - 0,12 мин

Переход 2.Подрезать торец Æ312 до размера по ширине 127,5⁺²

Режимы резания аналогичны переходу 1.

Время на подвод резца - 0,12 мин

длина обработки -

мм

 мин

Время на отвод резца в исходное положение - 0,12 мин

Переход 3.Проточить Æ170 на длине L=12,5 мм;

Режимы резания: Глубина переменная, максимально t = 7,5 мм; подача: S= 1,2 мм/об; скорость резания: V =90 м/мин; число оборотов шпинделя: n = 170 об/мин;

Время на поворот головки суппорта (смена резца) - 0,07 мин.

Время на подвод резца - 0,12 мин

Основное (машинное) время (точение до упора):

 , мин, (3.16)

где l - длина обработки, при продольном точении в упор равна длине поверхности L=5 мм;- подача, мм/об; - число проходов, равно 1; - число оборотов шпинделя: n = 170 об/мин.

 мин.

Время на отвод резца в исходное положение - 0,12 мин

Переход 4.Используем инструменты с револьверной головки

Зенкеровать отв. Æ80 под протягивание в два прохода

Первый проход - зенкер Æ73,5_-0,06;

Режимы резания: Глубина резания t = 6,75 мм; подача: S= 1,4 мм/об; скорость резания: V = 34 м/мин; число оборотов шпинделя: n = 150 об/мин; время на подвод зенкера - 0,12 мин;

Основное (машинное) время по формуле:

, мин,  (3.17)

где l - длина отверстия; l = 155 мм;₁ - длина врезания; для зенкерования мм;₂ - длина перебега; l₂ = 3 мм.

Принимаем  [26, с. 308, таблица 204]),

Подставляем значения в формулу (3.17)

мин.

Время на отвод зенкера - 0,12 мин

Время на поворот револьверной головки - 0,07 мин

Второй проход - зенкер Æ78,5_-0,06;

Режимы резания: Глубина резания t = 2,5 мм; подача: S= 1,2 мм/об; скорость резания: V = 38 м/мин ; число оборотов шпинделя: n = 150 об/мин; время на подвод зенкера - 0,12 мин;

Основное (машинное) время по формуле (3.17):

Принимаем: l = 155 мм; l₂ = 3 мм

мин

Время на отвод зенкера - 0,12 мин

Переход 4. Расточить фаску 3´45 на Æ80

Время на поворот головки суппорта- 0,07 мин.

Время на подвод резца - 0,12 мин

Режимы резания: Глубина переменная, максимально t = 3 мм;

Подача: S= 1,2 мм/об; Скорость резания: V =100 м/мин. ; n = 400 об/мин

Основное (машинное) время, определяем по формуле (3.16), приняв l = 3 мм:

 мин.

Время на отвод резца в исходное положение - 0,12 мин

Переход 5.Проточить фаску 3´45 на Æ170

Используем резец тот же, что и на предыдущем переходе.

Время на подвод резца - 0,12 мин

Режимы резания: Глубина переменная, максимально t = 3 мм;

Подача: S= 1,2 мм/об; Скорость резания: V =90 м/мин. ; n = 170 об/мин

Основное (машинное) время, определяем по формуле (3.16), приняв l = 3 мм:

 мин.

Время на отвод резца в исходное положение - 0,12 мин

Определение, штучного, подготовительно - заключительного и штучно-калькуляционного времени на операцию.

Вспомогательное и основное машинное время определены при нормировании переходов:

Т_о = 0,3+0,36+0,15+0,78+0,89+0,006+0,014 =2,5 мин.

T_всп=4,2+0,12+0,12+0,12+0,12+0,07+0,12+0,12+0,07+0,12+0,07+0,12+0,12+0,12+ +0,12=7,05 мин.

Штучное время определяем по формуле:

Т_шт= Т_о +T_всп(1+ х/100) = 2,5+7,05(1+1,1/100) = 9,62 мин.

Число деталей в партии n = 17

Согласно [34, т. 1, с. 604]единая норма подготовительно-заключительного времени для станков с ЧПУ - Т_п.з.= 12 мин

Штучно-калькуляционное время определяем по формуле:

, мин.,(3.18)

где n - число деталей в партии.

Подставляем значения:

 мин

Аналогично проводим расчет основного времени для остальных операций с использованием [27], результаты заносим в таблицу 3.4.

Определение, штучного, подготовительно - заключительного и штучно-калькуляционного времени на технологический процесс изготовления детали.

