Комплексный дипломный проект Проект участка по производству технологических приспособлений для электромеханического восстановления и укрепления поверхностного слоя деталей машин. Плоские поверхности.

РЕФЕРАТ

Куцак  Р.С. Комплексний дипломний проект:

“Проект дiльницi по виробництву технологiчноi оснастки для електромеханичного вiдновлення i змiцнення деталей машин”

Дипломний проект. ХГТУ. 5С. 1999

Пояснювальна записка: 119 стр.; Додаток     стр.; Креслення 10 аркушiв формату А1.

В проектi розроблена конструкцiя iнструменту для электромеханичноi обробки плоских поверхнь деталей машин на вертикально-фрезерувальному верстатi. Запропанован бiльш досконалий спосiб отримання заготiвки, що дозволяе пiдвищiти коэффiцiент використання металу. Ряд операцiй виконуется на бiльш продуктивному обладнаннi у порiвняннi з базовим технологiчним процесом. Спроектована оригiнальна протяжка. Розроблено оригiнальний заточний пристрiй.

        Запропанованi в проектi технологiчнi, кострукторськi i органiзацiйнi рiшення дозволили отримати економiчний ефект у розмiрi 20562 гр.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В условиях все возрастающей напряженности работы машин, связанной с увеличением мощности, скорости, давления, а также с повышенными требованиями к точности их работы, вопросы надежности приобретают исключительно большое значение. На ремонт и восстановление работоспособности машин затрачиваются огромные ресурсы . Это во многом объясняется низкой прочностью поверхностного слоя сопрягаемых деталей машин, который составляет всего долю процента от всей массы деталей. Следовательно, для повышения долговечности машин решающее значение имеет упрочнение трущихся поверхностей деталей в процессе их изготовления и ремонта. Электромеханическая обработка (ЭМО), основана на термическом и силовом воздействии, она существенно изменяет физико-механические показатели поверхностного слоя деталей и позволяет резко повысить их износостойкость, предел выносливости и другие эксплуатационные характеристики деталей. Процесс ЭМО имеет основные разновидности: электромеханическое сглаживание (ЭМС) и электромеханическую  высадку металла (ЭМВ). Высадка является основной операцией электромеханического способа восстановления деталей, а поэтому  часто под ЭМВ подразумевают сам способ восстановления.

Как правило, ЭМС сопровождается упрочнением поверхностного слоя, поэтому в некоторых случаях его называют электромеханическим упрочнением (ЭМУ), а по существу ЭМУ есть следствие ЭМС.

1. ТЕХНОЛОГЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Назначение детали и анализ технических условий на ее изготовление.

Конструируемая деталь представляет собой деталь типа вилки. В данном условии она является корпусной деталью и служит с одной стороны для  крепления твердосплавного ролика, а с другой стороны – для установки всего инструмента, чрез скалку и хвостовик, в шпинделе вертикально-фрезерного станка.

Вилка имеет две ответственных обработанных по седьмому квалитету поверхности. Это отверстия диаметром Æ30H7, находящиеся в сопряжении со скалкой, и два соосных отверстия диаметром Æ45H7, в которых на двух шариковых радиальных подшипниках  установлена ось, предназначенная для крепления на ней рабочего инструмента в виде твердосплавного ролика.

Шпонка, устанавливаемая в паз B = 8Js9, исключает поворачивание вилки относительно  направляющей скалки.

Перемещение вилки относительно скалки в осевом направлении исключается, в одном направлении затягивается гайка М16 на резьбовом участке направляющей скалки, а в другом – пружиной, которая обеспечивает плавную и безударную работу всего инструмента.

Для избежания перекоса вилки, который может привести к поломке инструмента, опорные поверхности, под пружину и гайку которыми являются соответственно торец диаметром Æ85/Æ50 и паз  шириной B = 46 мм, обрабатываются по 12-му квалитету. По такому же классу точности обрабатывается и шейка Æ50h12, чернота и неровности, на которой могут привести к заклиниванию пружины.

Для  предотвращения засорения пылью и другими  мелкими частицами  подшипники закрываются  с двух сторон стаканами и крышками, в которых устанавливают щелевые уплотнения.

Опорные  поверхности под крышки обрабатываются в размер L = 90мм. Для крепления крышек к вилке, предназначены шесть резьбовых отверстий  с диаметром М6. Для повышения срока службы вилка подвергается оксидированию.

Материал вилки – сталь 45 ГОСТ 1050-74. Получают данную сталь в конвертерах,  мартеновских и электрических печах.

Таблица 1.1

Химический состав стали.

Предельная допустимая концентрация вредных примесей в стали 45 следующая:

S (не более) 0.04% , фосфор (не более) 0.035%

Таблица 1.2

Механические свойства стали 45

Сталь 45 в нормализованном состоянии по сравнению с низкоуглеродистыми сталями имеет более высокую прочность при более низкой пластичности. Хорошо обрабатывается резанием.

1.2. Определение программы запуска и типа производства.

В зависимости от размеров производственной программы, характера производства и выпускаемой продукции, а так же технических и экономических условий осуществления производственного процесса различают три основных типа производства:

-     

-     

-     

Количественной характеристикой  типа производства является коэффициент закрепления операций К_з.о., который представляет собой  отношение числа различных операций, подлежащих выполнению в течении месяца, к числу рабочих мест. Математически эта зависимость выражается следующей формулой:

К_з.о. = О/Р                                (1.2.1)

где  О – число различных операций, шт.

        Р – число рабочих мест, шт.

По таблице типов производств определяем, что выпуск детали массой 2 кг и партией 2000 шт. соответствует среднесерийному производству.

Годовую программу  запуска определяем по формуле:

n_з = n_вып × (1+b/100) шт,                           (1.2.2)

где n_вып = 200 шт. – заданная годовая программа,

        b = 4 – коэффициент технологических потерь.

Подставив известные величины в формулу (1.2.2), получаем:

n_з = 2000×(1+4/100) = 2012

1.3. Анализ технологичности конструкции детали.

Важное место среди требований к технико-экономическим показателям промышленных изделий занимают вопросы технологичности конструкции. Технологичность конструкции детали анализируется с учетом условий ее производства, рассматривая особенности конструкции и требования качества как технологические задачи изготовителя.

Технологичность конструкции – это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособляемость к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работы. Важное место среди требований к технико-экономическим показателям промышленных изделий занимают вопросы технологичности конструкции. Технологичность конструкции детали анализируется с учетом условий ее производства, рассматривая особенности конструкции и требования качества как технологические задачи изготовителя.

