Расчет и проектирования узлов агрегатного сверлильного станка

    [s_см] = 150 МПа.

    Рабочая длина шпонки определяется по формуле: 

    l_р = l_шп – b

    где l_шп – длина шпонки;

          b – ширина шпонки.

          - для шпонки на первом валу:

    s_см = =49,2 £ 150 МПа 

        - для шпонки на втором валу:

    s_см = = 36,7 £ 150 МПа 

    Все выбранные шпонки соответствуют  условию прочности при проверке на смятие. 
 

1.7 Выбор и расчёт подшипников на выходном валу 

Для выбора подшипников опор валов определяем диаметры шипов валов, которые определяются по формуле:

d_ш=(0,8…0,9) d_в

d_ш=(0,8…0,9) 20=16…18мм.

d_ш=(0,8…0,9) 30=24…27мм.

      Основным  расчетным параметром, определяющим трудоспособность подшипника, является долговечность:

      

, где

      С – динамическая грузоподъемность, кН (102);

      Р – приведенная нагрузка, кН:

      P = (VXR+YA)kбkt, где

      V – «коэффициент кольца» при вращении внутреннего кольца (1);

      X, Y – коэффициент приведения (0,4;1,8);

   R, А – радиальная и осевая нагрузка (405; 1929);

      kб – коэффициент безопасности (1,2);

      kt – температурный коэффициент (1,4).

      ρ – коэффициент формы тел качения (3,33).

      P=3634,2H;

      

      Основываясь на выше изложенные расчеты заключаю, что конические радиально – упорные  подшипники средней серии 7205 ГОСТ 27365 – 87 вполне удовлетворяют условию выполнения поставленной задачи.

   Серия- 27307; d=17 мм; D=40 мм; B=13мм; С=12kH.

   Серия- 27307; d=25 мм; D=62 мм; B=18мм; С=28kH. 
 

 

       2.Расчет схвата

2.1ВЫБОР ПРОТОТИПА схвата.

Схваты роботов осуществляют следующие функции: удерживают объект манипулирования во время его транспортировки; ориентируют объект манипулирования; базируют положение объекта манипулирования относительно манипулятора. Следует отметить, что созданы достаточно универсальные схваты, имитирующие устройство кисти человека с ее 32 степенями подвижности, однако их применение невыгодно из-за большой стоимости.

В роботах широкое  распространение нашли схваты специального назначения, с помощью которых производят захват сравнительно небольшой номенклатуры объектов манипулирования. Однако имеющиеся у современных роботов устройства смены схватов в автоматическом режиме обеспечивают работу с достаточно разнообразными объектами манипулирования при простоте и низкой стоимости конструкции.

Схваты удерживают объект манипулирования с помощью сил трения, возникающих при кинематическом воздействии его элементов на объект манипулирования, фиксации объекта манипулирования по имеющимся на нем выступам, отверстиям, штифтам, пазам и другим поверхностям, которые могут быть использованы в качестве баз, а также электромагнитных сил и вакуума. В большинстве случаев для уменьшения усилий привода схватов применяют комбинацию кинематического, электромагнитного и вакуумного воздействия с одновременным использованием для фиксации базовых поверхностей объекта манипулирования.

Выбор типа схвата. При выборе типа схвата необходим  учитывать   множество   факторов,   основными   из   которьи  являются свойства объекта манипулирования, масса, форм и ее изменение в процессе обработки на технологическом оборудовании, требования к времени захвата и точности удерживания,  свойства  захватываемой  поверхности  (твердость,  хрупкость,  намагничиваемость,  шероховатость поверхности и т. д.).

Однозначных рекомендаций по выбору типа схвата и его кинематики в общем случае дать невозможно.

Конструкция н  расчет механических схватов. На рис. 4.17, а — е показаны способы базирования  деталей — объектов манипулирования. Рассмотрим конструкцию некоторых схватов.

На рис. 2.1 показан неуправляемый схват. Неуправляемые схваты выполняют в виде подпружиненных рычагов, упругих валиков и втулок. Разжим таких схватов происходит вследствие контакта скосов, имеющихся на губках, с деталью при движении робота. Диапазон перемещения губок и масса захватываемых деталей такими схватами ограничены. Зажим происходит пружиной 2, прижимающей губку 3 и деталь к губке 1, связанной с кистью робота 
 
 
 
 

 

Рисунок 2.1 Неуправляемый схват.

На рис. 2.2 показан клещевой механический схват рычажного типа. Характерная особенность схвата — заклинивание его рычажной системы при захвате детали, что обеспечивает безопасную работу в случае обрыва питания приводного    пневмоцилиндра.   

 

Рисунок 2.2- Клещевой механический схват рычажного типа.