Таблица 3.4 - Определение, штучного, подготовительно - заключительного и штучно-калькуляционного времени на технологический процесс изготовления детали

Технологические переходы	Элементы нормирования
	l мм	S, мм/об	nф, об/мин	ТО  мин	Твсп		Тшт  мин	Тпз  мин	Тшт-кал
Подрезать торец Æ170 до размера по ширине 147,5+2	63,5	1,2	170	0,3	0,24
Подрезать торец Æ312 до размера по ширине 122,5+2	1,2	100	0,36	0,24
Проточить Æ170 на длине L=12,5	12,5	1,2	170	0,15	0,31
Зенкеровать отв. Æ80 под протягивание в два прохода	163,9 161,4	1,4 1,2	150 150	0,78 0,89	0,74
Расточить фаску 3´45 на Æ80	3	1,2	400	0,006	0,31
Проточить фаску 3´45 на Æ170	3	1,2	170	0,014	0,24
По операции 010				2,5	7,05		9,62	12	10,33
Протянуть Æ80Н7 под шлифование	1,0	-	-	1,19	3,2
По операции 015							4,42	24	5,83
Протянуть шпоночный паз 22	5,4	-	-	0,4	3,2
По операции 020							3,63	24	5,04
Подрезать торец Æ170, выдерживая размер L=140	63,5	1,2	170	0,3	0,24
Подрезать торец Æ312, выдерживая размер L=115	75	1,2	100	0,36	0,24
Проточить Æ170 на длине L=12,5	12,5	1,2	170	0,15	0,31
Точить Æ312 предварительно в два прохода	115	1,0	100	2,44	0,24
Проточить два паза шириной В=16 предварительно	25	1,5	100	0,37	0,56
Точить три радиуса R25 правых предварительно	3	1,0	170	0,05	0,9
Точить три радиуса R25 левых предварительно	3	1,0	170	0,05	0,9
По операции 025				3,57	3,62		7,23	12	7,93
Технологические переходы	Элементы нормирования
	l мм	S, мм/об	nф, об/мин	ТО  мин	Твсп	Тшт  мин		Тпз  мин	Тшт-кал
Точить Æ 312h11 окончательно	115	0,3	250	1,68	0,24
Точить три радиуса R25 левых окончательно	3	0,3	250	0,2	0,9
Проточить два паза шириной В=18 за два прохода окончательно	25	0,3	100	1,11	0,56
Расточить фаску 3´45 на Æ80	3	0,3	400	0,02	0,31
Проточить фаску 3´45 на Æ170	3	0,3	170	0,04	0,24
По операции 030				3,25	3,15	6,43		12	7,13
Фрезеровать 24 зуба одновременно на трех венцах	-	1,2	50	32,8	4,5	37,35		14	38,17
Шлифовать отверстие Æ80Н7 окончательно	0,3	0,005	350	20,1	4,3	24,61		16	25,5
Всего						93,29		114	99,93

Заполняется маршрутная карта ГОСТ 3.1118-82 (см Приложение 3)

.4 Расчет и проектирование протяжки

Припуск начального диаметра отверстия после растачивания с полем допуска Н11 необходимо взять 0,7мм. [25] Увеличение на зуб на сторону берем S_Z = 0,03 для обработки стали 45. В промежутках режущих зубьев необходимо сделать несколько (2 - 4) зачищающих зубьев с постоянно убывающим подъёмом на зуб. Приняв Z = 3 распределяю подъём на зуб следующим образом:  мм; мм; мм. [41].

Площадь сечения стружечной канавки

, мм², (3.19)

где k - коэффициент заполнения канавки, k = 3мм;

F_с - площадь сечения среза металла, снимаемого одним зубом, мм²;

F_с = , мм², (3.20)

F_с = мм².

 мм².

Для ближайшего большего значения  мм², по рекомендациям справочника [41] устанавливаем следующее: форма стружечной канавки - прямолинейная; шаг протяжки t = 10 мм; глубина канавки h = 3,6 мм; длина задней поверхности b = 4,0 мм; радиус закругления канавки r = 2,0 мм.

По рекомендациям [21] шаг калибрующих зубьев круглых протяжек берем равным 0,6-0,8 шага режущих зубьев,.

, мм, (3.21)

= 8 мм.

Шаг режущих зубьев выбираю переменным. Беру изменение шага равным ± 0,2 мм. Фаска на калибрующих зубьях возрастает от первого зуба к последнему с 0,2 до 0,6 мм. [41]

Геометрические элементы лезвия режущих и калибрующих зубьев принимаю: g = 15°; a = 3°30¢; a_k=1°.

Выбираю число стружко разделительных канавок:

Количество канавок n = 36, глубина h_k = 0,7 - 0,8мм; ширина m = 1,0 - 1,2мм; радиус r = 0,3 - 0,4мм. Предельное отклонение передних углов всех зубьев равно ±2°, задних углов режущих зубьев ± 30¢, задних углов калибрующих зубьев ± 15¢.

