Местные потери давления 3 страница

М_В = 2*57,1*1*10*468² = 250125Н*м

Расчетный момент вычисляется по формуле

М = М_СТ + М_В/6, (122)

М = 146162 + (250125/6) = 187850Н*м

Примем в запас прочности, что σ по значению равно τ. При этом касательное напряжение при β = 0,8

τ = , (123)

τ = = 74,3МПа > 57,1 МПа

Так как касательные напряжения в швах меньше допустимых, следовательно, сварные швы выдержат максимальную нагрузку.

2.4 Описание устройства и принципа действия стапельной тележки

Тележки стапельные ведущая (самоходная) ТГ1М-75 и ведомая ТГМ2М-75, комплект которых составляет судовозный поезд, предназначены для передвижения и пересадки судов и блок-секций на горизонтальных стапелях судоремонтных и судостроительных предприятий. Количество тележек для транспортирования определенного судна выбирается из расчета, чтобы средняя нагрузка на тележку не превышала 50 тонн, что соответствует коэффициенту неравномерности распределения нагрузки между тележками 1,5. Количество ведущих стапельных тележек должно составлять не менее трети от общего числа тележек. Тележки могут перемещать судно в двух направлениях: горизонтальном (перемещение по откатным или стапельным путям) и вертикальном (подъем и опускание платформы). Подключение тележек к электрической сети может осуществляться как непосредственно от пунктов подключения токоприемников, так и с помощью кабельных тележек. Управление передвижением телеги осуществляется с пульта. Наоборот же управление гидроприводом подъема судна осуществляется вручную – это самый большой недостаток этой телеги, ввиду того, что:

- необходимо присутствие человека у каждой телеги во время подъема или опускания судна (над головой находятся сотни тонн металла, и все это надо поднимать);

- ограниченная видимость обстановки у оператора телеги;

- большая вероятность травматизма (опасные напряжение 380В и давление 32 МПа);

- в подъеме (опускании) судна занято большое количество людей.

2.5 Разработка комплекта метчиков для нарезания резьбы М27 3

2.5.1 Описание и назначение метчиков

Метчики представляют собой инструмент для нарезания резьбы в отверстиях.

Их изготавливают из инструментальных и быстрорежущих сталей или оснащаются твердым сплавом.

Метчик состоит из следующих основных частей:

- Заборный конус, выполняющий основную работу резания.

- Цилиндрическая часть, которая калибрует резьбу и направляет метчик.

- Хвостовая часть.

Основной частью метчика является его заборная часть, поэтому его работоспособность зависит в первую очередь от оформления этой части.

Каждый зуб метчика работает как резец, все же зубья его дают общую работу метчика, причем в дополнение к сопротивлению резания необходимо учитывать и зацепление метчика. В результате сопротивления резания и трению зажима создается крутящий момент, которому должен противостоять метчик. Поэтому сопротивление резанию зависит от величины снимаемой стружки, исходным моментом для создания нормальных условий резания является сечение стружки, снимаемой одним зубом метчика.

Метчик изготовляют в виде винта, снабженного несколькими продольными прямыми или винтовыми канавками, образующие режущие кромки. Процесс нарезания происходит при двух совместных относительных движениях:

а) поступательное, вдоль оси;

б) вращательное (метчика или детали)

В зависимости от назначения метчики делятся на следующие типы: ручные, машинные, машинно-ручные, гаечные, плашечные, маточные, для конической резьбы и специальные.

Ручные метчики применяют для нарезания резьбы вручную и делают в виде комплекта, состоящего из двух или трех метчиков. Все метчики комплекта имеют разный диаметр, причем полный профиль резьбы имеет только чистовой метчик.

Машинные метчики применяются для нарезания внутренней резьбы на сверлильных, агрегатных, револьверных, токарных автоматных и других станках. Этими метчиками можно нарезать резьбу за один или несколько проходов. За один проход нарезают резьбу с шагом до 3 мм, а за два прохода резьбы более крупного шага, особо длинные резьбы, а также глухие резьбы в труднообрабатываемых материалах, независимо от величины шага.