По ГОСТ 14.205 – 83 технологичность конструкции – это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособляемость к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

1.3.1. Количественный метод оценки технологичности.

Для количественного метода оценки технологичности конструкции применяют показатели, предусмотренные ГОСТ 14.202 – 73. Произведем расчет по некоторым из этих показателей.

Коэффициент унификации конструктивных элементов детали:

К_ц.э.= Q_у.э./Q_э                                    (1.3.1)

где Q_у.э. = 8 шт. – число унифицированных элементов детали;

     Q_э = 9 шт. – общее число конструктивных элементов.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

К_ц.э. = 8/8 =1

При К_ц.э.> 0.6 деталь считается технологичной.

Деталь считается технологичной по точности, если коэффициент точности обработки К_точ. ³ 0.8. Этот коэффициент определяется по формуле:

К_точ. = 1 – 1/А_ср.                               (1.3.2)

где А_ср. – средний квалитет точности обработки, определяется как:

А_ср. = åА×n_i / ån_i                                      (1.3.3)

где А – квалитет точности обработки;

        n – число размеров соответствующих данному квалитету, шт.

Подставляя известные величины в формулу (1.3.3), получим:

А_ср = (5×4+3×7+1×9+6×7)/15 = 9.5

Подставляя известные величины в формулу (1.3.2), получим:

К_точ. = 1-1/9.5 = 0.9

При коэффициент К_точ > 0.8 деталь считается технологичной.

Определим технологичность по коэффициенту шероховатости, который должен стремиться к нулю:

К_ш = Q_ш.н./ Q_ш.о.                                (1.3.4)

где Q_ш.н. – число поверхностей с необоснованной шероховатостью, шт;

Q_ш.о. – общее число поверхностей подлежащих обработке, шт.

  Так как Q_ш.н. = 0 то К_ш = 0 и следовательно деталь может считаться технологичной.

1.3.2. Качественный метод оценки технологичности.

Качественный метод оценки технологичности  детали основан на практических рекомендациях.

Анализируемая деталь типа вилка имеет простую форму, ограниченную плоскими и цилиндрическими поверхностями. Боковые стороны ушек шейки имеют односторонние утолщения, что снижает расход материала, и путем уменьшения длины рабочего хода снижает время затраченное на обработку детали, что в свою очередь повышает производительность труда.

Ко всем обрабатываемым поверхностям  обеспечен удобный подход режущих инструментов.

Отсутствуют  поверхности с необоснованно высокой точностью обработки. Все неответственные  поверхности обрабатываются по 14-му квалитету. При  обработке ответственных поверхностей соблюдается принцип единства баз, что снижает количество брака.

Проанализировав все вышеперечисленные факторы будем считать деталь – технологичной.

1.4. Технико-экономичесике исследования приемлемых методов получения заготовки.

1.4.1. Выбор и обоснование метода получения заготовки.

Учитывая, что деталь имеет относительно простую форму, невысокие требования к чистоте поверхности, а так же, что тип производства – среднесерийный, принимаем метод получения заготовки – горячая ковка на горячештамповочном прессе в закрытом штампе.

1.4.2. Определение параметров заготовки.

Припуски на обработку и допуски размеров на поковки определяются по ГОСТ 7505 – 89. Из вышеупомянутого источника определяем, что деталь имеет следующие обозначения:

-      ;

-      ;

-      ;

-      ;

-     

В соответствие с этими обозначениями рассчитаем  припуски на обработку и допуски размеров, которые занесем в таблицу (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Припуски и допуски на обработку.

Радиусы закруглений наружный R = 3мм, внутренний r = 9мм. Штамповочные уклоны наружных поверхностей - 7°, внутренних - 10°.

1.4.3. Стоимостной анализ.

Прежде  чем  окончательно  определиться в выборе заготовки, проведем стоимостной анализ двух видов заготовки – квадратный прокат и сечением 95x95 мм и поковка.

Численным критерием данного анализа является  коэффициент  использования материала, который определяется по формуле:

К_и.м. = m_д / m_з                                  (1.4.1)

где m_д – масса детали, кг;

      m_г – масса заготовки, кг;

Массу определяем по формуле:

m=r×V кг,                                (1.4.2)

где r - плотность материала детали, r=7.8 г/см³;

     V – объем детали, см³.

Разбив тело летали на простые геометрические фигуры определим ее объем:

V_д = 30×p×(25²-15²) + 20×p×(42.5²-15²) + 2×0.5×85×58×20 -             2×p×22.5²×20+p×37²×20 = 258051 мм³ = 258см³

Тогда масса детали равна:

m_д = 258×7.8 = 2015г.

Аналогично определяем массу заготовки-поковки и заготовки проката:

V_з.1.=30×p×(27²-14²) + 20×p×(42.5²-14²) + 2×0.5×85×58×20+

+37²×20×p = 336026 мм³ = 336см³

V_з.2. = 95×95×145=1281550мм³ = 1282см²

m_з.1. = 336×7.8 = 2621г

m_з.2. = 1282×7.8 = 9996г

Из расчета хорошо видно, что коэффициент использования материала при заготовке-поковке значительно выше.

Определим денежный эквивалент экономии материала. Для этого посчитаем разность масс двух видов заготовок:

m_з1 – m_з2 = 9996 – 2621 = 7375 г » 7.4 кг

Умножив полученную разность на стоимость одного килограмма материала (сталь 45) и на годовую программу выпуска детали мы получим полную годовую экономию Э.

Э = 7.4 × 2012  = 16378

Проанализировав  полученные результаты принимаем заготовку – поковку, получаемую методом горячей ковки на горячештамповочном прессе в закрытом штампе.

1.5.. Проектирование технологического процесса обработки детали.

1.5.1. Разработка и обоснование маршрутного технологического процесса

Проанализировав конструкцию детали  на технологичность, определив тип производства и выбрав вид получения заготовки, разработаем маршрут механической обработки детали.

Так как при обработке большинства поверхностей базой будет служить отверстие диаметром Æ30H7, то первым обработаем его. На первой, вертикально-сверлильной, операции прозенкеруем отверстие Æ29.4 под последующее протягивание.

Для базирования по данному отверстию  на оправке, нам необходим обработанный торец. Поэтому на второй, вертикально-фрезерной, операции профрезеруем паз B = 46 мм. На третей и четвертой, протяжных, операциях протянем отверстие  диаметром Æ30H7 и шпоночный паз шириной B = 87Js9.

