Опорно - поворотный стол

1. Проектирование поворотной части 1. Определение параметров рольганга Согласно 2, с.226 принимаем следующие параметры рольганга - диаметр ролика Dр42 мм принимаем mдmсmг50 кг - шаг роликов tp200 мм при этом 3tp lг 4tp, где lг длина стола спутника, для ИР500МФ4 lг800 мм, при этом количество роликов , нагрузка на один ролик будет составлять 13 от веса груза - число грузов, одновременно находящихся на конвейере, z01 согласно принципу работы поворотного

стола. Значение длины ролика принимаем конструктивно lр640мм. 2. Расчт необходимой мощности привода, выбор электродвигателя и редуктора Требуемую мощность двигателя можем определить по формуле , 3.1 где F сопротивление движению груза по рольгангу, Н vк скорость движения груза по конвейеру согласно расчту по производительности vк0,25 мс 0 общий

КПД устройств, передающих движение от электродвигателя к роликам, предварительно принимаем 00,75. Величину сопротивления движению груза по рольгангу можем определить по формуле 2, с.228 , 3.2 где mг масса одного груза суммарная масса одного стола спутника, детали и технологической оснастки ускорение свободного падения, z0 число грузов, одновременно находящихся на конвейере, z01 - коэффициент трения качения груза по роликам коэффициент трения в цапфе ролика в подшипнике, dп диаметр цапфы ролика

внутренний диаметр подшипника, для подшипника 1000903 - диаметр ролика масса ролика, предварительно принимаем z количество роликов Подставляя данные значения в формулу 3.2, получим Подставляя это значение в формулу 3.1, получим В качестве привода применяем червячный мотор редуктор АООТ Завод Редуктор МРЧ25Р с электронным вариатором. Его параметры - передаточное отношение редуктора диапазон регулирования при этом - наибольший крутящий

момент на выходном валу - мощность - частота вращения вала электродвигателя . Определим необходимый крутящий момент на выходном валу мотор редуктора. При передаточном отношении цепной передачи , 3.3 где - КПД цепной передачи, 3, с.5 - частота вращения ролика 3.4 Таким образом Сравнивая это значение с наибольшим крутящим моментом на выходном валу, приходим к выводу,

что мотор редуктор обеспечивает необходимый крутящий момент. 3. Расчт и конструирование цепной передачи привода рольганга поворотной части Требуется спроектировать цепную передачу со следующими параметрами - передаточное отношение - крутящий момент, передаваемый передачей - частота вращения приводного вала передачи . Согласно 4, с. 413 выбираем цепь ПР-8-460 ГОСТ13568-75.

Определим параметры звздочек. Делительный диаметр звздочек 3, с. 148 , 3.5 где t шаг цепи количество зубьев звздочки Диаметр окружности выступов звздочек 3, с. 148 , 3.6 3-курсовое проектирование деталей машин где - диаметр ролика цепи Подставляя в 3.6 значения, получим . Диаметр окружности впадин звздочек 4, с. 3.7 Наибольший диаметр обода можем определить по формуле 4, с.

418 , 3.8 где h высота цепи Проведм проверочный расчт цепи на прочность. Условие прочности имеет следующий вид 3, с.151 , 3.9 где s действительный коэффициент запаса Q разрушающая нагрузка, 4, c. 413 - окружная сила на звздочке 3.10 - динамический коэффициент центробежная сила , 3.11 где q погонная масса цепи, для цепи ПР-8-460 ГОСТ13568-75 - сила от провисания цепи 3.12 где - коэффициент, учитывающий положение цепной передачи

в пространстве, цепь расположена горизонтально а1 межосевое расстояние роликов данными значениями учитывается наихудший случай - нормативный коэффициент запаса Подставляя данные значения в 3.9, получим . Таким образом, выбранная цепь удовлетворяет условию прочности. Определим число звеньев цепи, соединяющей соседние ролики . 3.13 Определим число звеньев цепи, соединяющей выходной вал мотор редуктора с роликом .

