Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера TOYOPUC-L
Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера TOYOPUC-L
1. ВВЕДЕНИЕ.
Потребность в значительном росте производства продукции
машиностроения, товаров широкого потребления, повышении качества
продукции, сокращение материально-энергетических и трудовых ресурсов при
изготовлении промышленных изделий диктует необходимость в соответствующем
увеличении объемов тех производств, которые обеспечивают надёжную защиту
изделий от коррозии, снижение их металлоёмкости и улучшения товарного
вида.
В решении этих вопросов существенная роль отводится гальванотехнике.
Нет ни одной отрасли промышленности, где бы электрохимические, химические
и анодно-оксидные покрытия не находили самого широкого применения.
Автоматизация и механизация процессов их нанесения позволяют не только
повысить производительность труда и улучшить качество покрытий, но и
устранить мало квалифицированный ручной труд, особенно в тяжёлых и
вредных для человека производственных условиях.
Оборудование для нанесения электрохимических , химических и анодно-
оксидных покрытий отличается большим многообразием, что вызвано очень
широким диапазоном технических требований, которые не могут быть
обеспечены в оборудовании какого-то одного типа.
Конструкция оборудования зависит от характера технологического
процесса, его стабильности, числа видов покрытий, номенклатуры
обрабатываемых изделий и ряда специальных требований . На него оказывают
влияние и условия размещения – отводимая площадь, высота помещения,
встраиваемость в поточную линию и другие факторы.
Оборудование для нанесения электрохимических, химических и анодно-
оксидных покрытий классифицируется по ряду признаков. Основными из них
являются: степень автоматизации и механизации, возможность
перепрограммирования, конструкция основного транспортирующего органа и
его расположение, система управления, конструкция и форма переносного
устройства для размещения обрабатываемых изделий.
По форме переносного устройства для размещения обрабатываемых изделий
различают линии: подвесочные, барабанные, барабанно-подвесочные,
колокольные, для обработки изделий в корзинах.
Специальные линии применяют при особых условиях производства, к
которым относятся: необходимость изменение пространственного положения
изделий в процессе обработки, применение технологических спутников особой
формы, непригодность традиционного метода нанесения покрытий (нагружением
в электролит ) для некоторых изделий.
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.
Техническое задание выдано АООТ «Павловский инструментальный завод ».
Разработать систему управления автоматической линией гальванирования
на базе японского программируемого контроллера «TOYOPUC-L», линия
предназначена для обработки стальных деталей по заданной программе,
обеспечивая непрерывный цикл обработки деталей в соответствии требований
к обработке .
Разработка алгоритма системы управления автоматической линией
гальванирсвания согласно техпроцесса.
2.1. АНАЛИЗ И ПРОРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ.
3. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАЗРАБОТКИ
3.1 Расчёт червячного редуктора для горизонтального перемещения
автооператорА
3.1.1 Подбор основных параметров передачи
Число витков червяка : r1 = 1
Число зубьев колеса :
z2 = z1 [pic] Uред
z2 = 1 [pic] 40 = 40
где
z1 – число витков червяка ;
Uред – передаточное число червячного редуктора.
Предварительные значения :
модуля передачи :
m = ( 1,5 ... 1,7 ) [pic]
где
[pic] - межосевое расстояние , мм ;
z2 – число зубьев колеса.
m = 3,0 ... 3,4 мм
Принимаем ближайшее стандартное значение (см. таблицу 2.11) ( 2 , ст.
29 ).
m = 3,15 мм
Коэффициент диаметра червяка :
q = [pic] – z2
где
[pic] - межосевое расстояние , мм ;
m – модуль передачи ;
z2 – число зубьев колеса.
q = 10,79
Минимальное значение :
qmin = 0,212 [pic] z2
где
z2 – число зубьев колеса.
qmin = 0,212 [pic] 40 = 8,48
Принимаем по таблице 2.11 ( 2 , ст. 29 )
q = 10
Коэффициент смещения инструмента
х = [pic]
где
q – коэффициент диаметра червяка ;
[pic] - межосевое расстояние , мм ;
m – модуль передачи ;
z2 – число зубьев колеса.
х = ( [pic] ) – 0,5 [pic] (40 + 10 )
= 0,4
Фактическое передаточное отношение :
Uф = [pic]
где
z1 – число витков червяка ;
z2 – число зубьев колеса.
Uф = [pic] = 40
Окончательно имеем следующие параметры передачи :
[pic]= 80 мм ;
z1 = 1 ;
z2 = 40 ;
m = 3,15 мм ;
q = 10 ;
х = +0,4
Отклонение передаточного числа от заданного :
[pic] = [pic] 4 %
где
Uф – фактическое передаточное число ;
U – передаточное число .
