|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Глава 3. Компоновка общих видов и функциональных узловСтр 1 из 4Следующая ⇒
Глава 3. Компоновка общих видов и функциональных узлов Методология конструирования Машин Под методологией в данном случае понимается система методов, учитываемых и применяемых при проектировании деревообрабатывающих машин. Метод – это логическая основа способа действия, согласно которой в процессе конструирования осознанно применяются определенные правила. Таких правил за многовековую историю конструирования машин накопилось много. Главные из них сводятся к следующему: максимально возможная производительность, высокое качество обработки, простота и легкость обслуживания, малые металлоемкость и габариты, достаточно низкая первоначальная стоимость и малые эксплуатационные расходы, технологичность конструкции, безопасность работы и др. Содержание некоторых правил, которые вытекают из требований, предъявляемых к машине, более подробно изложено ниже. Увеличение производительности Увеличение производительности – один из важнейших принципов, которым руководствуется конструктор при создании машин. Производительность машин зависит от различных параметров. Главные из них приведены ниже. Повышение скоростей рабочих движений. Увеличение скорости обработки детали позволяет увеличить количество обработанных деталей в единицу времени. Значения скоростей главного движения и подачи для современных станков приведены в табл. 13. Непрерывность технологического процесса. Под непрерывностью понимается процесс безостановочной обработки детали с вращательным, поступательным, поточным движением. Непрерывность – один из главных способов повышения производительности труда.
Таблица 13 Значения скоростей рабочих движений деревообрабатывающих станков
Непрерывность технологического процесса. Под непрерывностью понимается процесс безостановочной обработки детали с вращательным, поступательным, поточным движением. Непрерывность – один из главных способов повышения производительности труда. Прерывистые технологические процессы выполняются с возвратно-поступательными движениями, с остановами или прерываниями при переходе к следующей операции [24]. В проходных станках заготовки подаются в станок с межторцовыми разрывами. Механизация и автоматизация. Механизация уменьшает или частично избавляет человека от тяжелого ручного труда, так как функция управления (включение, выключение, регулирование режима и т.д.) в данном случае остаются за человеком. Автоматизация полностью исключает непосредственное участие человека в работе. Автомат самостоятельно выполняет все рабочие и холостые ходы цикла по программе, заранее составленной и отлаженной человеком. В этом случае рабочая машина заменяет уже не только мускулы, но и в известных пределах мозг человека. За человеком остается только функция контроля, наладки машины, подготовки и замены программ. Повышение точности Точность обработанных деталей на станках зависит от ряда факторов: геометрической точности станков, погрешностей в геометрии лезвий режущих инструментов, погрешностей размеров заготовок, наладки и настройки станков, неточности кинематических цепей, нестабильности режимов резания, температурных перепадов и др. Геометрическая неточность станка является следствием относительного расположения его узлов и деталей, неточности базовых элементов. В результате этого в шпиндельных узлах, например, появляется радиальное и осевое биение вала. Непрямолинейность направляющих конвейерных механизмов подач прирезных станков приводит к искажению размеров и формы деталей. Непрямолинейность режущих кромок ножей фуговальных и рейсмусовых станков тоже вызывает искажение размеров и формы деталей. Неплоскостность столов фуговальных и рейсмусовых станков приводит к перебазированию заготовки и искажению формы детали. Изменение размеров возможно при некачественной наладке и настройке станка, при снятии больших припусков, при ослаблении креплений узлов станка и возникновении деформаций из-за перепада температуры. В группе пильных станков при нагреве режущего инструмента теряется устойчивость пил, в результате чего изменяются первоначально установленные размеры деталей. Обеспечение нормативной геометрической точности, предотвращение повышения температуры деталей станка и режущего инструмента, а также обеспечение технологической стабильности рабочей машины - залог получения деталей требуемой точности. Деревообрабатывающую машину называют технологически стабильной, если ее уровень настройки и поле рассеивания размеров сохраняются неизменными в течение времени обработки партии деталей. Жесткость узлов станка. Под жесткостью понимается сопротивление, которое оказывает тело или система тел деформирующему действию внешних сил в данной точке. Различают статическую и динамическую жесткость. Статическая жесткость представляет собой сопротивление, которое создает система под действием статических внешних сил и нагрузок, Н/мм:
где F - обобщенная статическая сила, действующая в данной точке узла или станка, Н; y - величина деформации в данной точке, мм. На рис. 27 показаны схемы измерения жесткости горизонтального ножевого вала и стола рейсмусового станка (рис. 27, а), а также вертикального шпинделя и направляющей линейки фрезерного станка (рис. 27, б). На схемах обозначены цифрой 1 динамометр, создающий отжимающее усилие, и 2 - индикатор часового типа, с помощью которого измеряется величина деформации [26].
