Проектирование роликового конвейера для подачи крупногабаритного литья к агрегатному станку

Реферат

 

Пояснительная записка содержит 103 листа,  13 рисунков, 2 таблицы; 8 источников, 13 спецификаций.

ОТЛИВКА, РОЛЬГАНГ, КАРЕТКА, БАЛКА, ГИДРОЦИЛИНДР, РОЛИК, ПОДШИПНИК, КАТОК, МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯ.

Объектом разработки является транспортирующее устройство (рольганг), обеспечивающее механизированную подачу крупногабаритных отливок в рабочую зону агрегатного станка.

Цель работы – разработка конструкции несущей  системы и привода рольганга, обеспечивающей высокую производительность в сочетании с точным перемещением отливок.

В процессе работы проводился анализ  погрузочно-разгрузочных работ на «ВКМ-Сталь» и потребность в механизации загрузки литых заготовок на металлорежущие станки, возможность использования специализированных средств загрузки и транспортировки заготовок. Производился синтез гидравлической схемы, прорабатывалась конструкция приводов и узлов несущей системы рольганга, выполнялись проектировочные и проверочные расчеты составных частей.

В результате проведенной  работы разработаны чертежи конструкции рольганга грузоподъемностью 1 т.

Основные конструктивные и технико-экономические характеристики: возможность эффективного использования систем транспортирования литых заготовок за счет высвобождения мостовых и поворотных кранов, исключения ручной выверки заготовок относительно рабочей зоны станка и за счет снижения вспомогательного времени.

Степень внедрения  – установка будет использоваться на механическом участке крупногабаритного вагонного литья «ВКМ-Сталь». Отдельные узлы и механизмы рольганга могут применяться для других транспортирующих машин периодического действия.

 

Содержание 

 

Введение           9

1 Конструирование рольганга       11

1.1 Анализ  технического задания на проектирование  11

1.2 Разработка  компоновочной схемы рольганга    13

1.3 Расчет и проектирование роликовых элементов   14

1.4 Расчет и  проектирование балок роликовых    33

1.5 Конструирование  путевых выключателей    38

1.6 Расчет рабочих  параметров гидроцилиндра    39

1.7 Выбор и  расчет гидроаппаратуры      44

1.8 Расчёт и  выбор трубопроводов      49

1.9 Расчёт и  выбор насоса гидравлического  привода   56

2 Определение себестоимости рольганга      58

2.1 Определение стоимости основных материалов   58

2.2 Определение стоимости покупных изделий    61

2.3 Определение стоимости возвратных отходов    62

2.4 Расчёт заработной  платы производственных рабочих  65

2.5 Расчёт цеховых и общезаводских расходов    66

2.6 Определение полной себестоимости рольганга   67

2.7 Расчет годового  экономического эффекта    69

3 Безопасность жизнедеятельности      71

3.1 Организационно-правовые  мероприятия по охране труда 71

3.2 Санитарно-гигиенические мероприятия на предприятии  73

3.3 Производственное  освещение      76

3.3.1 Расчет искусственного освещения     77

3.4 Противопожарная  безопасность      78

3.5 Охрана окружающей  среды       82

Заключение          86

Список использованных источников      87

 

 

Введение

 

Создание машин, отвечающих потребностям народного хозяйства  и промышленности, должно предусматривать  их наибольший экономический эффект и высокие технико-экономические и эксплуатационные показатели.

Основные требования, предъявляемые к создаваемой  машине: высокая производительность, надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации, экономичность.

Транспортирующие машины являются неотъемлемой частью производственного процесса современного предприятия. По принципу действия подъемно-транспортные машины разделяют на две самостоятельные конструктивные группы: машины периодического и непрерывного действия. К первым относятся грузоподъемные краны всех типов, лифты, средства напольного транспорта (тележки, погрузчики, тягачи), подвесные рельсовые и канатные дороги (периодического действия), скреперы и другие подобные машины, а ко вторым (их также называют машинами непрерывного транспорта и транспортирующими машинами) – конвейеры различных типов, устройства пневматического и гидравлического транспорта и подобные им транспортирующие машины.

Машины непрерывного действия характеризуются непрерывным перемещением насыпных или штучных грузов по заданной трассе без остановок для загрузки или разгрузки. Благодаря этому машины непрерывного действия имеют высокую производительность, что очень важно для современных предприятий с большими грузопотоками.

