Конструктивне виконання КГГП
Вступ
Основним напрямком розвитку технологічних процесів в металообробці, є підвищення продуктивності та гнучкості, що пов’язане зі значним ростом номенклатури деталей у серійному виробництві та необхідністю автоматизації виробництва. Цього можна досягнути шляхом широкого використання верстатів з ЧПК, у тому числі багатоцільових і гнучких виробничих систем.
Верстати з ЧПК забезпечують високу автоматизацію процесу обробки, малі витрати часу на переналагодження, навіть при невеликих розмірах партій деталей і високу якість обробки.
При проектуванні технологічних процесів механічної обробки для сучасних умов виробництва доцільно розглядати декілька варіантів технологічних процесів з проведенням детального аналізу доцільності використання того чи іншого обладнання (верстатів напівавтоматів, верстатів з ЧПК, універсальних верстатів).
Верстати з ЧПК у порівнянні з іншими верстатами мають ряд суттєвих переваг, а саме вони оснащуються контурними системами керування. Значно збільшується число керуючих осей координат (до шести), внаслідок чого стало можливо виготовлення складних деталей.
Збільшені потужності головних приводів і приводів подач, підвищена динамічна сталість верстатів. Верстати з ЧПК оснащені пристосуваннями для автоматичної зміни інструментів та заготовок. На токарних верстатах забезпечується контурне програмне керування, впроваджуються верстати з інструментальними головками, що мають індивідуальний привід.
Використання верстатів з ЧПК у поєднанні з промисловими роботами забезпечують повністю автоматизоване виготовлення деталей і дозволяє організовувати їх обробку по „безлюдній” технології без участі оператора.
Дипломний проект присвячений проектуванню механічного цеху по випуску кульково-гвинтових гідропідсилювачів ШВГУ 430 з розробкою
технологічних процесів обробки гвинта УЯИШ 716652.201 та втулки торсіонної УЯИШ.713354.201.
1.
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
1.1 Характеристика вузла та деталей, обраних для проектування технологічних процесів
Характеристика вузла
Устрій КГГП
Для пояснення устрою і принципу дії розглянемо гідро кінематичну схему рис. 1.
Рис. 1. Гідрокінематична схема КГГП
1 – картер; 2 – рейка поршень; 3 – вал–сектор; 4 – кульково – гвинтової передачі; 5 – магістраль зливу; 6 – запобіжний клапан; 7 – магістраль напору; 8 – зворотній клапан; 9 – муфта; 10 – пружній елемент; 11 – зовнішній золотник; 12 – внутрішній золотник; 13, 14 – опозитні порожнини; 15 – гайка кульково–гвинтової передачі.
КГГП складається із декількох елементів розміщених в єдиному катері 1. Тобто:
- гідравлічного розподільника утвореного зовнішнім 11 і внутрішнім 12 золотниками, пружних елементів 10, муфти передачі крутного моменту 9;
- напірної 5 і зливної 7 магістралей;
- запобіжного 6 і зворотнього 8 клапанів;
- рейкової передачі утвореної рейкою – поршнем 2 і валом сектором 3;
- кульково – гвинтової передачі, утвореної гвинтом 4 і гвинтовим отвором рейки поршня 2;
- опозитних порожнин 13, 14 утворених поділкою картера 1 рейкою поршнем 2 на дві герметично ізольовані частини.
Принцип дії КГГП
КГГП – відноситься до механізмів подвійної дії. Це обумовлено тим, що переміщення вихідної ланки, якою є вал сектор 3 здійснюється двома паралельними потоками:
- механічними передачами, кульково – гвинтовою і рейковою;
- гідравлічною передачею, переміщенням рейки поршня 2 в картері 1 за рахунок гідравлічного тиску в порожнинах 13 і 14.
При роботі в штатному режимі навантаження вала сектора 3 долається гідравлічним тиском, а механічні передачі здійснюють лише відслідкуючу дію.
При роботі в нештатному режимі, в разі відмови гідравліки, працюють механічні передачі для подолання навантаження на валу – секторі.
При повертанні внутрішнього золотника 12 відносно зовнішнього 11 на кут обмеженим муфтою 9, в будь яку із сторін, робоча рідина із магістралі напору 7 проходе через відповідні канали обумовлених золотників і заповнює одну із порожнин 13 або 14.
При цьому за рахунок гідравлічного тиску здійснюється прямолінійне переміщення рейки поршень 2 в картері 1, і поворот вал – сектора 3 внаслідок взаємодії його зуб’їв із зуб’ями рейки поршня. Робоча рідина із опозитної порожнини буде витісняться в зливну магістраль 5.
Переміщення рейки поршня 2 супроводжується синхроним обертанням гвинта 4 кульково – гвинтової передачі 4, 15 внаслідок того, що зовнішній золотник 11 з гвинтом 4 утворює єдину ланку.
Обумовлене переміщення буде здійснюватись до моменту припинення повертання внутрішнього золотника 12. При цьому зовнішній золотник 11 під дією пружніх елементів 10 повернеться в нейтральне положення, в якому відповідні канали розподільника з’єднують магістралі зливу і напору, і тиск в порожнинах 13 і 14 вирівнюється до значень тиску холостого ходу.
Запобіжний клапан 6 спрацьовує при перевищені тиску в напорній магістралі 7 внаслідок дії несанкціонованих навантажень на вал – сектора 3.