Иногда при расчетах удобно пользоваться не статической жесткостью, а ее обратной величиной, называемой податливостью. Податливость, мкм/Н
Динамическая жесткость - это жесткость тела или системы тел, работающих в динамическом режиме, при котором движение рабочих органов станка происходит неравномерно. Для каждого динамического режима существует своя динамическая жесткость, Н/мм
где j - статическая жесткость, Н/мм; К - динамический коэффициент (К > 1). Статическая жесткость узлов деревообрабатывающих станков должна находиться в пределах норм, приведенных в табл. 14. Таблица 14 Статическая жесткость узлов группы фрезерных станков [26]
Недостаточная жесткость отдельных элементов узлов при работе приводит к изменению взаимного положения режущего инструмента и заготовки и понижает точность обработки. Повышение надежности Качество машины, ее технические показатели ценны лишь в том случае, если они постоянны в течение длительного времени в условиях нормальной эксплуатации. Свойство машины выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования называется надежностью [27]. Надежность машины обеспечивается совокупностью трех свойств: безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью. Безотказность характеризуется полным сохранением работоспособности в течение определенного периода работы в эксплуатационных условиях. При эксплуатации станка возможны неисправности, без устранения которых невозможно дальнейшее выполнение станком всех или одной из его главных функций по обработке деталей. Потеря работоспособности станка из-за неисправностей называют отказом. При конструировании следует изучить причины отказов действующих машин и предусмотреть мероприятия, исключающие появление отказов в новой машине. Причины отказов могут быть следующие: ошибки конструктора, заедания деталей, засорения, нарушения регулировки, изнашивание деталей и узлов, несовершенство технологического процесса, непредусмотренные условия эксплуатации, некачественное изготовление деталей и т.д. Долговечность. Долговечность - это свойство машины длительно, с учетом ремонтов, сохранять работоспособность в условиях эксплуатации до разрушения или другого состояния, при котором невозможна дальнейшая нормальная эксплуатация. Показателями долговечности является технический ресурс (наработка до ремонта или полной замены) и срок службы. Машина должна эксплуатироваться до тех пор, пока ее использование будет технически и экономически целесообразно. Ремонтопригодность. Ремонтопригодность - это свойство объекта техники, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов (ГОСТ 27.002-83). При наступлении отказа машина полностью или частично утрачивает работоспособность. Чем быстрее и проще можно восстановить работоспособность машины, тем надежнее она будет в эксплуатации. Ремонтопригодность представляет собой совокупность технологичности при техническом обслуживании и ремонтной технологичности объектов техники. Компоновка машины Общие правила компоновки Под компоновкой машины понимают объединение (синтез) ее отдельных функциональных узлов и механизмов в единое целое. При компоновке добиваются такого пространственного расположения узлов и деталей, при котором наилучшим образом достигаются заданные свойства машины (высокая производительность, точность, удобство при эксплуатации, наименьшие габариты и т.д.) и реализуются правила конструирования. Компоновку машины выполняют на основании технологической и кинематической схем, а также с учетом размеров крупных деталей. Иногда компоновка и разработка схем выполняются одновременно. При компоновке машина, ее узлы и детали вычерчиваются схематически, без подробностей. Компоновка выполняется в два этапа: эскизный и рабочий. При эскизной компоновке общую конструкцию машины разрабатывают на базе кинематической схемы. Составляется обычно несколько вариантов эскизных компоновок. Из множества вариантов, используя один из методов оптимизации многокритериальной задачи, выбирается один рациональный эскизный вариант. В качестве критериев оптимизации принимаются уменьшение массы и габаритов машины, повышение