Машинно – ручные метчики применяют для получения цилиндрической, конической резьбы. Этими метчиками можно нарезать машинным способом резьбы всех размеров и вручную резьбы с шагом до 3мм включительно.

Гаечные метчики служат для нарезания резьбы в гайках за один проход без реверсирования метчика, путем нанизывания нарезанных деталей на хвостовик инструмента. Они применяются на сверлильных или специальных гайконарезных станках. Различают гаечные метчики с прямыми и с изогнутым хвостовиком. Метчики с изогнутым хвостовиком применяются для непрерывного нарезания резьбы на гайконарезных автоматах.

Плашечные метчики служат для предварительного нарезания резьбы круглых плашек после сверления стружечных отверстий.

Маточные метчики служат для калибрования резьбы круглых плашек после сверления стружечных отверстий. Заборная часть маточных метчиков делается конической по всему профилю, калибрующая часть – цилиндрическая.

У метчиков для конической резьбы отсутствует калибрующая часть, и все нитки профиля являются режущими. Нитки профиля метчиков работают с малой толщиной среза.

Специальные метчики составляют большую группу, в которую входят ненормализованные конструкции метчиков. Например, метчики оригинальной конструкции, в которой отсутствуют канавки на калибрующей части, благодаря чему они отличаются повышенной точностью и стойкостью. Такие метчики дают более точную резьбу, так как отсутствие сквозных канавок обеспечивает хорошее направление метчика.

Из всех перечисленных метчиков наиболее практичными для нарезания резьбы М27, является комплект ручных метчиков.

2.5.2 Расчет и конструирование комплекта ручных метчиков

Рассчитать и сконструировать комплект ручных метчиков для нарезания метрической резьбы М27*3 7Н по ГОСТ 9150 – 81 и ГОСТ 24705 – 81 в заготовке из стали 45 с σ_в = 800МПа ~ 80 кг/мм².

Основные конструктивные и габаритные размеры ручных метчиков выбираем по ГОСТ 3266 – 81. Число метчиков в комплекте для нарезания резьбы с шагом 3мм – 2 штуки. Длина метчика L = 135мм; длина режущей части l = 45мм; длина заборной части l₁= 18мм – для чернового метчика, l₂ = 6мм – для чистового метчика; диаметр хвостовика d₁ = 22h9мм; размеры квадрата хвостовика а = 18h12мм; длина квадрата l = 25мм (ГОСТ 9523 – 84).

2.5.2.1 Выбор инструментального материала

Для изготовления ручных метчиков используют сталь У12А.

2.5.2.2 Выбор стружечных канавок

Число канавок Z = 4[13, стр.404]

2.5.2.3 Выбор формы и размеров стружечной канавки

[12, cтр. 116], [8, стр 404], [14, стр 292].

Профиль поперечного сечения метчика представлен на рисунке 13.

Рисунок 13 – Профиль поперечного сечения метчика

Диаметр сердцевины

d_c = 0,45d, (124)

d_c = 0,5 * 27 = 13,5мм

Ширина пера

b = 0,28d, (125)

b = 0,28 * 27 = 7,56мм

Радиус формы канавки

r = 0,66d, (126)

r = (0,52…0,55) * 27 = 15,7мм

r₁ = (0,1…0,125)d, (127)

r₁ = 0,125 * 27 = 3,5мм

2.5.2.4 Определение параметров заборной части

Диаметр d_З заборной части на переднем торце метчика

d_З = d₁ – 0,25, (128)

где d₁ – внутренний диаметр резьбы

d_З = 23,592 – 0,25 = 23,342мм

Длина заборной части метчика [12,стр 114]

Длина заборной части для чистового метчика

l₁ = 2P, (129)

l₁ = 2 * 3 = 6мм

- для чернового метчика:

l₁ = 6P, (130)

l₁ = 6 * 3 = 18мм

Угол заборной части [14, стр 225]

tgφ = (d - d_З)/2l₁, (131)

- для чистового метчика

tgφ = (27 – 23,342)/12 = 0,305

φ = 17°

- для чернового метчика

tgφ = (27 – 23,342)/36 = 0,102

φ = 6°

Диаметр сверла под резьбу

d_СВ = d – P, (132)

d_СВ = 27 – 3 = 24 мм.