Вместе с тем, при  эксплуатации транспортирующих машин  непрерывного действия, отдельные вспомогательные операции (в основном загрузка) выполняются вручную или с применением малоэффективных универсальных загрузочных устройств. Поэтому часто производительность конвейерной линии ограничена производительностью устройств загрузки/выгрузки. 

Таким образом, существует потребность во внедрении специализированного рольганга, позволяющего автоматически подавать отливки в рабочую зону металлорежущего оборудования.

 

1 Конструирование рольганга

 

1.1 Анализ технического задания на проектирование

 

Согласно техническому заданию ход каретки рольганга составляет S = 1,7 м. Вместе с тем, время, заложенное в технологическом процессе на снятие обработанной отливки со станка, составляет 50 с.

Принимаем время  подачи отливки в рабочую зону станка, равным времени снятия обработанной отливки (t = 50 c), тогда требуемая скорость перемещения

 

 

Определяем  долговечность рольганга

 

[L_h] = 365 ∙ Л ∙ 24 ∙ к_год ∙ к_сут = 365 ∙ 10 ∙ 24 ∙ 0,64 ∙ 0,3 = 16820 ч

 

где Л = 10 лет – срок службы привода (согласно техническому заданию);

к_год = 0,64 – коэффициент годового использования (данные бюро мощностей «ВКМ-Сталь»);

к_сут = 0,3 – коэффициенты суточного использования (данные бюро мощностей «ВКМ-Сталь»).

На предприятии «ВКМ-Сталь» для обработки ответственных поверхностей крупногабаритных отливок используется технологическая линия, включающая в себя металлорежущее оборудование, различные транспортирующие устройства и машины, соединенные магистральными конвейерами. Так как планировка производственных помещений не всегда позволяет осуществить подачу заготовок непосредственно с магистрального конвейера в рабочую зону станка, то в дополнение к общецеховому конвейерному транспорту в пределах рабочей зоны станков устанавливают дополнительные грузоподъемные устройства местного применения.

В настоящее время  в качестве таких дополнительных устройств применяются краны-укосины  или мостовые кран-балки. Использование  данного оборудования сопряжено с необходимостью строповки груза, тщательной  ручной выверки и установки отливки на столе станка. Все манипуляции с заготовкой производятся при выключенном станке, и занимает около 10 минут (примерно 20% от машинного времени).

В связи с возросшим  дефицитом крупногабаритного вагонного литья (надрессорные и боковые балки тележек, корпуса автосцепок) перед предприятием «ВКМ-Сталь» стоит задача освоения собственного производства для нужд вагонной промышленности Мордовии, а также для реализации в другие регионы. Учитывая прогнозируемый рост спроса на литье, и как следствие увеличение программы выпуска, отсутствие эффективных средств механизации и автоматизации производства приведет к срыву выполнения планов и снижению прибыли предприятия.

 

1.2 Разработка компоновочной схемы рольганга

 

На рисунке 1 представлена компоновка предлагаемого рольганга.

 

 

Рисунок 1 – Компоновка рольганга

 

Рольганг состоит из двух роликовых балок, жестко закрепленных на шести стойках на расстояние 1580 мм друг от друга (расстояние определяется предельными габаритами отливок).

Между роликовыми балками на катках перемещается каретка, сообщающая отливке поступательное перемещение от гидроцилиндра.

Корпус гидроцилиндра  шарнирно закреплен на неподвижном  кронштейне, шток цилиндра присоединен к каретке. Стойки балок и кронштейн гидроцилиндра закрепляются на фундаменте.

1.3 Расчет и проектирование роликовых элементов

 

Ролики (рисунок 2) необходимы для облегчения перемещения  груза относительно неподвижной части рольганга.

Поверхности катания представляют собой комбинацию цилиндрической, торцевой и конической поверхностей. Торцевая поверхность препятствует сходу груза с рольганга, а коническая поверхность обеспечивает центрирование отливки при ее установке на установке.

Плавность хода обеспечивается за счет пары подшипников, запрессованных в ролик. Внутреннее кольцо подшипника базируется на валу, на выходных концах которого имеются фрезерованные лыски, входящие в пазы роликовых балок.

 

 

Рисунок 2 –  Ролик

Фиксация колец  подшипника относительно ролика осуществляется за счет центральной втулки и двух торцевых крышек, которые, в свою очередь, стопорятся разрезными кольцами.