Базируясь по обработанному отверстию на пятой, токарной, операции проточим шейку диаметром Æ50h14 и торец Æ85/Æ50 мм.

На шестой, вертикально-фрезерной, операции базируясь на поверхность диаметром Æ50H14, профрезеруем боковые поверхности  ушек вилки в размер 90 мм.

На седьмой, вертикально-сверлильной, операции мы зацентруем,  b b

сверлим, зенкеруем и нарезаем резьбу в шести отверстиях диаметром М6.

Восьмая операция также вертикально-сверлильная, на ней мы зацентруем, сверлим и два раза разворачиваем два соосных отверстия диаметром Æ45H7. Базой на седьмой и восьмой операциях является отверстие Æ30H7 мм.

Для увеличения коррозионной стойкости детали девятой операций проведем оксидирование.

Технологический процесс изготовления детали имеет следующий вид:

005 Заготовительная

010 Контрольная

015 Вертикально-сверлильная

020 Вертикально-фрезерная

025 Протяжная

030 Протяжная

035 Токарная

040 Вертикально-фрезерная

045 Вертикально-сверлильная

050 Вертикально-сверлильная

055 Электрохимическая

060 Контрольная

1.5.2. Обоснование выбора чистовых технологических баз.

Операция 015¸020:

-        является шейка диаметром Æ50.4 и торец Æ53.4/Æ26.8 мм.

Операция 025¸030:

-        является протягиваемое отверстие диаметром Æ30H7мм и торец Æ53.4/Æ30H7 мм.

Операция 035:

-        является отверстие диаметром Æ30H7мм и торец Æ50/Æ30 мм.

Операция 040:

-      Æ50 и торец Æ85/Æ50 мм

Операция 045¸050:

-        является отверстие диаметром Æ30H7мм и торец Æ50/Æ30 мм.

1.5.3. Выбор и обоснование оборудования

Так как на операции 015 обрабатывается одна поверхность, то обработка будет проводиться на заранее настроенном вертикально-сверлильном станке модели 2М55. Технические характеристики вертикально-сверлильного станка модели 2М55:

Наибольший условный диаметр сверления  = 50мм.

Вылет шпинделя от образующей колоны:

                наибольший – 1600 мм;

                наименьший – 375  мм;

Расстояние от торца шпинделя до плиты:

                наибольшее – 1600 мм;

                наименьшее – 450  мм;

Количество ступеней  скоростей шпинделя  - 21

Приделы скорости шпинделя – от 20 до 2000 об/мин

Количество ступеней механических подач шпинделя –12

Пределы подач шпинделя – от 0.056 до 2.5 мм/об

Мощность на шпинделе – 4.0 кВт

Габариты станка:

                        длина       - 2665 мм;

                ширина    - 1020 мм;

                высота     - 3430 мм;

Масса станка – 4700 кг.

На операции 020 перенастройки станка так же не требуется, поэтому выбираем вертикально-фрезерный станок модели 6Р13. Технические характеристики вертикально-фрезерного станка 6Р13:

Размеры рабочей поверхности – 1600x400 мм

Наибольшие перемещения станка:

                продольное              - 1000 мм;

                поперечное              - 300 мм;

                вертикальное   - 400 мм;

Наибольшая масса обрабатываемой заготовки – 300 кг

Мощность привода главного движения – 10 кВт

Мощность привода подач – 3 кВт

Число  оборотов привода:

                главное движение    - 1460 мин^-1;

                подач                               - 1430 мин^-1;

Габариты станка:

                длина       - 2560 мм;

                ширина    - 2260 мм;

                высота     - 2250 мм;

Масса станка – 4200 кг.

Для операции 015¸020 по допускаемому тяговому усилию станка выбираем горизонтально-протяжной станок модели 7520. Технические характеристики горизонтально-протяжного станка 7520:

Тип станка – одинарный

Основной цикл работы – простой

Номинальное тяговое усилие – 200000 H

Ход рабочей каретки – от 100 до 1600 мм

Скорость рабочего хода – от 0.5 до 6 м/мин

Скорость холостого хода – от 0.6 до 85 м/мин

Мощность привода – 18.2 кВт

Так как на операции  025 количество переходов равно двум и обрабатываются не ответственные поверхности, то принимаем токарно-винторезный станок модели 16К20. Основные технические данные токарно-винторезного станка модели 16К20:

Наибольшая длина обрабатываемого изделия – 215 мм

Высота оси центров над плоскими направляющими станка – 215 мм

Приделы чисел оборотов шпинделя – 12.5¸1600 мин^-1

Приделы подач

                продольных:    0.05¸2.8 мм/об

                поперечных:    0.025¸1.4 мм/об

Мощность главного привода – 10 кВт

Габариты станка:

                длина       - 2795 мм;

                ширина    - 1198 мм;

                высота     - 1500 мм;

Масса станка – 3005 кг.

Для операции 040 оборудование аналогично операции 020. Для операций 045 и 050 выбираем вертикально – сверлильный станок с ЧПУ модели 2Р135Ф2. При обработке на станке с ЧПУ не требуется наладки, что значительно уменьшает подготовительно-заключительное время.

Так как обработка ведется  без участия рабочего, кроме установки и снятия детали, то значительно сокращается вспомогательное время. Технические характеристики вертикально – сверлильного станка с ЧПУ модели 2Р135Ф2:

Наибольший условный диаметр сверления  = 35мм.

Наибольший диаметр нарезания резьбы = 24мм.

Число шпинделей револьверной головки - 6

Вылет шпинделя от направляющей колоны – 450мм

Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола:                             наибольшее – 600 мм;

        наименьшее – 40  мм;

Количество подач суппорта – 18

Приделы подач суппорта: 10¸500 мм/мин

Количество скоростей шпинделя  - 12

Приделы частот шпинделя – 45 ¸ 2000 об/мин

Размеры рабочей поверхности стола:

                длина       - 710 мм;

                ширина    - 400 мм;

Габариты станка:

                длина       - 1860 мм;

                ширина    - 2170 мм;

                высота     - 2700 мм;

Масса станка – 4700 кг.

       1.6. Проектирование технологических операций.

1.6.1 Расчет режимов резания.

Расчет режимов резания можно проводить двумя методами: аналитическим и табличным.

1.6.2. Аналитическим методом рассчитаем режимы резания на операцию 035, а именно – точение поверхности диаметром Æ50мм. Расчет проведем по [17].