Максимальное число одновременно работающих зубьев

 

^, (3.22)

 

Рассчитываю диаметры режущих зубьев.

Диаметр первого зуба является равным диаметру передней направляющей части:

, мм, (3.23)

мм.

Диаметр каждого последующего зуба возрастает на 2S_Z. На крайних трех зачищающих зубьях (предшествующих калибрующим зубьям) подъём на зуб равномерно уменьшаем по данным пункта 2:  мм; мм; мм. [41].

Диаметр калибрующих зубьев

 (3.24)

Результаты сводим в таблицу 3.12.

Таблица 3.5 - Диаметры зубьев протяжки

№ зуба	Диаметр, мм	№ Зуба	Диаметр, мм
1	79,3	16	80,025
2	79,36	17
3	79,42	18
4	79,48	19
5	79,54	20
№ зуба	Диаметр, мм	№ Зуба	Диаметр, мм
6	79,6	21	80,025
7	79,66
8	79,72
9	79,78
10	79,84
11	79,9
12	79,96
13	79,99
14	80,01
15	80,02

Число режущих зубьев:

 (3.25)

Проверяю число режущих зубьев и беру Z_p = 12

Число калибрующих зубьев Z_К цилиндрической протяжки для отверстия 11-го квалитета принимаю Z_К = 6.

Расчет длины протяжки от торца хвостовика до первого зуба

, мм, (3.26)

где l_В - длина входа хвостовика в патрон, мм; l_В=120мм;

l_З - зазор между патронам и стенкой опорной плиты станка, равных 5…20мм; принимаю l_З=15мм;

l_С - толщина стенки опорной плиты протяжного станка, мм; принимаю l_С=65мм;

l_П - высота выступающей части планшайбы, мм; принимаю l_П=30мм;

l_Н - длина передней направляющей (с учетом зазора D), мм; принимаю l_Н=112мм.

мм.

Проверяем длину протяжки учитывая длину протягиваемой заготовки

l₀ >  , мм, (3.27)

мм.

Принимаю l₀ = 342мм.

Конструктивные размеры хвостовой части протяжки. По ГОСТ 4044-78, [41] выбираю хвостовик типа 2 без предохранения от вращения с наклонной опорной поверхностью. d₁=70e8 мм; d₂=53c11мм; d₄=70-1=69мм; c=1,5мм; l₁=210мм; l₂=40мм; l₃=40мм; l₄=25мм; r₁=0,6мм; r₂=4,0мм; a=30°.

Диаметр передней направляющей d₅ выбираем равным диаметру предварительного отверстия заготовки с предельным отклонением по е8: d₅ = 79,3 e8 мм. [41]

Длину переходного конуса выбираю l_К= 12мм; длину передней направляющей до первого зуба

,мм, (3.28)

 мм.

Полная длина хвостовика:

,мм, (3.29)

l_D= 210+12+137= 342 мм.

Расчет общей длины протяжки

 , мм,(3.30)

где мм;

 - длина режущих зубьев;

- длина зачищающих зубьев;

 - длина калибрующих зубьев;

 - длина задней направляющей (берется по диаметру задней направляющей D_и ).

Длина режущих зубьев

, мм, (3.31)

 мм.

Длина зачищающих зубьев

, мм, (3.32)

 мм.

Длина калибрующих зубьев

, мм, (3.33)

 мм.

 мм.

Выбираю .

Максимально допустимая главная составляющая силы резания, [41, с. 126]

, Н, (3.34)

где С_р - коэффициент для обработки стали 45 круглой протяжкой, С_р =7000 МПа, показатель степени х = 0,85;

поправочные коэффициенты на измененные условия резания:

, для g = 15⁰; [41, с 126]

, при условии применения смазочно-охлаждающей жидкости;

, для зубьев протяжки со стружко разделительными канавками.

Обработку детали нужно производить на горизонтально - протяжном станке 7Б55 с номинальным усилием протягивания 100 тонн; [34, т. 1].

Проверка конструкции протяжки на прочность, расчет конструкции на разрыв во впадине первого зуба [41, с. 127]

 , МПа, (3.35)

где F - площадь опасного сечения во впадине первого зуба;

 - допустимое напряжение для материала протяжки;

принимаю МПа.

 , мм²,  (3.36)

 мм².

Напряжение в опасном сечении не превышает допустимого значения.

Рассчитываю конструкцию на разрыв для сечения хвостовика

, мм², (3.37)

Напряжение в опасном сечении не превышает допустимого значения.

Рассчитываем хвостовик на смятие

Опорная площадь замка

 , мм², (3.38)

 мм².

Напряжение смятия по формуле (3.64.)