Точність управління КГГП обумовлена величиною часу між керуючим рухом внутрішнього золотника 12 відносно зовнішнього 11, який є вхідною ланкою і виконавчим коловим рухом вала – сектора 3, який є вихідною ланкою.
Величина часу повернення золотників 11 та 12 у вихідне положення залежить від швидкості переміщення внутрішнього золотника 12 відносно зовнішнього 11.
Ця швидкість залежить від двох факторів:
- з одного боку це величина вільного руху золотника 12 відносно золотника 11 в межах, які дозволяє муфта 9;
- з іншого боку це жорсткість пружнього елемента 10 від якої залежить швидкість зворотнього руху в нейтральне положення.
Чим більша величина обумовленого часу тим довше буде відбуватись дія попередньої команди, що зменшує точність керування, бо вихідна ланка буде продовжувати рух, який був переданий їй попередньою командою
Підвищення точності керування можливо за рахунок підвищення жорсткості пружнього елемента 10 і зменшення кута муфти 9.
При відмові гідравліки робота КГГП відбувається в нештатному режимі.
При повертанні внутрішнього золотника 12 на кут обмежений муфтою 9 починає обертатись зовнішній золотник 11 з гвинтом 4, внаслідок чого рейка – поршень 2 переміщується обертаючи вал – сектор 3.
При переміщенні рейки поршень 2 в одній із порожнин 13 або 14, яка збільшується в своєму об’ємі, виникає від’ємний тиск.
Обумовлений від’ємний тиск провокує спрацьовування зворотнього клапана 8 при цьому рідина із опозитної порожнини, яка зменшується, витісняється в збільшуючу порожнину.
Наявність клапана 8 дає змогу функціювати КГГП в нештатному режимі.
Конструктивне виконання КГГП
На рис. 2 представлено конструктивне виконання КГГП.
В картері 1, який має форму двох перетинаючихся під прямим кутом циліндрів розміщені складальні одиниці.
Гвинт 2 в складі з ротором 3 і поршнем 4, який з гайкою 5 утворює кульково – гвинтову передачу.
Рейка поршень 6 в складі з гайкою взаємодіє з вал – сектором 7, утворюючи з останім рейкову передачу.
Вал – сектор 7 розміщений в спеціальних роликових підшипниках 8.
Ротор 3 є вхідною ланкою КГГП, на його зовнішній циліндричній поверхні виконані повздовжні пази 9, які взаємодіють з поздовжніми пазами 10 виконаними на внутрішніми циліндрами поверхні гвинта 2.
Таким чином внутрішня циліндрична поверхня гвинта 2 є зовнішнім золотником, а зовнішня циліндрична поверхня ротора 3 є внутрішнім золотником.
До картера 1 приєднується корпус розподільника 11. В корпусі розподільника розміщені канали напору 12, зливу 13, а також порожнини в якіх вмонтовані запобіжники та зворотній клапани.
Для забезпечення зовнішньої та внутрішньої герметичності в КГГП передбачені ущільнюючі елементи 14.
Рис. 2 Конструктивне виконання КГГП
Характеристика деталей
Деталь гвинта УЯИШ 716652.201 відноситься до класу деталей тіл обертання з відношенням розмір l>D. Основною конструкторською базою є зовнішня циліндрична поверхня діаметром 42 мм. По які базується деталі гвинт утворюючими з ним плунжерну-пару, для забезпечення усунення втрат рідини в процесі обробки. Також обумовлена циліндрична поверхня має 14 квалітет точності. Також Гвинт слугує для передачі крутного моменту від керма за рахунок шліців, які мають евольвентний профіль зуба.
Майже всі поверхні є робочими тому їх обробка повинна виконуватись з досить високою точністю.
Деталь втулка торсіонна УЯИШ 713354.201 відноситься до класу втулок. Основними базовими поверхнями для більшості операцій даної деталі будуть торці та центральний отвір. Майже всі поверхні є робочими тому їх обробка повинна виконуватись з досить високою точністю.
По зовнішньому діаметру втулки відбувається базування деталі гвинт, для подальшого з’єднання з торсіоном. Торсіон в свою чергу з’єднаний з деталлю ротор. Тим самим обумовлені деталі забезпечують передачі крутного моменту на деталь гвинт, яка разом з гайкою утворює кульково-гвинтову передачу.
1.2. Вибір режиму роботи цеху та організація виробництва.
Встановлюємо змінність роботи цеху, дійсні річні фонди часу для обладнання, робочих місць без обладнання та робітників. Інформацію про режим роботи подаємо в таблиці 1.2.
Таблиця 1.2
Дійсний річний фонд часу.
| Назва елементів виробництва | Змінність праці | Номінальн.річний фонд часу, год | Коефіцієнт простою обладнання в ремонті | Тривалість відпустки, днів | Дійсний річний фонд часу, год |
| Обладнання різних категорій складності | 0,03 | - | |||
| Робочі місця без обладнання | - | - | |||
| Робітники | - | - |
1.3 Характеристика виробничої програми
Характер, структура та зміст технологічного процесу в цілому залежать від прийнятих організаційних форм роботи проектованого цеху, які зумовлюються величиною виробничої програми та змістом робіт, що виконуються на робочих місцях.
В якості характеристики виробничої програми наводимо дані в таблицю 1.3.
Таблиця 1.3
| Назва виробу | Маса одного виробу, кг | Річна програма випуску | |
| штук | тон | ||
| Втулка торсіонна УЯИШ 713354.201 | 0,091 | 682,5 | |
| Гвинт УЯИШ 716652.201 | 0,56 | 4,2 |