В качестве инструмента выбираем токарный проходной упорный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6, габаритными размерами 16x10x100 мм по ГОСТ 18879 – 73.

Определим глубину резания по формуле:

t = (D-d)/2 мм,                                 (1.6.1)

где D = 53.4 мм – диаметр заготовки,

        d = 50 мм – диаметр обработанной поверхности.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.1), получим:

t = (53.4 – 50) /2 = 1.7 мм

Так как высоких требований к обрабатываемой поверхности  не предъявляется и глубина резания невелика, то принимаем подачу S=0.7 мм/об.

Скорость  резания  определяется по формуле:

V = C_n / (T^m × t^x × S^y) × K_n   м/мин,                   (1.6.2)

где Т - среднее значение стойкости, мин;

         (при одноинструментной обработке Т=60 мин)

        t = 1.7 мм - глубина резания;

        S=0.7 мм/об – подача;

 Значение коэффициентов Cn и показателей степеней выбираем из [17. табл.17]

Получаем: Cn = 340, x = 0.15, y = 0.45, m = 0.2.

Коэффициент Kn определяется по формуле:

K_n = K_mn × K_пn × K_un                          (1.6.3)

где K_mn - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки;

        K_пn  - коэффициент учитывающий состояние поверхности;

        K_un  - коэффициент учитывающий материал инструмента;

Определим коэффициент K_mv по формуле:

K_mn= K_r × (750/s_в)^nv                          (1.6.4)

где K_r = 1.0 – коэффициент зависящий от группы стали;

        s_в = 610 Н/мм² – предел прочности для стали 45.

Приняв K_пn = 0.8, K_un = 1, nv = 1.75, подставляя известные величины в формулу (1.6.4) , получим:

K_mn = 1.0 × (750/610)^1.75 = 1.44

Подставляя известные величины в формулу (1.6.3), получим:

K_v = 1.44 × 0.8 × 1.0 = 1.15

Выбрав значения показателей степеней из таблиц и подставляя их величины в формулу (6.2), получим:

V = 340 / (50^0.2 × 1.4^0.15 × 0.7^0.45) × 1.15 = 200 м/мин

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле:

n = 1000×v/(p×D) мин^-1,                            (1.6.5)

где  D = 50 мм – обрабатываемый диаметр.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.5.), получим:

n = 1000×200/(p×50) = 1273 мин^-1

Уточнив по паспорту станка, принимаем n=1250мин^-1.

Для данной частоты вращения шпинделя уточняем скорость резания по формуле:

V = p×D×n/1000  м/мин,                    (1.6.6)

Подставляя известные величины в формулу (1.6.6), получим:

V = p×50×1250/1000 = 196 м/мин.

Определим силы резания. Силы резания будут действовать вдоль трех осей координат x, y, z и называются соответственно P_x, P_y, P_z. Наибольшей из них является сила P_z, поэтому  дальнейший расчет ведем по ней.

P_z = 10×C_p × t^x × S^y × nⁿ × K_p  Н,                  (1.6.7)

где C_p = 200 – коэффициент;

      x, y, n - показатели степени. x = 1.0; y = 0.75;n = 0

      K_p - поправочный коэффициент определяем по формуле:

K_p = K_mp × K_ap × K_gp × K_lp × K_tp                          (1.6.8)

где   K_ap  - коэффициент зависящий от главного угла в плане;

        K_gp  - коэффициент зависящий от переднего угла;

        K_lp  - коэффициент зависящий от заднего угла;

        K_tp  - коэффициент зависящий от радиуса на вершине резца.

  K_mp - коэффициент зависящий от материала заготовки, определяется как:

K_mp = (s_в/750)ⁿ                                (1.6.9)

где n =1 – показатель степени.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.9), получим:

K_mp = (610/750)¹ = 0.81

По [17. табл. 9, табл. 11, табл. 12] выбираем:_ap = 0.98 ;K_gp  = 1.15 ; K_lp = 1.0 ; K_tp  = 0.87.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.8) , получим:

K_p = 1× 0.98 × 1.15 × 1× 0.87 = 0.81

Подставив все вычисленные значения в формулу (1.6.7) получаем:

P_z = 10 × 200 × 1.4¹ × 0.7^0.75 × 200⁰ × 0.81 = 1695 H.

Определим основное технологическое время по формуле:

T_o = L_р.х./(S_g×n_g)×i мин,                     (1.6.10)

где L_р.х. – длина рабочего хода, определяется как:

L_р.х. = l+y+D мм,                              (1.6.11.)

где   l = 30 мм – длина резания;

        y = 2 мм – величина врезания;

        D = 0 мм –длина перебега.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.11), получим:

L_р.х. = 30+2=32 мм

Подставляя эти величины в формулу (1.6.1), получим:

T_o = 32 / (1250×0.7) = 0.037 мин

Определим мощность, необходимую для осуществления процесса резания по формуле:

N_рез = P_z × V_д / (60×1020) кВт,                  (1.6.12)

Подставляя известные величины в формулу (1.6.12), получим:

N_рез = 1695×1960/(60×1020) = 5.4 кВт

1.6.3. Остальные режимы резания рассчитаем табличным методом. В качестве примера определим режимы резания при сверлении отверстия диаметром Æ25 мм. Расчет проводим по [13].

Глубина резания определяется как:

t = d/2 мм,                               (1.6.13)

где d – диаметр просверливаемого отверстия, мм.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.13), получим:

t = 25/2 = 12.5 мм.

Длина рабочего хода определяется по формуле:

L_р.х. = l_рез+y+l_доп мм,                        (1.6.14)

где   l_рез = 90 мм – длина резания;

        y =   16 мм – величина врезания;

        l_доп = 0 мм –длина перебега.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.14), получим:

L_р.х. = 90 + 16 = 106 мм

Назначим подачу на оборот шпинделя: S_o=0.32 мм/об

Определим стойкость инструмента по формуле:

T_p = l×T_м мин,                          (1.6.15)

где T_м = 80 мин – стойкость машинной работы инструмента.

        l - коэффициент  времени рабочего хода, определяется по формуле:

l = L_рез / L_рх                                    (1.6.16)

Подставляя известные величины в формулу (1.6.16), и формулу (1.6.15) получим:

l = 40/106 = 0.4

Т_p = 0.4 × 80 = 32 мин

Рассчитаем скорость резания V, м/мин и число оборотов шпинделя n, мин^-1.