3.14 Для замыкания цепи необходимо, чтобы число звеньев было целым чтным числом. По этой причине принимаем следующие значения чисел звеньев . При этом длина цепей составит . 4. Выбор и проверочный расчт подшипников качения Номинальную долговечность ресурс подшипников можем определить по формуле , 3.15 где - ресурс подшипника, ч - частота вращения одного из колец подшипника,

С динамическая грузоподъемность подшипника, Н Р эквивалентная нагрузка на подшипник, Н m показатель степени, учитывающий вид подшипника, для шарикоподшипников . В качестве опор роликов выбираем радиальные шарикоподшипники 1000903 ГОСТ8338-75 , для промежуточных роковых опор выбираем радиальные шарикоподшипники 80201 ГОСТ7242-70 . Проверим выбранные подшипники по ресурсу.

Для определения эквивалентной нагрузки на подшипник ролика составим расчтную схему. Расчтная схема для определения радиальной нагрузки на подшипники Рис. 3.1 Пренебрегая неравномерностью распределения веса груза G по подшипникам предполагаем, что вес груза действует точно по центру ролика и радиальными усилиями, обусловленными работой цепной передачи, для определения радиальных нагрузок на подшипники можем воспользоваться

формулой , 3.16 где - коэффициент, учитывающий то, что груз находится как минимум на трх роликах Пренебрегая неточностью изготовления деталей ролика и их сборки, осевое усилие на подшипники . Согласно 3, c. 212 , 3.17 где - коэффициент, учитывающий вариант установки подшипника при вращении наружного кольца коэффициент, учитывающий условия работы подшипника температурный коэффициент . Таким образом Подставляя это значение в 3.15, получим - для шарикоподшипников роликов - для шарикоподшипников

промежуточных роликовых опор . При этом считаем, что на шарикоподшипники промежуточных роликовых опор действует такая же нагрузка, что и на шарикоподшипники роликов. Данные значения ресурса работы подшипников нас удовлетворяют, оставляем выбранные марки подшипников неизменными. 3.1.5. Проверочный расчт осей роликов на прочность Работоспособность осей будет обеспечена при соблюдении условия прочности для рассматриваемого i-го опасного

сечения 3.18 где - действительные напряжения изгиба, Нмм2 - действительные напряжения среза, Нмм2 - допускаемые напряжения, которые можем определить по формуле , 3.19 где - предел текучести материала, для стали 45 s коэффициент запаса, 4, с.105. Составим расчтную схему для определения действующих напряжений. Расчтная схема оси Рис 3.2 Опасными являются два сечения оси m-m и n-n.

Проверим эти сечения на прочность. Величину действительных напряжений изгиба можем определить по формуле , 3.20 где li di соответственно расстояние от точки приложения силы до рассматриваемого сечения и диаметр оси в рассматриваемом сечении. Величину действительных напряжений среза можем определить по формуле . 3.21 Рассмотрим сечение n-n. Для этого сечения . Согласно 3.203.21 получим Рассмотрим сечение m-m. Для этого сечения .

Согласно 3.203.21 получим Определим значения - для сечения n-n - для сечения m-m . Таким образом, согласно условию прочности 3.18 получаем - для сечения n-n - для сечения m-m . Условие прочности выполняется для обоих сечений, по этой причине оставляем размеры оси неизменными. 3.1.6. Расчт и выбор пружины упорного устройства Выбор пружины произведн с помощью встроенной функции расчта пружин САПР КОМПАС График 5.5 . Результаты расчта сведены в табл.3.1.

Таблица 3.1 Расчетные данные по пружине сжатия N279 ГОСТ 13770 86 ПАРАМЕТРОБОЗНАЧЕНИЕВЕЛИЧИНА Наружный диаметрD1 мм16.000 Внутренний диаметрD2 мм13.200 Диаметр проволокиd мм1.400 Рабочий ходh мм24.773 Усилие предварительной деформацииF1 H30.000 Рабочее усилиеF2 H60.000 Усилие максимальной деформации

F3 H71.000 Шагt мм7.265 Число рабочих витковn10.000 Полное число витковn111.000 Критическая скорость сжатия пружиныVkмс4.940 Длина пружины в свободном состоянииL0 мм74.029 Длина пружины при предварительной деформацииL1 мм49.256 Длина пружины при рабочей деформацииL2 мм24.483 Длина пружины при максимальной деформацииL3 мм15.400 Максимальное касательное напряжение пружины3 МПа1200.258