[pic] = 0 %
3.1.2 Выбор материала червяка и колеса
Определяем предварительно ожидаемую скорость скольжения :
Us [pic] 4,3 [pic] [pic] [pic] U [pic]
[pic]
где
[pic] - угловая скорость вала[pic], с-1
[pic] = [pic] = [pic] = 1,13 с-1
где
Рвых – потребляемая мощность на выходе , Вт ;
Твых – вращающий момент , Н[pic]м ;
тогда
[pic]
Us = [pic] = 1,3 [pic]
3.1.3 Допускаемые напряжения
[pic] = КНL [pic] Cv [pic] [pic]
( 2 , ст. 26 )
где
КНL – коэффициент долговечности ;
Cv – коэффициент , учитывающий интенсивность износа зуба ;
[pic] - допускаемое напряжение при числе циклов перемены
напряжений , Па .
Принимаем материал для колеса :
Безоловянистые бронзы и латуни .
Способ отливки – центробежное литьё .
Бр АЖ 9-4
[pic] = 500 Мпа
( 2 , табл. 2.10 )
[pic] = 200 Мпа
( 2 , табл. 2.10 )
Коэффициент долговечности :
КHL = [pic]
( 2 , ст. 32 )
где
N- общее число циклов перемены напряжений
N = [pic]
( 2 , ст. 32 )
где
Lh – общее время работы передачи ;
[pic] - угловая скорость вала , с-1 .
N = 573 [pic] 1,13 [pic] 1,72 [pic] 105 =
111,4 [pic] 106
KHL = [pic] = 0,74
Сv – коэффициент учитывающий интенсивность износа зубьев ,
подбираем по таблице 2.11 ( 2 , ст. 27 ).
Cv = 0,97
[pic] = 0,9 [pic] [pic] [pic] 106
[pic] = 0,9 [pic] 500 [pic] 106 = 450 [pic] 106
Па
Допускаемое контактное напряжение :
[pic] = 0,74 [pic] 0,97 [pic] 450 [pic] 106
= 323 [pic] 106 Па
Допускаемое напряжение изгиба :
[pic] = КFL [pic] [pic]
( 2 . ст. 32 )
где
КFL – коэффициент долговечности ;
[pic] – исходное допускаемое напряжение изгиба , Па .
КFL = [pic]
КFL = [pic] = 0,6
[pic] = ( 0,25 [pic] [pic]+ 0,08 [pic] [pic] )
[pic] 106
[pic] = ( 0,25 [pic] 200 + 0,08 [pic] 500 ) [pic]
106 = 90 [pic] 106 Па
Допускаемое напряжение изгиба :
[pic] = 0,6 [pic] 90 [pic] 106 = 54 [pic] 106
Па[pic]
3.1.4 Межосевое расстояние
[pic]
[pic]
где
[pic] – допускаемое контактное напряжение , Па ;
Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м.
[pic] = 0,079 мм
[pic] = 80 мм
( 7 , ст. 18 )
3.1.5 Геометрические размеры колеса и червяка
Делительный диаметр червяка :
d1 = q [pic] m = 10 [pic] 3,15 = 31,5 мм
( 2 , ст. 33 )
где
m – модуль передачи ;
q – коэффициент диаметра червяка .
Диаметр вершин витков червяка :
dа1 = d1 + 2 [pic] m
( 2 , ст. 33 )
где
m – модуль передачи ;
d1 – делительный диаметр червяка , мм .
dа1 = 31,5 + 2 [pic] 3,15 = 37,8 мм
Диаметр впадин червяка :
df1 = d1 – 2,4 [pic] m
где
m – модуль передачи ;
d1 – делительный диаметр червяка , мм .
df1 = 31,5 – 2,4 [pic] 3,15 = 23,99 мм
Диаметр нарезанной части червяка при числе витков r1 =1
b1 [pic] ( 11 + 0,06 [pic] z2 ) [pic] m
где
m – модуль передачи ;
z2 – число зубьев колеса.
b1 [pic] ( 11 + 0,06 [pic] 40 ) [pic] 3,15 =
42,21 мм
Так как витки шлифуют , то окончательно :
b1 [pic] 42,21 + 3,8 [pic] 46 мм
Диаметр делительной окружности колеса :
d2 = z2 [pic] m
( 2 , ст. 33 )
где
m – модуль передачи ;
z2 – число зубьев колеса.
d2 = 40 [pic] 3,15 = 126 мм
Диаметр окружности вершин зубьев колеса :
dа2 = d2 + 2 [pic] ( 1 + x ) [pic] m ;
( 2 , ст. 33 )
где
m – модуль передачи ;
х – коэффициент смещения инструмента ;
d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм .
dа2 = 126 + 2 [pic] ( 1 + 0,4 ) [pic] 3,15 =
134,82 мм
Диаметр колеса наибольший :
dаМ2 [pic] dа2 + [pic]
( 2 , ст. 33 )
где
m – модуль передачи ;
z1 – число витков червяка ;
dа2 – диаметр окружности вершин зубьев колеса , мм .
dаМ2 [pic] 134,82 + [pic] = 141,12 мм
Диаметр впадин колеса :
df2 = d2 – 2 [pic] m [pic] ( 1,2 – х )
где
m – модуль передачи ;
х – коэффициент смещения инструмента ;
d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм .
df2 = 126 – 2 [pic] 3,15 [pic] ( 1,2 – 0,4 ) =
120,96 мм
Ширина венца :
b2 [pic] 0,75 [pic] dа1
где
dа1 – диаметр вершин витков червяка , мм .
b2 [pic] 0,75 [pic] 37,8 = 28,35 мм
3.1.6 Проверочный расчет передачи на прочность
Определяем скорость скольжения :
Vs = [pic]
( 2 , ст. 33 )
где
V1 – окружная скорость на червяке , [pic] .