V = V_табл. × K₁ × K₂ × K₃ м/мин, (1.6.17)

где V_табл. = 24м/мин – табличное значение скорости.

        K₁ = 0.8 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

        K₂ = 1 – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

        K₃ = 1 – коэффициент, зависящий от отношения L_рез/d.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.17), получим:

V = 24×0.8 =19.2 м/мин.

Значения частоты оборотов шпинделя определяем по формуле (1.6.5):

n = 100×19.2/(p×25) = 245 мин^-1.

По паспорту станка принимаем n=250 мин^-1. Уточним скорость резания по формуле (1.6.6):

V = p×25×250/1000 = 19.6 м/мин

Определим основное машинное время по формуле (1.6.8):

T_o = 106/(250×0.32) = 1.33 мин.

  Режимы резания на остальные операции рассчитаем аналогично и результаты  занесем в таблицу (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Сводная таблица режимов резания.

Продолжение таблицы 1.4

1.6.4. Техническое нормирование.

Под техническим нормированием понимается установление норм времени на выполнение отдельной работы или нормы выработки в единицу времени. Под нормой времени понимается время, устанавливаемое на выполнение данной операции.

Нормирование производим по [12]. Для среднесерийного производства это штучно-калькуляционное врем (Т_ш.к.), и определяется как:

 Т_ш.к. = Т_о + Т_в + Т_обсл. + Т_от.л.н. + Т_п.з./n мин,  (6.6.1)

где   Т_о – основное (технологическое) время, мин;

        Т_в- вспомогательное время, мин;

        Т_обсл. – время на обслуживание, мин;

        Т_от.л.н. – время а отдых и личные нужды, мин;

        Т_п.з – подготовительно-заключительное время, мин;

        n – число деталей в партии, шт.

Основное и вспомогательное время составляют Т_оп – оперативное время, от которого  в процентном соотношении считается Т_обсл. и Т_от.л.н . Для примера приведем расчет штучно-калькуляционного времени на 015 операцию.

Вспомогательное время включает в себя время на установку, закрепление и снятие детали, приемы связанные с управлением оборудованием (t_y), контрольные измерения (t_изм), время на замену инструмента, (t_перех.) – связанное с переходом.

Так как измерение будет проводиться штангенциркулем, то t_изм. = 0.2 мин.

Инструмент крепится в обычном патроне, поэтому время на его замену равно t_перех. = 0.02 мин.

Время на установку, закрепление и снятие детали определяется по формуле:

t_у.з.с. = t_у.з.с.п. / n мин,                       (1.6.2)

где t_у.з.с.п. = 0.29 мин – время на установку и закрепление детали в тисках;

        n = 1 шт. – количество деталей, одновременно обрабатываемых в приспособлении.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.2), получим:

t_у.з.с. = 0.29 / 1 = 0.29 мин

Определим вспомогательное время по формуле:

Т_в = t_у.з.с. + t_изм. + t_перех. мин,                    (1.6.3)

Подставляя известные величины в формулу (1.6.3), получим:

Т_в = 0.29+0.2+0.02=0.51 мин

Оперативное время определятся по формуле:

Т_оп = Т_о + Т_в мин,                           (1.6.4)

Подставляя известные величины в формулу (1.6.4), получим:

Т_оп = 0.64 + 0.51 = 1.15 мин

Время на обслуживание и время на отдых составляют по 4% от оперативного времени:

Т_обсл. = Т_от.л.н. = 0.04 × 1.15 = 0.046 мин

Подготовительно-заключительное время – это время, затраченное на подготовку исполнителя и средств технического оснащения к выполнению технологической операции. Для данного оборудования подготовительно-заключительное время на обработку детали равно 11 мин.

Приняв число деталей в передаточной партии равное n = 54 шт, определим штучно-калькуляционное время по формуле (1.6.18) :

t_ш.к. = 1.15 + 0.046 + 0.046 +11/54 = 1.45 мин

Нормы времени на остальные операции рассчитываем аналогично и результаты занесем в таблицу (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Таблица норм времени.

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Расчет протяжки переменного резания.

 Протягивание является одним из наиболее производительных видов обработки металлов резанием. Высокая производительность при протягивании объясняется большой суммарной длиной режущих кромок, одновременно  участвующих в срезании металла. Протягивание  позволяет получить обработанные поверхности высокой точности с малыми параметрами шероховатости. Протяжки являются сложным и дорогостоящим специальным инструментом. Поэтому экономическая эффективность от их применения в полной мере выявляется лишь при массовом и серийном характере производства изделий.

Проанализировав эти аргументы, окончательной операцией обработки отверстия диаметром Æ30H7 в детали – вилка, применяем протягивание. Произведем расчет протяжки переменного резания для этой операции по [7].

2.1.1. Определим припуск предварительного обработанного отверстия.

Припуск определяем по таблице [7. табл.1] тогда диаметр предварительного отверстия:

D_o = D – A_o мм,                               (2.1.1)

где D = 30 – диаметр протянутого отверстия, мм;

        А_о = 0.6 мм – припуск предварительного отверстия.

2.1.2. Выбор материала протяжки.

Материал протяжки выбираем по  [7. табл.17]. Для обработки углеродистой стали протяжку изготовляют из быстрорежущей стали Р6М5.

2.1.3. Выбор хвостовика.

Хвостовиком принимаем цилиндрический для быстросменного патрона. Размеры хвостовика выбираем по [7. табл.18].

2.1.4. Определяем усилие P_sx, допустимое прочностью хвостовика.

P_sx = F_x[s_x] H,                         (2.2)

где F_x = 380 мм² – наименьшая площадь поперечного сечения хвостовика;

        [s_x] = 300 H/мм² – допустимое напряжение в материале протяжки.

Подставляя известные величины в формулу (2.2), получим:

P_sx = 380 × 300 = 114 kH

2.1.5. Определим усилие допускаемое тяговой силой станка.

Усилие  Q принимаем с коэффициентом 0.9, тогда:

Q = 0.9 Q_H                                        (2.3)

где  Q – усилие, допускаемое тяговой силой станка;

        Q_H = 200 Н – номинальная тяговая сила (1 табл.14)

2.1.6. Определим  глубину стружечной канавки.

Максимальная  глубина  h_o[s] стружечной канавки по допускаемому усилию определяется по формуле:

        h_o[s] = 0.5 ×(D_o – 1.1×ÖP_доп/[s_x]) мм,               (2.4)

где  Р_доп = Р_sx – допустимое усилие, Н;

Подставляя известные величины в формулу (2.4), получим:

h_o = 0.5 × (29.4 – 1.1×Ö114000/300) = 3.979 мм

2.1.7. Определим шаг черновых зубьев.