Жесткость одного виткаC1 Hмм12.110 Наибольший прогиб одного виткаs1 мм5.865 Жесткость пружины C Hмм1.211 Масса пружиныM кг0.00664 3.1.7. Расчт массы поворотной части В данном разделе требуется произвести расчт массы поворотной части с целью дальнейшего расчта привода поворота. Величину массы поворотной части можем найти по формуле , 3.22 где - масса поворотной части, кг - коэффициент, учитывающий неучтнные при расчте массы сварные

швы, крепжные изделия, электропроводку, вспомогательное и управляющее электрооборудование, расположенные на поворотной части масса металлоконструкций, кг - масса ролика, кг - масса промежуточных роликовых опор, кг - масса мотор - редуктора, кг - масса цепи, кг - масса упорного устройства, кг. Массу металлоконструкций можем определить по формуле , 3.23 где - масса поворотной платформы, кг - масса роликовой стойки, кг - масса защитного кожуха цепи,

кг. Масса поворотной платформы , 3.24 где - масса кольцевого швеллера - плотность стали соответственно площади горизонтальных и вертикальных элементов, а также площадь рбер жсткости кольцевого швеллера, мм2 - высота вертикального элемента, мм - толщина стального листа, мм. Здесь и далее значения высот, длин, толщин и площадей определены с помощью встроенной функции САПР КОМПАС График 5.5 согласно чертежу соответственно погонная масса кгм и суммарная длина швеллера 1

. Таким образом, согласно 3.24 Масса роликовой стойки 3.25 где - площади соответственно вертикального элемента стойки, основания, рбер жсткости малого и большого. Масса защитного кожуха цепи , 3.26 где - соответственно площадь поперечного сечения мм2 и длина кожуха мм. Подставляя значения в 3.23, получим . Массу ролика можем определить по формуле , 3.27 где - масса основной трубы 3.28 - масса вставки 3.29 - масса упорного обода 3.30 - масса подшипника

подшипник 1000903 ГОСТ8338-75 - масса оси ролика 3.31 В формулах 3.28 3.31 и последующих - соответственно площадь поперечного сечения, длина и толщина деталей или элементов например, ступеней оси. Подставляя значения в 3.27, получим . Массу промежуточной роликовой опоры можем определить по формуле , 3.32 где - масса швеллера 2 , 3.33 - погонная масса швеллера масса стойки промежуточной роликовой опоры 3.34

где - масса соответственно ребра жсткости, основания, вертикального элемента и втулки, кг масса оси ролика промежуточной роликовой опоры 3.35 - масса подшипника промежуточной роликовой опоры подшипник 80201 ГОСТ7242-70 - масса обода . 3.36 Подставляя эти значения в 3.32, получим . Масса мотор - редуктора . Массу приводных роликовых цепей можем определить по формуле , 3.37 где - масса 1-го метра цепи длина одной цепи, м.

Массу упорного устройства можем определить по формуле , 3.38 где - масса направляющих 3.39 - масса упора 3.40 - масса электромагнита, работающего на опускание упора Подставляя значения в 3.38, получим . Подставляя полученные значения в формулу 3.22, получим . 3.2. Проектирование неповоротной части 3.2.1. Расчт необходимой мощности привода, выбор электродвигателя и редуктора Требуемую мощность электродвигателя можем определить по формуле ,

3.41 где - момент, необходимый для вращения поворотной части требуемая частота вращения поворотной части, согласно проверочному расчту поворотного стола по производительности - общий КПД привода, предварительно принимаем 00,75. Определим величину момента, необходимого для вращения поворотной части , 3.42 где - статический момент момент сил инерции . Значение статического момента можем определить по формуле ,

3.43 где - масса груза масса поворотной части коэффициент трения в шарикоподшипнике коэффициент трения качения поворотной части по опорным роликам внутренний диаметр подшипников, установленных в опорных роликах наружный диаметр роликов наружный диаметр поворотной части Таким образом, получим . Значение момента сил инерции можем определить по формуле 3.44 где - время пуска торможения, принимаем . Таким образом Согласно 3.41 получим .

