Стальные конструкции

 

 

3.2.3 Расчет магнитного прижима приспособления «Стелаж»

 

Исходными данными для  расчета являются:

• усилие электромагнита Q = 200 кг;
• напряжение питания U = 12 В;
• ход якоря A = 4 мм.

Рассчитываются конструктивные параметры электромагнита.

2 Конструктивный фактор  определяется по формуле

где Qр – расчетное  усилие электромагнита Qр = (1,1÷1,15)Q, кг;

S_M – магнитный зазор S_M = A + (0,1÷0,5), мм.

3 Максимальное значение  магнитной индукции Bm определяют исходя из значений конструктивного фактора по графику, оно составляет 0,38*10^-3 Вб/см³.

4 Сечение сердечника  электромагнита определяется по  формуле (мм²)

мм²

5 Приведенное значение  индукции B = B_m.

6 Число витков провода катушки определяется по формуле

 _мии

где f_Э – частота сети, Гц;

U_Р – расчетное эффективное напряжение сети, при котором должно быть обеспечено расчетное усилие электромагнита U_Р = (0,75÷1)U, В.

f_Э – частота сети, Гц.

витков

7 Индуктивное сопротивление  электромагнита определяется

Ом

8 Эффективное значение  тока определяется как

9 Диаметр провода обмотки  катушки без изоляции определяется по формуле

где ΔI – дополнительное значение плотности тока (2÷6), А/мм².

мм

Диаметр провода dпр = 1 мм.

10 Расчетное сечение  катушки определяется

где КЗС – коэффициент заполнения сечения катушки, который выбирается в зависимости от условий намотки катушки и диаметра провода

мм²

11 Длина катушки определяется  по формуле

где V_K – объем катушки.

Объем катушки можно  найти по формуле

где V_ВИТ – объем одного витка, который определяется как

где D_max и D – наружный и внутренний диаметры катушки.

мм

мм

мм

мм³

мм³

мм

12 Активное сопротивление  катушки определяется по формуле

Ом

13 Мощность, затрачиваемая на нагрев, определяется как

Вт

14 Проверка правильности  расчета электромагнита производится  по коэффициенту охлаждения и  уточнению усилия.

Коэффициент охлаждения рассчитывается по формуле

где S_пов – площадь поверхности катушки.

мм²

мм²/Вт

Значение коэффициента охлаждения должно быть не менее 1000 мм²/Вт. Рассчитанное значение соответствует требованию к величине К_охл.

15 Определяется отношение  активного сопротивления к индуктивному, при R = R₀.

Согласно значения q по графику значения коэффициента усилия определяется коэффициент усилия С_С. Для q = 1,044 C_С составляет 0,5.

16 Производится уточнение усилия электромагнита по значению Q₀

кг

Значение Q₀ должно быть не менее заданного тягового усилия, что подтверждается расчетом.

 

3.2.4 Расчет рамы приспособления «Стелаж»

 

Расчёт рамы приспособления производится с допускаемой нормально-распределённой нагрузкой q, состоящая из веса собираемого узла P₁ и веса элементов P₂, то есть:

 

P_∑ =P₁+P₂, кг                                                 (3.39)

P₁=500 кг, P₂≈215 кг;

P_∑ =500+215=715 кг;

 

Равномерно-распределённая нагрузка q:

 

q= , (кг/см),                                           (3.40)

 

где L – длина рамы приспособления, L=820 (см)

 

q=

(кг/см);

 

Реакции опор А и Б:

 

R_А=R_Б= ∙q∙L,                                              (3.41)

R_А=R_Б=

∙0,87∙820=356,7 (кг)

 

Поперечная сила Q:

 

Q1=Q2=± ,                                             (3.42)

Q1=Q2=±

 

При равномерно-распределённой нагрузке:

 

, (кг∙см²),                                        (3.43)

(кг∙см²);

 

Необходимый момент сопротивления  сечения:

WХ= , (см3),                                          (3.44)

 

где [σ_И] – допускаемое нормальное напряжение,  [σ_И]=1600 (кг/см²),

 

W_Х=

(см³)

 

По ГОСТ 8240-97 ближайший швеллер №12П с Wx= 50,8 (см³), при Ix=305,0 (см⁴) [5]. Рассчитывается максимальный прогиб по формуле:

 

f_max= (см);              (3.45)

 

Допускаемый прогиб:

 

, (см)                                  (3.46)

f=

, (см).

 

Вывод: выполненная из швеллера №12П рама приспособления не потеряет устойчивость, так как f_max ≤ f_уст.

 

3.2.5 Расчет оси вала

 

Проводится расчет оси  вала двустоечного кантователя. Расчетная схема оси вала представлена на рисунке 3.13.

 

Рисунок 3.13 – Расчетная  схема оси вала

 

Прочность вала работающего  на срез определяется по формуле:

 

                                                   (3.48)

 

где Q – перерезывающая сила, действующая в сечении, Q = 800(кгс);

S – площадь среза, (см);

[τ_доп] – допускаемое касательное напряжение, [τ_доп] = 0.7σ_в, σ_в = 420(кг/см²).