Движение    от    пневмоци линдра передается ползуну 1, который шарнирно связан с тягами 2. Последние через шарниры 3 воздействуют на рычаги 4, на которых  установлены губки 5. Самоторможе-ние  рычажной системы схвата обеспечивается за счет угла наклона тяг 2, равного 5...7° при зажиме заготовки. Схват способен с необходимым усилием производить зажим де. тали в ограниченных пределах колебаний ее размеров. Для регулировки перемещения губок служит винт 6, который позволяет перемещать рычаг 7 вокруг шарнира 8.

ЗАХВАТНЫЕ   УСТРОЙСТВА

 

 
 

Рисунок 2.3 Примеры конструкций захватных  устройств

     Проектирование  схватов проводят в такой последовательности:

1. Выбирают тип схвата.
2. Определяют усилие захвата.
3. Определяют необходимое перемещение губок схвата.
4. Определяют усилия в кинематических элементах схвата.
5. Выбирают тип привода.
6. Рассчитывают размеры кинематических элементов схвата и его привода.

Выбираю механический схват рычажного типа. Так как схват может занимать как вертикальное, так и горизонтальное положение, принимаем способ удерживания заготовки за счет сил трения с базированием призмами.

     

     Рисунок 2.4 - Расчетная схема схвата.

     2.2. Определение усилия захватывания

     Усилие  удерживания заготовки:

      ,

где =25кг.- масса объекта манипулирования, кг;

       - максимальное ускорение центра масс объекта манипулирования, м/с². Принимаем м/с²;

      - коэффициент трения, ;

         Н,

     Усилие  привода схвата определяют из условия  равенства элементарных работ, совершаемых  приводом и губками схвата:

      ,

откуда

      .

     Величину  называют передаточным отношением схвата. Для нашего случая .

     Из  конструктивных соображений принимаем  мм, мм.

     Угол  определим исходя из максимального перемещения:

      мм

где - ход, необходимый для выхода призмы от поверхности заготовки.

      ;         

       .

       Н

     Диаметр поршня пневмоцилиндра:

      ,

где МПа – давление воздуха в пневмосистеме;

       - к.п.д. схвата и привода: , .

       мм.

     Принимаем мм.

     Ширину  губок определяем по контактным напряжениям:

      ,

где МПа – модуль упругости материала;

      МПа (сталь 40Х, термообработка – улучшение, ), тогда

      мм

     Принимаем мм.

     Опасным сечением ( ) губок является сечение, сопрягаемое со штоком пневмоцилиндра, испытывающее изгиб:

      ,

где МПа (сталь 40Х – улучшение), тогда

       мм

     Принимаем толщину рычага схвата равной 50 мм.

     Из  конструктивных соображений принимаем  расстояние между шарнирами мм. Тогда усилие, действующее на шарниры:

       Н.

     Диаметр шарниров выбираем исходя из расчета  на срез ( МПа – допускаемое напряжение среза для стали 45):

       мм.

     Принимаем мм.

     Проверяем шарниры на смятие ( МПа – допускаемое напряжение смятия для стали 45):

       МПа.

     Для заданных параметров схвата при проектировании используем следующие размеры : диаметр  шарниров – 50 мм, размеры рычагов – 190х40х60 мм, диаметр пневмоцилиндра – 125 мм. 

     2.3.Описание расчитаного схвата

Манипулятор является исполнительным механизмом ПР и включает в себя следующие основные сборочные единицы:

1. рука (или две руки);
2. механизм подъема и поворота рук;
3. пневмосистема.

Рука  манипулятора выполнена в виде унифицированной  конструкции, предназначенной для  захвата, удержания и ориентации в пространстве заготовок, деталей  или технологической оснастки массой до 25 кг.

Захват  и зажим объекта манипулирования производится губками 1, установленными на шарнирах в корпусе, который крепится к фланцу 4, сидящему на шлицевом хвостовике вала 3.

Размеры и конфигурации губок могут быть разнообразными в зависимости от формы и массы детали; в случае необходимости допускается замена всего схвата.

Зажим и разжим схвата осуществляется сжатым воздухом, который через штуцер 22 и отверстие во втулке 15 подводится во внутреннюю полость валов 17 и 3, а  затем поступает в рабочую  полость пневмоцилиндра 2. Под давлением  воздуха шток-поршень пневмоцилиндра 2 перемещается влево и при помощи закрепленного на штоке водила и рычагов сжимает губки схвата. Разжим схвата происходит под действием пружины при выключении давления воздуха в пневмоцилиндре. 

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПОНОВКИ СТАНКА 

Заготовка устанавливается на стол, движение вертикальной подачи осуществляет шпиндельный узел силовой головки, закрепленной на направляющих вертикальной колонны станка. 
 
 

      

 
 

      Рисунок 3.1 – Компоновка сверлильного станка.  
 

      Данная  компоновка включает стандартные узлы: 

      - силовая головка 5У4034 (1 шт.);