Угловая скорость червяка :
[pic] = U [pic]
где
U – передаточное число .
[pic] = 40 [pic] 1,13 = 45,2 с-1
[pic] = 50 43/
cos [pic] = 0,9951
Окружная скорость на червяке :
V1 = 0,5 [pic] [pic] [pic] d1
где
d1 – делительный диаметр червяка , мм ;
[pic] - угловая скорость червяка , с-1 .
V1 = 0,5 [pic] 45,2 [pic] 0,0315 = 0,71
[pic]
Vs = [pic] = 0,71 [pic]
Коэффициент Сv = 0,98
Допускаемое контактное напряжение :
[pic] = 0,74 [pic] 0,98 [pic] 450 [pic] 106 =
326,4 [pic]106 Па
Окружная скорость на колесе :
V2 = 0,5 [pic] [pic] [pic] d2
где
[pic] - угловая скорость на колесе , с-1 ;
d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм .
V2 = 0,5 [pic] 1,13 [pic] 0,126 = 0,071
[pic]
Тогда коэффициент :
К = 1,0
Расчетное напряжение :
[pic] ( 2 ,
ст. 33 )
где
d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм ;
К – коэффициент ;
d1 – делительный диаметр червяка , мм ;
Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м .
[pic] = 238,7 [pic] 106 Па
что меньше допускаемого .
3.1.7 К.П.Д. передачи
[pic] = 3010/ по таблице 2.13
( 2 , ст. 30 )
[pic]
где
[pic] - приведённый угол трения , определяемый экспериментально
[pic]
Силы в зацеплении . Окружная сила на колесе и осевая сила на червяке :
Ft2 = Fа1 = [pic]
где
d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм ;
Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м .
Ft2 = Fа1 = [pic] = 4712,7 Н
Окружная сила на червяке и осевая сила на колесе :
Ft2 = Fa2 = [pic]
где
[pic] - КПД передачи ;
Ft2 – окружная сила на колесе , Н ;
q – коэффициент диаметра червяка .
Ft2 = Fa2 = 623,9 Н
Радиальная сила :
Рr = 0,364 [pic] Ft2
( 2 , ст. 33 )
где
Ft2 – окружная сила на колесе , Н ;
Рr = 0,364 [pic] 4712,7 = 1715,4 Н
3.1.8 Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба
Эквивалентное число зубьев
zv2 = [pic]
( 2 , ст. 33 )
где
z2 – число зубьев колеса .
zv2 = [pic] = 40,6
YF = 1,56
YF – коэффициент выбирается по таблице 2.15 ( 2 , ст. 31 )
Окружная скорость на колесе :
V2 = [pic]
где
d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм ;
[pic]- угловая скорость на колесе , с-1 .
V2 = 0,5 [pic] 1,13 [pic] 0,126 =
0,071 [pic]
Коэффициент нагрузки :
К = 1
( 2 , ст. 30 )
Расчётное напряжение изгиба :
[pic]
где
YF – коэффициент ;
Ft2 – окружная сила на колесе , Н ;
m – модуль передачи ;
b2 – ширина венца , мм .
[pic] Па
что меньше [pic]F = 54 [pic] 106 Па
3.1.9 Тепловой расчет
Мощность на червяке :
Р1 = [pic]
где
[pic] - угловая скорость на колесе , с-1 ;
[pic] - КПД передачи .
Р1 = 296,9 [pic] 1,13 = 479,3 Вт
Поверхность охлаждения корпуса ( см. таблицу 2.14 ) (2 , ст. 30)
А = 0,19 м2
Коэффициент
Кт = 9 ... 17
Тогда температура масла без искусственного охлаждения
t раб = [pic]
( 7 , ст. 54 )
где
[pic] - КПД передачи .
t раб = [pic] 0С
что является допустимым , т. к.
tраб < [ t ]раб
[ t ]раб – допустимая температура равная 105 0С .
После определения межосевых расстояний , диаметров и ширины колёс ,
размеров червяка приступают к разработке конструкции редуктора .
Расстояние между деталями передач
Чтобы поверхности вращающихся колёс не задевали за внутренние
поверхности стенок корпуса , между ними оставляют зазор , который
определяют по формуле :
а = [pic] + 3
( 2 , ст. 35 )
где
L – наибольшее расстояние между внешними поверхностями .
деталей , мм .
L = dа1 + dаМ2
где
dа1 – диаметр вершин витков червяка , мм ;
dаМ2 – диаметр колеса наибольший , мм .
L = 37,8 + 141,12 = 178,92 мм
Чтобы поверхности вращающихся колёс не задевали за внутренние
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
|