Чтобы внутрь ролика не проникала пыль, в торцевых крышках  выполнены канавки под сальники. Подшипниковые полости необходимо заполнить густой смазкой при сборке ролика.

При эксплуатации установки ролики воспринимают вертикальную нагрузку, равную весу отливки, при  этом поворачиваясь относительно неподвижной  оси. Критерием качества проектирования в данном случае является достаточная долговечность шарикоподшипников.

Определим вертикальную нагрузку на ролик

 

 

где k_Д = 0,25 – коэффициент, учитывающий динамические нагрузки при опускании отливки на рольганг;

Q = 1000 кг = 10000 Н – наибольший вес отливки;

n = 3 – минимальное количество роликов, одновременно касающихся отливки.

В зависимости  от габаритных размеров отливки возможны два расчетных случая ее размещения относительно роликов:

- груз, установленный  на рольганге, касается основной  цилиндрической поверхности катания роликов;

- груз касается  центрирующей конической поверхности  роликов.

Рассмотрим  расчетный случай, когда груз касается основной цилиндрической поверхности катания ролика (рисунок 3).

 

Рисунок 3 –  Расчетная схема опор ролика

(первый расчетный  случай)

 

Определяем  радиальную нагрузку на ролик Р_r = 4170 Н.

Определяем  осевую нагрузку на ролик Р_а = 0 Н.

Составляем  уравнение статического равновесия для определения реакции R₁

Тогда

 

Составляем  уравнение статического равновесия для определения реакции R₂

Тогда

 

Проверяем правильность определения реакций, составив уравнение проекций сил на вертикальную ось

 

R₁ + R_y2 – Р_r = 1369 + 2801 – 4170 = 0

 

Предварительно  намечаем радиальные шариковые подшипники средней серии 306 и выписываем его  характеристики [1, с. 394, таблица П3]:

- внутренний  диаметр d = 30 мм;

- наружный диаметр D = 72 мм;

- ширина b = 19 мм;

- статическая грузоподъемность С₀ = 14600 Н;

- динамическая  грузоподъемность С = 28100 Н.

Подбираем подшипники по более нагруженной опоре 2.

Эквивалентная нагрузка рассчитывается по формуле

Р_Э = (Х·V·R₂ + Y·Р_а) · К_б · К_Т = (1·1,2·2801 + 1·0) · 1 · 1 ≈ 3360 Н

 

где Х = 1 [1, с. 212, таблица 9.18] – коэффициент радиального нагружения;

V = 1,2 [1, с. 212] – коэффициент, учитывающий характер нагружения колец (вращается наружное кольцо);

К_б = 1 [1, с. 212, таблица 9.19] – коэффициент безотказности при спокойной нагрузке;

К_Т = 1 [1, с. 214, таблица 9.20] – коэффициент, учитывающий тепловое расширение тел качения при температуре 50…100°С.

Прежде чем  определить ресурс подшипников, вычислим частоту вращения ролика

 

 

Определяем  расчетную долговечность (ресурс)

 

 

Сравниваем  расчетную долговечность с установленной  в техническом задании

L_h = 19400 ч > [L_h] = 16820 ч

 

На основании  проведенных расчетов делаем вывод  о пригодности предварительно выбранных  подшипников.

Рассмотрим  расчетный случай, когда груз, установленный на рольганге, не касается основной цилиндрической поверхности катания ролика (рисунок 4).

 

 

Рисунок 4 –  Расчетная схема опор ролика

(второй расчетный случай)

Радиальная  нагрузка на ролик Р_r = 4170 Н.

Осевая нагрузка на ролик

 

P_а = P_r · tg α = 4170 · tg 62° = 7843 Н

 

где α = 62° - половина угла при вершине центрирующего конуса.

Составляем  уравнение статического равновесия для определения реакции R₁

Тогда

 

 

Составляем  уравнение статического равновесия для определения реакции R₂

Тогда

 

 

Проверяем правильность определения реакций, составив уравнение проекций сил на вертикальную ось

 

R₁ – R₂ – Р_r = 12116 – 7946 – 4170 = 0

Проверяем подшипники по более нагруженной опоре 1.

Для оценки долговечности  радиальных подшипников, допускающих восприятие осевой нагрузки, определяем отношение осевой нагрузки к статической грузоподъемности подшипника

 

Р_а / C₀ = 7843 / 14600 = 0,537