Для выбора привода определим частоту вращения приводного опорного ролика и требуемый момент, подводимый к нему 3.45 Согласно рассчитанным параметрам выбираем в качестве привода мотор редуктор червячный МРЧ63 АООТ Завод Редуктор . Параметры мотор редуктора - передаточное отношение - частота вращения вала электродвигателя - частота вращения выходного вала - момент на выходном валу - КПД . 3.2.2. Расчт и конструирование цепной передачи

Требуется спроектировать цепную передачу со следующими параметрами - передаточное отношение - крутящий момент, передаваемый передачей - частота вращения приводного вала передачи . Согласно 4, с. 413 выбираем цепь ПР-19,05-3180 ГОСТ13568-75. Определим параметры звздочек. Делительный диаметр звздочек 3, с. 148 , 3.46 где t шаг цепи количество зубьев звздочки

Диаметр окружности выступов звздочек 3, с. 148 , 3.47 где - диаметр ролика цепи Подставляя в 3.47 значения, получим . Диаметр окружности впадин звздочек 4, с. 418 3.48 Наибольший диаметр обода можем определить по формуле 4, с. 418 , 3.49 где h высота цепи Проведм проверочный расчт цепи на прочность. Условие прочности имеет следующий вид 3, с.151 , 3.50 где s действительный коэффициент запаса

Q разрушающая нагрузка, 4, c. 413 - окружная сила на звздочке 3.51 - динамический коэффициент центробежная сила , 3.52 где q погонная масса цепи, для цепи ПР-19,05-3180 ГОСТ13568-75 - сила от провисания цепи , 3.53 где - коэффициент, учитывающий положение цепной передачи в пространстве, цепь расположена горизонтально ацп межосевое расстояние роликов нормативный коэффициент запаса Подставляя данные значения в 3.50, получим .

Таким образом, выбранная цепь удовлетворяет условию прочности. Определим число звеньев цепи, соединяющей соседние ролики . 3.54 Для замыкания цепи необходимо, чтобы число звеньев было целым чтным числом. По этой причине принимаем следующее значение числа звеньев . При этом длина цепей составит . 3.2.3. Проверочный расчт подшипников качения

В качестве опор роликов неповоротной части используются радиальные шарикоподшипники 104 ГОСТ8338-75. Проверочный расчт этих подшипников проведн с помощью программы, предоставленной кафедрой Детали машин , результаты расчта представлены ниже. При расчте использовалось следующее значение радиальной реакции опоры 3.55 где - количество опорных роликов количество подшипников в одном опорном ролике

Проверочный расчт подшипников неприводных опорных роликов ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ ТРЕБУЕМЫЙ РЕСУРС 30000 ч КОЭФФИЦИЕНТ БЕЗОПАСНОСТИ 1.30 РЕЖИМ НАГРУЖЕНИЯ средний нормальный по ГОСТ 21354-87 КОЭФФ.ПЕРЕГР.2.00 ОПОРЫ ВАЛА плавающие относительно нагрузки вращается наружное кольцо подшипника ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ ВАЛА 22.5 об.мин. ВНЕШНЯЯ

ОСЕВАЯ СИЛА 0 Н Опора 1 2 Подшипник 104 104 Радиальная реакция, Н 392 392 Максимальная осевая реакция, Н 0 0 Статическая грузоподъемность, Н 4500 4500 Эквивалентная статическая нагрузка, Н 784 784 Ресурс при вероятности безотказной работы 0.9, ч 9 9 Вероятность безотказной работы при заданном ресурсе 0.9995 0.9995

Проверочный расчт подшипников приводных опорных роликов ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ ТРЕБУЕМЫЙ РЕСУРС 30000 ч КОЭФФИЦИЕНТ БЕЗОПАСНОСТИ 1.30 РЕЖИМ НАГРУЖЕНИЯ средний нормальный по ГОСТ 21354-87 КОЭФФ.ПЕРЕГР.2.00 ОПОРЫ ВАЛА плавающие относительно нагрузки вращается внутреннее кольцо подшипника ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ ВАЛА 22.5 об.мин. ВНЕШНЯЯ

ОСЕВАЯ СИЛА 0 Н Опора 1 2 Подшипник 104 104 Радиальная реакция, Н 392 392 Максимальная осевая реакция, Н 0 0 Статическая грузоподъемность, Н 4500 4500 Эквивалентная статическая нагрузка, Н 784 784 Ресурс при вероятности безотказной работы 0.9, ч 9 9 Вероятность безотказной работы при заданном ресурсе 0.9995 0.9995 3.3.