 кгс/мм² =122,5 МПа.

Расчетное напряжение смятия не выходит за рамки допустимого значения. Для выбранных условий работы режущую часть протяжки следует изготавливать из стали Р6М5, а хвостовик из стали 40Х.

На основе технических требований выполняется рабочий чертеж протяжки.

4. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации агрегата

В цехе, где расположен агрегат продольной резки, производятся следующие виды работ: непрерывная термическая обработка холодного проката, нанесение на поверхность металла химического покрытия, механическая резка холодного проката, перемещение грузов кранами, работы с применением немеханизированного труда, использование электродуговой сварки и газовой резки металла. При упаковке готовой продукции применяется немеханизированный ручной труд.

В цехе присутствуют следующие опасные и вредные факторы:

)        Физические : перемещающиеся в пространстве машины и механизмы; устройства предназначенные для перемещения грузов; незащищенные элементы внутрицехового оборудования. Электрический ток; повышенная температура в близи оборудования. Повышенная температура воздуха зоны непрерывных печей. Высокая влажность, шум, вибрации, ультразвук.

2)      Химические: пары, газы, кислоты, щелочи.

)        Психофизиологические: физические статические и динамические перегрузки у работников занятых ручным немеханизированным трудом; умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов слуха, органов зрения.

.2 Меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда при эксплуатации агрегата

Производственное помещение, где расположен агрегат продольной резки - это многопролётный корпус ПХЛ, площадью - 182000м³.

Расположение производственного оборудования является безопасным для его эксплуатации и ремонта. Конструкция непрерывных линий и вспомогательных агрегатов обеспечивает доступ персонала для обслуживания при эксплуатации и безопасной замены валков, роликов. Непрерывные линии и вспомогательные агрегаты механизированы и автоматизированы. Рабочие места, их оборудование и оснащение применяемые в соответствии с характером работы, обеспечивает безопасность, охрану здоровья и работоспособность работающих.

Механизмы управления при обслуживании не совместимых операций сблокированы так, что исключена возможность создания аварийных ситуаций. На рабочих местах инструменты хранятся в отведенных для этого местах или в специальных инструментальных шкафах. Инструменты и приспособления, используемые для обслуживания оборудования, технически исправны и соответствуют требованиям безопасности.

Цех имеет класс В-1а по взрывоопасности. В помещении применяется ток постоянный, переменный, а также токи высокой частоты. Здание цеха имеет токопроводящие полы, поэтому относится к особо опасному помещению.

Рабочие цеха получают в установленные сроки с определенным сроком службы: костюм х/б, каску защитную, ботинки кожаные, куртку на утепленной подкладке, рукавицы комбинированные, очки защитные, респиратор.

Большое внимание в цехе уделяется проведению мероприятий информативного характера:

Требования ИОТ доводятся до сведения работников под роспись работника и лица проводившего инструктаж в журнале регистрации инструктажей или наряде- допуске. Внеплановые инструктажи проводятся при изменении или вводе в действие новой ИОТ.

Устраивающийся персонал проходит инструктаж и обучение на рабочих местах. До получения допуска, обучающийся не имеет право самостоятельно выполнять какие-либо работы.

для его перевода на другую работу, а в случае его несогласия - для увольнения в соответствии с действующим законодательством.

Периодичность проверки знаний для рабочих - один раз в год. Итоговая оценка квалификационной комиссии является необходимым условием допуска к самостоятельной работе. При получении неудовлетворительной оценки, комиссией устанавливается новый срок обучения (не более месяца) и дата повторной проверки знаний. При получении неудовлетворительной оценки при повторной проверке знаний квалификационной комиссией делается вывод о его непригодности к выполнению обязанностей по данному рабочему месту и служит основанием быть проведена внеочередная проверка знаний.

Периодичность проверки знаний ИТР по технике безопасности один раз в три года.

Режим труда и отдыха определен правилами внутреннего трудового распорядка и графиками сменности № 1 и № 3.

В цехе имеется все необходимое для соблюдения личной гигиены, в частности 2 туалета (женский и мужской), оборудованных умывальниками.

.3 Расчет защитного заземления тележки

Расчёт заземления проводим для производственного помещения, где располагается тележка. Методику расчёта принимаем по [ 12,с. 60]. Исходные данные для расчёта: длина производственного здания L_г = 70 м

1) Определяем норму сопротивления заземления.

Максимальное сопротивление защитного заземления исходя из таблици 6.3 [12, с. 59-60] не должно превышать R_з = R_н = 4 Ом

) Рассчитываем удельное сопротивление грунта, в котором будут размещены электроды заземления, используя данные таблиц 6.4 и 6.5 [12, с. 60-61]

 (4.1)