Шаг определяется по формуле:

        t = m×ÖL мм,                            (2.5)

где  L = 50 мм – длина протягиваемого отверстия;

        m = 1.5 мм – модуль зубьев.

Количество одновременно обрабатываемых зубьев выбираем по [7.  табл.19] Z_i = 5 шт.

2.1.8. Определим  профиль стружечной канавки.

Профиль стружечной канавки определяется по [7.  табл.20].

2.1.9. Определим подачу на черновые зубья протяжки.

Подача определяется по формуле:

S_z = F_a / (L×K_min) мм,                               (2.6)

где  K_min = 2.5 – коэффициент заполнения стружечной канавки;

          F_a = 12.6 мм² – площадь стружечной канавки.

Подставляя известные величины в формулу (2.6), получим:

S_z = 12.6/(50×2.5) = 0.1

2.1.10. Определим фактическую величину коэффициента  заполнения стружечной канавки.

Значение коэффициента определяется по формуле:

K_min = F_a / (L×S_zu)                             (2.7)

Подставляя известные величины в формулу (2.7), получим:

K_min = 12.6 / (50×0.1) = 2.52

2.1.11. Выбор геометрии черновых зубьев.

Передние и задние углы черновых зубьев выбираем по

[7.  табл. 6 и табл.7]. Передний угол g = 15°, а задний a=3°.

2.1.12. Определяем количество зубьев в черновых секциях  протяжки.

В первой черновой секции количество зубьев принимаем  равное 2. S_чc1 = 2. В остальных черновых секциях количество зубьев определяется по формуле:

  Z_чс = P_z / P_доп = С_p×p×D×S_zu^x×Z_i×K_j×K_c×K_y шт,            (2.8)

Значения всех коэффициентов берем из таблиц

[7. табл. 12 и табл. 13].

C_p =  700; X_p = 0.85; K_j = 0.93; K_c=K_u = 1

Подставляя известные величины в формулу (2.8), получим:

Z_чс = 700×p×30×0.1^0.85×5×0.93/114000 = 0.4

Принимаем Z_чс = 2.

2.1.13. Произведем расчет припуска.

Припуск на переходные зубья  А_оп и число переходных секций i определяем по  [7.  табл.21]

А_оп = 0.18 мм, i_n = 2.

Припуски на чистовые зубья.

А_очт равен А_оит = 0.1 мм

Припуск на черновые зубья определяем по формуле:

А_оч = А_о – (А_оп + А_опт) мм,                      (2.9)

Подставляя известные величины в формулу (2.9), получим:

А_оч = 0.6 – 0.18 – 0.1 = 0.32 мм.

2.1.14. Определим припуски на двузубую черновую секцию.

Припуски определяются по формуле:

А_оч.1 = 1.8×S_zu/Z_чс мм,                      (2.10)

Подставляя известные величины в формулу (2.10), получим:

А_оч.1 = 1.8×0.1/2 = 0.09 мм.

2.1.15. Определим количество черновых секций.

Количество черновых секций  без первой определим по формуле:

i_u = A_оч – A_оч.1 / (2×S_zu)  шт,                     (2.11)

Подставляя известные величины в формулу (2.11), получим:

i_u = 0.32-0.09/(2×0.1) = 1.15

Принимаем  i_u = 2.

2.1.16. Определим число зубьев в черновой части.

Z_ч = Z_ч.1 + Z_ч.с. × i  шт,                              (2.12)

Подставляя известные величины в формулу (2.12) , получим:

Z_ч = 2+2×2 = 6 шт

2.1.17.  Определим длину черновой части.

Длина черновой части определяется по формуле:

l_ч = Z_ч × t мм,                           (2.13)

где  l_ч – длина  черновой части, мм;

        Z_ч – число зубьев в черновой части, шт;

        t – шаг зубьев, мм.

Подставляя известные величины в формулу (2.13), получим:

l_ч = 6×10=60 мм

2.1.18. Определим число переходных секций.

Число переходных секций определим по [7. табл.21].

2.1.19. Определим подачу на переходных секциях.

Назначим подачу на 1 и 2 переход. секции соответственно S_zn1 = 0.9 мм, S_zn2 = 0.9 мм.

2.1.20.  Определим число переходных зубьев и длину этой части протяжки.

Число переходных зубьев определяется по формуле:

Z_n = Z_n.c × i_n шт,                               (2.14)

где Z_n.c. =2 – число переходных зубьев в первой секции;

Подставляя известные величины в формулу (2.14), получим:

Z_n = 2×2 = 4 шт.

Длина переходной части равна (2.13):

l_n = 4×10=40 мм

2.1.21. Определим количество чистовых зубьев и их укороченный шаг.

Количество укороченных зубьев определяется по формуле:

Z_ч.м. = A_очт/(2×S_zu.m) шт,                           (2.15)

Подставляя известные величины в формулу (2.15), получим:

S_zчм = 0.1 / (2×0.01) = 5

Шаг чистовых зубьев определим из соотношения :

t_чт = 0.7×t = 7мм

2.1.22. Определим размеры стружечной канавки  для чистовых и калибрующих зубьев.

Размеры определяются по таблице [7. табл. 20].

2.1.23.  Определим длину чистовой части протяжки.

Длина чистовой части протяжки определяется по формуле:

l_чт = Z_чт × t_чт мм,                              (2.16)

Подставляя известные величины в формулу (2.16), получим:

l_чт = 5×7 = 35 мм.

2.1.24. Определим диаметр  калибрующих зубьев.

Диаметр калибрующих зубьев определяется по формуле:

D = D_max - dмм,                                (2.17)

где D_max – максимальный диаметр обрабатываемого отверстия, мм;

 d - изменение диаметра отверстия после протягивания, мм.

Подставляя известные величины в формулу (2.17), получим:

D = 30+0.021 = 30.021 мм

При протягивании заготовок из стали, диаметр отверстия  увеличивается на 0.005¸0.01 мм. Учитывая это: D_k = 30.021 – 0.01 = 30.011 мм.

2.1.25. Определим количество калибрующих зубьев.

Количество калибрующих зубьев Z_k определяется по таблице [7. табл. 22].  Z_k = 7 шт.

2.1.26. Определим длину калибрующей части.