 

Из данной формулы  находим площадь среза S:

 

, (см),                                                (3.49)

, (см),

, (см),                                                  (3.50)

, (см)

 

Принимаем диаметр оси  равный 15(мм).

 

3.3.1 Общая сборка-сварка, узел №3

 

По окончании сварки узлов, выполняется полная, окончательная сборка опоры согласно сборочного чертежа.

Сборка осуществляется в следующей последовательности: узел  №1 и №2 укладываются на специальный стол для сварки, затем поочередно фасонки узла №2 приваривают к двутавру, узлу №1. После конструкция укладывается в кольцевой кантователь и кантуется на 180^о и выполняется сварка обратной стороны опоры.

После сварки опоры к ее торцам приваривают опорные плиты. Сварка ведётся полуавтоматом ПДГО-508 в среде СО₂.

После завершения сварки конструкцию предъявляют ОТК для контроля. ОТК контролирует правильность сборки, углы между раскосами и поясами, геометрические размеры согласно чертежу. Принятая ОТК конструкция поступает на склад готовой продукции.

 

Таблица 5.5 Нормирование операцийя общая сборка сварка

 

№пп	Переходы	Кол-во повторов	Опред. факторы	Табл. или  расчетная  формула	Норма времени на переход, мин	Норма времени на n-переходы мин
	1	2	3	4	5	6
	Установка узла №1	2	Вес = кг	Табл	2,65	5,3
	Установка узла №2	1	Вес = кг	Табл	2,65	2,65
	Прихватка	30	L=35 мм,	Табл	0,21	6,3
	Установка на кантователь  узлов №1 и №2	1	Вес = кг	Табл	2,65	2,65
	Очистка, осмотр.	30		Табл	0,4	12
	Сварка	30	Lш=425,мм V=0,57м/мин	To= Lш/ V	0,75	22,6
	Кантовать	3	На 1800	Табл	2,8	2,8
	Поднести и установить	1	Вес  кг	Табл	2,4	8,4
	Прихватка	16	L=35 мм,	To= Lш/ V	0,21	3,36
	Сварка	4	L = 4м, Vсв=0,57м/мин	To= Lш/ V	7,01	28,1

 

Продолжение таблицы 5.5

 

	Переходы	Кол-во повторов	Опред. факторы	Табл. или  расчетная  формула	Норма времени на переход, мин	Норма времени на n-переходы мин
	Снять и отвезти	1	Вес = кг	Табл	2,55	2,55
	Lш=96,71мм V=119,9м/мин

 

Таблица 5.6 Итоговая таблица норм  времени

 

Технологические операции	ТШТ.К., мин	ТШТ.КΣ., мин
1. Сборка-сварка узла 1	109,8	379.8
2. Сборка-сварка узла 2	150,1
3. Общая сборка-сварка	119,9

 

 

6.3.1 Расчет привода кантователя.

 

Определение момента  сопротивления вращения

 

 

Где Q и R – горизонтальная и вертикальная реакции опор, Н

 

К=P=637 Н

 

 

f₁, f₂, f₃ – коэффициенты трения в верхнем нижнем подшипнике и подпятнике (для подшипников качения 0,015-0,02)

d_в и d_н – диаметры верхних и нижних подшипников, мм для однорядных радиальных шарикоподшипников 304

 

d=20 мм D=52 мм

 

r_пр – приведённый радиус трения, зависит от конструкции подпятника

 

 

 

2. Определение момента сил инерции

 

 

 

- сумма маховых моментов, вращающихся  частей, Н*мм²

 

G_i*D_i – маховый момент вращающихся частей

G – вес вращающихся частей, Н

D – расстояние от центра тяжести вращающихся элементов до оси, мм

D=L, следовательно

D²G=P*α²=637*5²=15925 Н*мм²

 

3. Расчет мощности и подбор электродвигателя

 

 

 

 

η – общий КПД привода

 

η= η₁* η₂ *η₃

 

η₁ – КПД червячного привода (0,75 – 0,8)

η₂ -  КПД одной открытой опоры (0,95)

η₃ – КПД, учитывающий потери в подшипнике (0,99)

 

η=0,75*0,95*0,99=0,71

 

 

4. Расчёт колёс зубчатой  передачи

 

Внешний делительный  диаметр

 

,мм

 

Где Т₂ – вращающий момент на валу колеса, Н*мм

 

Т₂=67*10³ Н*мм

К_Нβ – коэффициент; К_Нβ=1,35

U – предаточное число; U=6,3

[σ_н] – допускаемое контактное напряжение;

[σ_н]=485 МПа

ψ_bRl – коэффициент ширины венца;

ψ_bRl=0,285

K_d - для прямозубых передач

K_d =99

 

= = ==99*2,29=234 мм

По ГОСТ 12289-76 – стандартное  значение d_l2=200 мм

примем число зубьев колеса

Z₁=32

Z₂=Z₁*U=32*6.3=201,6

 

принимаем Z₂=202,

тогда

 

отклонение

 

внешний окружной модуль

 

Узлы делительных конусов 

ctgd₁=U=6,3; d₁=9⁰

d₂=90⁰-d₁=90⁰-9⁰=81⁰