точности, удобства обслуживания, безопасности, бесшумности, эстетичности и др. Рабочая компоновка. На базе эскизной компоновки составляется рабочая компоновка. В ней уточняется конструкция машины. Рабочая компоновка служит основой для дальнейшего конструирования узлов машины. Работу над компоновкой начинают с выполнения уточняющих кинематических и технологических расчетов. Рассчитываются ременные и цепные передачи, их межосевые расстояния. Определяются мощности и размеры электродвигателей. Рассчитываются или назначаются длины валов, габаритные размеры сборочных единиц. Главные сборочные единицы вычерчиваются в масштабе. Полученные таким образом размеры позволяют уточнить рабочую компоновку машины. При компоновке необходимо предусмотреть места установки механических и электрических блокировочных устройств, необходимых ограждений, которые являются подсистемами единого целого. Необходимо предусмотреть последовательность сборки с возможностью наиболее простого соединения узлов между собой. В процессе компоновки следует четко поделить машину на узлы с обеспечением необходимой жесткости станка. Деление на узлы позволяет вести их параллельное проектирование, параллельную сборку, испытание. При рабочей компоновке решаются вопросы технической эстетики. Устанавливаются размеры сторон корпуса машины согласно правилу " золотого сечения". Однако правило " золотого сечения" не должно вступать в противоречие с функциональным назначением и технической целесообразностью изделия. Правило " золотого сечения" устанавливает только идеальные размеры, фактические же размеры принимаются с учетом технической целесообразности. 7.2. Типовые варианты компоновок Современные машины отличаются большим разнообразием компоновок. Выделив в машине координатные оси Х, У, Z, можно различать следующие типовые компоновки: - продольно-горизонтальную, при которой узлы машины расположены вдоль оси Х; - поперечно-горизонтальную, когда узлы машины расположены вдоль оси У; - вертикальную - при расположены узлов машины по оси Z; - наклонно-горизонтальную - при расположены узлов машины наклонно к оси Z; - барабанную - при расположены узлов на барабане, смонтированном на вертикальной или горизонтальной оси; - карусельную - при расположены основных узлов на горизонтальном диске. По характеру движения заготовок и деталей различают разомкнутые и замкнутые компоновки. У разомкнутых компоновок загрузка заготовок и выгрузка деталей производится в разных местах машины, у замкнутых – в одном и том же месте. Возможны и другие компоновки. Часто они представляют собой комбинацию из указанных типовых компоновок, когда сборочные единицы монтируются на горизонтальных, вертикальных или наклонных опорных площадках. С точки зрения удешевления сборки машины наилучшей схемой компоновки является та, по которой во время сборки не требуется производить никаких выверок, пригонок, регулировок. Узлы и детали при их установке должны сразу занимать правильное положение. Общие положения
В зависимости от назначения валы подразделяются на простые, шпиндели и рабочие валы механизмов главного движения. Простые валы - это валы, применяемые в различных передачах типа валов редукторов, вариаторов, открытых передач, цепных, зубчатых, ременных, валов конвейеров, транспортеров и т.д. Механизмы главного движения в дереворежущих станках часто выполняют в виде рабочих валов и шпинделей. Рабочим валом называют быстроходный вал станка, на котором режущий инструмент закреплен в промежутке между подшипниковыми опорами. Вал закрепляется на станине без регулировочных перемещений. Шпиндель - быстроходный вал станка, на котором режущий инструмент закреплен на его консольной части. Шпиндели, как правило, имеют настроечные перемещения. Наиболее характерными являются три конструктивные схемы механизмов главного движения станков (рис. 29):
- ножевой вал на двух опорах с инструментом, расположенным между опорами (рис. 29, б); - шпиндель на трёх опорах, из которых две стационарные, а одна правая - съёмная (поддерживающая), режущий инструмент расположен между стационарной и съёмной опорами (рис. 29, в).