Длина калибрующей части определяется по формуле:

l_k = Z_k × t_k мм,                          (2.18)

Подставляя известные величины в формулу (2.18), получим:

l_k = 7×7 = 49 мм

2.1.27. Определим  задний угол калибрующих зубьев.

a_k = 1°±15`  ;  j_k = 15°±2°

2.1.28.  Определим  длину режущей части.

l_p = 60 + 40 + 35 = 135 мм.

2.1.29. Определим цилиндрическую ленточку на вершинах калибрующих зубьев.

Цилиндрическую ленточку на вершинах калибрующих зубьев принимаем f_k = 0.2 мм.

2.1.30. Определим ширину выступов между выкружками.

Ширину выступов между выкружками определяем по формуле:

В_в = (1.1 ¸ 1.3) × ÖD мм,          (2.19)

Подставляя известные величины в формулу (2.19), получим:

В_в = 1.29 × Ö30 = 7 мм

2.1.31. Определим количество  выкружек.

   Количество  выкружек на черновых зубьях определяется по формуле:

N_черн. = p×D / (Z_c×В_в) шт,                          (2.20)

Количество  выкружек на чистовых зубьях определяется по формуле:

N_чист. = p×D / (2 ×В_в) шт,                           (2.21)

Подставляя известные величины в формулы (2.20) и (2.21) получим:

N_черн. = p×30/(2×7) = 6 шт.

N_чист. = p×30/(2×7) = 6 шт.

2.1.32. Определим ширину выкружек.

   Ширину выкружек для черновых зубьев определяем по формуле:

В_черн. = p×D/N_ч × (Z_c-1)/Z_c мм,                  (2.22)

Ширину выкружек для чистовых зубьев определяем по формуле:

В_чист. = В_черн -2 мм,                                  (2.23)

Подставляя известные величины в формулы (2.22) и (2.23), получим:

В_черн. = p×30/7 × (2-1)/2 = 6.73 мм

Принимаем  В_черн = 7 мм.

В_чист = 7-2 = 5 мм.

2.1.33. Определим радиусы выкружек и диаметры шлифовального круга.

Данные выбираем по таблице [7. табл.23]. Rв_ч = 36 мм,

D_ч = 60 мм.

2.1.34. Выбираем размеры центрового отверстия.

Данные выбираем по таблице [7. табл.16]

2.1.35. Определим длину хвостовика.

Длину хвостовика определяем из таблицы [7. табл.18].

 L_х = 80 мм.

2.1.36. Определим диаметр шейки протяжки.

Диаметр шейки протяжки определяется по формуле:

D₂ = D₁ – 1 мм,                                (2.24)

Подставляя известные величины в формулу (2.24), получим:

D₂ = 28- 1 = 27 мм.

2.1.37. Определим длину переходного конуса, длину и диаметр  передней направляющей.

Эти размеры принимаем следующими:

l_k = 35 мм; l_n = 50 мм

2.1.38. Определим длину и диаметр задней направляющей.

Диаметр задней направляющей равен D_u = 30f7, а длина направляющей составляет 50 мм.

2.1.39. Определим длину протяжки.

Длину протяжки определяем по формуле:

L_п = l_p + l_k + l₁ + l_k + l_n + l_u мм,               (2.25)

Подставляя известные величины в формулу (2.25) , получим:

L_п = 135 + 49 + 80 +16 +30 = 399 мм

2.2. Конструкции специального высаживающего и сглаживающего инструмента для восстановления и упрочнения плоских поверхностей

 Разработаем конструкции специального высаживающего и сглаживающего инструмента для восстановления и упрочнения плоских поверхностей на вертикально фрезерном станке.

2.2.1. Конструкция высаживающего инструмента приведена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.01.01.СБ) .

Роликовый инструмент состоит из конусного хвостовика (16) и скалки (13), закрепленной на фланце хвостовика через изоляционное кольцо (6) и изоляционные втулки (2), изготовленные из текстолита.  Скалка служит для направления вилки (1), в нижней части которой на радиальных подшипниках качения (21) и (22) установлена ось (11), с роликом (12). Давление инструмента на деталь и плавность работы всего инструмента  осуществляется  с помощью пружины (23). Ролик (12)  толщиной 5¸6 мм, диаметром Æ80 мм может быть изготовлен из твердого слава иди быстрорежущей стали. Оптимальные  геометрические параметры высаживающих роликов следующие:

угол заточки: 60°; фаска при вершине не должна быть меньше 0.2 … 0.3 мм. В крышках (9) и (10) и стаканах (14) и (15) установлены щелевидные уплотнения, служащие для предотвращения  загрязнения подшипников пылью и другими микрочастицами. При осуществлении процессов выдавливания и сглаживания цепь главного движения в станке отключается. Ролик вращается вокруг своей оси за счет трения о поверхность обрабатываемой детали. Шпонка (27) служит для исключения поворачивания вилки относительно детали.

Принципиальная схема обработки плоских поверхностей  на вертикально фрезерном станке представлена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.13.02) . Ток от источника подводится  с помощью гайки (19).

2.2.2. Конструкция  сглаживающего инструмента приведена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.01.18.СБ)

Конструкция сглаживающего инструмента аналогична конструкции выдавливающего. Отличие заключается в связи с тем, что рабочим инструментом является не вращающийся ролик, а неподвижно закрепленная пластина (7) которая изготовляется из твердого сплава ВК3.

Пластина, со сферической рабочей поверхностью, крепится к планке (5) с помощью зажима (3).

Плотное прилегание пластины к планке осуществляется завинчиванием гайки (12). Сама планка крепится к вилке четырьмя болтами (11).

Твердосплавная пластина – инструмент имеет возможность поворачиваться вокруг оси винта-зажима, на величину, обеспечивающую использование всей сферической поверхности пластины.

Сглаживанием достигается низкая шероховатость поверхности, размер и величина выступов могут регулироваться числом повторных рабочих ходов и давлением инструмента. Измерение микротвердости в сечениях высаженного и сглаженного профиля  показывает увеличение твердости отдельных участков в 2 … 3 раза по сравнению с твердостью сердцевины.

Сглаживание обеспечивает: увеличение контактной поверхности сопрягаемой детали и снижение ее шероховатости; увеличение твердости и упругих свойств контактной поверхности; необходимый натяг сопряжения.

Заточку твердосплавных пластин проводят на приспособлении к заточному станку, кругами из белого электокорунда 40-25 СТ1-СТ2, доводят алмазным кругом.

Конструкция приспособления для профилирования инструмента приведена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.06. 01.СБ).