Проектирование системы управления В данной части требуется спроектировать систему управления поворотным столом. Объектами управления в данном механизме являются - двигатель рольганга привода роликов 4АА50А2У3 асинхронный трехфазный с короткозамкнутым ротором - двигатель привода поворота поворотной части двигатель поворота ПЧ 4АА50А2У3 - асинхронный трехфазный с короткозамкнутым ротором - электромагнит опускания упора переменного тока 220В 50Гц. Система управления состоит из 1. источника питания переменное напряжение

однофазное 220В 50Гц трхфазное 380В 50Гц 2. преобразователь напряжения выходное напряжение 24В 3. датчики - индуктивные щелевого типа ПИЩ6 питание 24В дифференциал хода 2мм ток нагрузки 0,033 А - оптический ДОБЩ16 питание 24В ток нагрузки 0,2 А гестерезис срабатывания не более 5мм диапазон реагирования 010м - конечный выключатель ВПК 660 В 10А 440В 10А. 4. логическое устройство программируемый контроллер

СМ1820М. ПКМ2 количество входных дискретных сигналов 26 выходных дискретных сигналов 16 питание однофазное 220В 50Гц возможность связи с верхним уровнем 5. усилители мощности, в качестве которых используются электронные вариаторы поставляются вместе с применяемыми мотор редукторами, позволяющие осуществлять управление электродвигателями по управляющим дискретным сигналам контроллера, бесступенчатое регулирование скорости, осуществлять разгон и торможение за 0,1999с 6. контактор, подающий по сигналу контроллера напряжение

на обмотку электромагнита 7. предохранительные устройства автоматические выключатели. Схема расположения датчиков Рис. 3.1 Рассмотрим функционирование системы управления при загрузке-разгрузке ГПМ, находящегося слева от роликового конвейера по ходу движения груза. Исходное состояние поворотная часть находится в среднем положении, рольганг поворотного стола не включн, упор поднят напряжение на электромагнит не податся.

При подходе по впереди стоящему роликовому конвейеру груза к поворотному столу ЭВМ ВУ вырабатывает сигнал Начало цикла НЦ, который поступает по проводной линии связи на контроллер поворотного стола ПС, запускается двигатель рольганга М1 и податся управляющее напряжение на обмотку контактора. При этом происходит замыкание контактов контактора, что приводит к подаче силового напряжения на обмотку

электромагнита ЭМ. Шток ЭМ втягивается и упор опускается появляется сигнал S8. По рольгангу поворотной части ПЧ ПС, который становится как бы частью роликового конвейера, движутся грузы. Датчик наличия груза в начале рольганга ПЧ S2, при попадании груза в его рабочую зону груз при этом перекрывает луч, создаваемый излучателем, подат сигнал на контроллер. При выходе груза из рабочей зоны датчика сигнал на контроллер не податся.

Контроллер производит подсчт поступающих сигналов с датчика S2 и при достижении определнного их количества рS2 поднимается упор. Число р определяется в зависимости от того, обработку какой операции производит ГПМ, обслуживаемый данным ПС. Далее при исчезновении сигнала S2 и появлении сигнала S1 включается торможение рольганга и включается привод поворота

ПЧ при наличии сигналов S8,S5,S3. Происходит поворот ПЧ. При появлении сигнала S6 включается торможение двигателя поворота ПЧ встроенная функция мотор - редуктора. При появлении сигналов S5 и S7 двигатель полностью останавливается. При наличии сигналов S5,S7, а также сигнала разрешение включения рольганга

ВР с ВУ происходит загрузка ГПМ на пониженной скорости движения груза, согласованной со скоростью движения примной позиции ГПМ неизвестна из-за отсутствия данных по ГПМ. Далее происходит смена примной позиции ГПМ. По сигналу ВР происходит включение рольганга ПЧ и стол спутник с обработанной заготовкой поступает на ПС разгрузка ГПМ. Алгоритм работы при этом аналогичен алгоритму загрузки

ГПМ. Далее происходит поворот ПЧ в среднее положение, опускание упора, и включение рольганга для перемещения груза на стоящий далее рольганг алгоритм работы см. ниже.