При компоновке делается эскизный чертеж шпинделя без подробного вычерчивания деталей. На эскизе проставляются размеры деталей, зазоров, формирующих длину каждой консоли. Указанные размеры задаются конструктивно с учетом размеров существующих конструкций. Длину ступицы, например, назначают (1, 5-2)d, длину шеек под подшипники качения - (0, 3-0, 5)d, длину шеек под подшипники скольжения - (0, 8-1, 0)d, где d - диаметр вала в шейке подшипника (задается пока приближенно). Путем сложения назначенных размеров находятся длины консолей а и b, которые должны быть по возможности минимальными. Расстояние между подшипниковыми опорами принимается равным l ³ 2а. После назначения длин элементов вала его диаметр в шейке подшипника рассчитывается. Расчет валов и шпинделей Количественная оценка надежности работы валов и шпинделей ведется с учетом их циклической прочности, жесткости и виброустойчивости. Методики расчета валов и шпинделей изложены в специальной литературе по деталям машин. Ниже приведены основные положения расчета. Напряжения в валах
Среднее напряжение цикла
Амплитуда переменных напряжений:
Цикл называется симметричным, если smin и smax равны по величине, но противоположны по знаку. Коэффициентом асимметрии цикла называют отношение
Для асимметричного цикла smax = - smin и r = -1, тогда среднее напряжение sm = 0, а амплитуда напряжения
Приведенные соотношения справедливы и для касательных напряжений t. Предел выносливости сталей Глава 3. Компоновка общих видов и функциональных узлов Методология конструирования Машин Под методологией в данном случае понимается система методов, учитываемых и применяемых при проектировании деревообрабатывающих машин. Метод – это логическая основа способа действия, согласно которой в процессе конструирования осознанно применяются определенные правила. Таких правил за многовековую историю конструирования машин накопилось много. Главные из них сводятся к следующему: максимально возможная производительность, высокое качество обработки, простота и легкость обслуживания, малые металлоемкость и габариты, достаточно низкая первоначальная стоимость и малые эксплуатационные расходы, технологичность конструкции, безопасность работы и др. Содержание некоторых правил, которые вытекают из требований, предъявляемых к машине, более подробно изложено ниже. Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-09; Просмотров: 964; Нарушение авторского права страницы
, (65)
Отжимающее усилие в деревообрабатывающих станках создается силами резания и подачи. Эти силы пропорциональны мощности соответственно механизма главного движения и подачи, поэтому норма жесткости зависит от мощности соответствующего механизма. Норму жесткости берут по значению приведенной жесткости, т.е. жесткости, приходящейся на 1 кВт мощности соответствующего механизма.
. (66)
, (67)
- шпиндель на двух опорах с консольно расположенным режущим инструментом (рис. 29, а). Применяется при длине консоли а = 230 мм; 
Для определения размеров, указанных на рис. 29, а также для выполнения расчетов вала делают эскизную компоновку узла (рис 30). Компоновка должна обеспечить удобную сборку и разборку узла, условия смазки, а также достаточную жесткость узла действию внешних сил и точность работы режущего инструмента.
Основным видом напряжений, действующих в валах при их кручении и изгибе, являются касательные и нормальные напряжения. Во вращающемся вале эти напряжения переменные, величина их периодически меняется от наименьшего значения smin до наибольшего smax (рис. 31).
. (69)
(70)
.
(71)