Пластину (9) устанавливают между валом (8) и прижимом (4). Вал установлен в корпусе (6) в двух подшипниках (12) и поворачивается маховиком (7).

Все приспособление крепится в специальных заточных тисках, которые имеют возможность поворачиваться относительно трех осей координат. Необходимый угол заточки пластины определяется поворотом всего приспособления на станке, а значение радиуса пластины определяется расстоянием от оси вращения  вала до шлифовального круга станка.

2.3. Возможность дальнейшего развития упрочняющей технологии электромеханической обработки.

В условиях серийного производства и ремонта деталей основной задачей совершенствования должно явиться повышение производительности процесса и обеспечение высокого качества. Это должно осуществляться путем применения многинструментальных приспособлений, которые во многих случаях позволяют исключить электроконтактное устройство, что особенно важно при упрочнении деталей большой длины, так как при этом обеспечивается стабильность теплообразования по всей длине детали, и, кроме того, экономиться электроэнергия.

Схема четырехконтактного приспособления, которое устанавливают в суппорте (7) токарного станка приведена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.C.13.03).

Приспособление предназначено для отделочно-упрочняющей обработки шеек валов. Обоймы (3), в которых крепятся вращающиеся ролики (4), имеют возможность поворачиваться на стойке (2) и штоке пружинной державки (6), что обеспечивает хороший контакт роликов с обрабатываемой заготовкой (5). Непосредственное присоединение концов вторичного конура трансформатора (8) к обоймам (3) обеспечивает стабильность электрического режима независимо от длины обрабатываемой заготовки (5) и наименьшие потери энергии по сравнению с подачей тока через патрон станка.

Одновременная работа четырех роликов позволяет значительно увеличить подачу и, следовательно, производительность обработки. При этом, разумеется, увеличивается суммарная поверхность контакта заготовки с инструментом и соответственно должна быть увеличена плотность тока до 200 … 250 А/мм².

Такая схема упрочнения электромеханической обработки особенно эффективна при обработке больших поверхностей длинных деталей, как, например, валы турбин, различные штоки гидравлических машин,  где производительность, стабильность и качество обработки имеют решающее значение.

2.4. Расчет пружины.

Проведем расчет параметров пружины по [3]. Установим необходимые параметры пружины:

P₁ – сила пружины при предварительной деформации;

P₂ – сила пружины при рабочей деформации;

N - выносливость;

D – наружный диаметр пружины;

d - относительный инерционный зазор пружины сжатия

P₃ = P₂/(1-0.05)¸P₂/(1-0.25)                     (2.26)

Так как P₁ = 25 кгс и P₂ = 100 кгс, подставляя известные величины в формулу, получим: 

Р₃ = 105 ¸ 133 кгс;

N = 1×10⁷; D = 75 ¸ 80 мм; d = 0.05 ¸ 0.25.

Выбираем, исходя из заданного диаметра, и стремления обеспечить наиболее критическую скорость, останавливаемся на витке со следующими данными:

пружина II класса, разряда 3 ГОСТ 13772-68. Номер 69

Р₃ = 125, D = 60, d = 5.

z₁ = 8.230 кгс/мм – жесткость первого витка.

f_з = 15.460 – max прогиб первого витка, мм.

Сталь 65Г по ГОСТ 1050-74. HRC_э = 46…52

t₃ = 96 кгс/мм² – max касательное напряжение.

Выбираем рабочий ход пружины h = 10 мм. Жесткость пружины определяем по формуле:

        z = (P₂-P₁)/h кгс/мм;                        (2.27)

Подставляя известные величины в формулу (2.27), получим:

z = 3.75 кгс/мм.

Число рабочих витков пружины:

                        n = z₁/z шт;                              (2.28)

Подставляя известные величины в формулу (2.28), получим:

n = 20.98/3 » 6

Уточняем жесткость по формуле:

                z = z₁/n    кгс/м;                              (2.29)

Подставляя известные величины в формулу (2.29), получим:

z = 20.98/6 = 3.49

При полутора нерабочих витках n₁ = n+n₂ = 6+1.5 =7 витков.

Шаг пружины:

                t = f₃ + d мм;                                    (2.30)

Подставляя известные величины в формулу (2.30), получим:

t = 5+5 = 10 мм.

        2.5. Выбор подшипников качения.

        Подбор подшипников ведем по наибольшей реакции опор. Так как осевая нагрузка отсутствует, то принимаем радиальные шариуоподшипники.

        Коэффициент работоспособности определяется по формуле:

                С = 0.2×(R_а×К_к + m×A)×К_s×(w×h)^0.3 Н,               (2.31)

где   R_а = 500 Н – радиальная нагрузка;

        А = 0 – осевая нагрузка;

        К_s = 1.4 – динамический коэффициент [9. табл.74];

        К_к = 1.0 – коэффициент кольца;

        m = 8000ч – срок службы подшипника;

        w = 8.3 рад/с – угловая скорость.

Подставляя известные величины в формулу (2.31), получим:

С = 0.2 × (500 × 1 + 0) × 1.4×(8.3 × 8000)^0.3 = 39.5

        По таблицам [2. табл.96] выбираем подшипники сверхлегкой серии с обозначением 1000903 и 1000904 по ГОСТ 8338-75.

        2.6. Расчет оси на срез.

Проведем расчет оси на срез. Составим уравнения реакции опор, для последующего построения эпюры (см. рис. 2.1):

åМ_A = 0

F×AC - R_B×AB = 0

R_B = F×AC/AB = 1×0.04/0.08 = 0.5 кН

R_A = F×R_B = 0.5 кН

1) BC: 0<x₁<0.04

        Q_y = -R_B = -0.5 кН

        M_z = R_B×x₁

        M_z(B) = 0×R_B = 0

        M_z(C) = 0.04×0.5 = 0.02

2) AC:  0<x₂<0.04

        Q_y = R_A = 0.5 кН

        M_z = R_A × x₂

            M_z(A) = 0

        M_z(C) = 0.04 × 0.5 = 0.02 кН

3) s_max = M_zmax/W_z < [s]

где  [s] = 160 МПа – допустимое напряжение на изгиб.

W_z определяется как:

W_z  = pd³/32 = 0.1³                           (2.32)

d определяется как:

                        d=³ÖM_zmax/(0.1×[s])                          (2.33)

Подставляя известные величины в формулу (2.33), получим:

d = ³Ö0.02×10³/(0.1×160×10⁶) = 0.01 м = 10 мм