2.5.2.5 Определение длин рабочей и калибрующей частей и обратной конусности

Рисунок 14 – Элемент заборной части метчика

Длина рабочей части

Длина рабочей части l_З = 45мм [15, стр. 124]

Длина калибрующей части

l₂ = l₃ – l₁ , (133)

- для чистового метчика

l₂ = 28 – 6 = 22мм

- для чернового метчика

l₂ = 24 – 18=6мм

Обратная конусность

Обратная конусность на 100мм длины – 0,1мм [12, стр. 115].

2.5.2.6 Определение размеров хвостовика [13, стр. 275]

- размер квадрата хвостовика а = 18h12мм

- длина квадрата l = 25мм (ГОСТ 9523 – 84).

2.5.2.7 Общая длина метчика

L = 135мм [12, стр. 222].

2.5.2.8 Выбор геометрических параметров

Геометрические параметры метчика представлены на рисунке 15.

Рисунок 15 – Геометрические параметры метчика

Учитывая, что заготовка, в которой нужно нарезать резьбу из стали 45 с σ_В = 800МПа, выбираем геометрические параметры режущей части метчиков по ГОСТ 3266 – 81:

- передний угол на заборной и калибрующей частях γ = 10° [14, стр.225];

- задний угол на заборной части α = 6° [14, стр.225].

Определяем затылование на длине заборной части метчика по формуле [12, стр. 119].

К = , (134)

К = = 2,12мм

2.5.2.9 Определение размеров профиля резьбы

Определение размеров профиля показаны на рисунке 16.

Рисунок 16 – Определение размеров профиля резьбы

Для определения исполнительных размеров резьбы метчика нужно знать основные размеры метрической резьбы, мм (ГОСТ 9150 – 59) и допуски на диаметры метчиков для метрической резьбы, которые берем из справочника металлиста. Основные размеры метрической резьбы М27*3 и допуски на диаметры метчика представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Основные размеры метрической резьбы М27*3 и допуски на диаметры метчика

	Наружный диаметры, мм	Средний диаметр, мм	Внутренний диаметр, мм
Основные размеры метрической резьбы М27*3		25,051	23,752
Допуски на диаметры метчика М27*3 7Н	верхний	0,284	0,082	0,160
нижний	0,200	0,030

2.5.2.10 Исполнительные размеры резьбы и допуски чистового метчика

Наружный диаметр наибольший

d´´ = d + es, (135)

d´´ = 27 + 0,284 = 27,284мм

Наружный диаметр наименьший

d´ = d + ei, (136)

d´ = 27 + 0,200 = 27,200мм

Средний диаметр наибольший

d₂´´ = d₂ + es, (137)

d₂´´ = 25,051 + 0,082 = 25,133мм

Средний диаметр наименьший

d₂´ = d₂ + ei, (138)

d₂´ = 25,051 + 0,030 = 25,081мм

Внутренний диаметр наибольший

d₁´´ = d₁ + es, (139)

d₁´´ = 23,752 – 0,160 = 23,592мм

Наименьший – не нормируется.

2.5.2.11 Исполнительные размеры резьбы и допуски чернового метчика

Наружный диаметр наибольший

d_ч´´ = d´ – 0,25Р, (140)

d_ч´´ = 27,200 - 0,25*3 = 26,450мм

Наружный диаметр наименьший

d_ч´ = d_ч´´ - h11, (141)

d_ч´ = 26,450 – 0,130 = 26,320мм

Средний диаметр наибольший

d_2ч´´ = d₂´ - 0,07 , (142)

d_2ч´´ = 25,081 + 0,07 = 24,960мм

Средний диаметр наименьший

d_2ч´ = d_2ч´´ - h9, (143)

d_2ч´ = 24,960 + 0,052 = 24,908мм

Внутренний диаметр наибольший

d_1ч´´ = d₁´ - 0,1 , (144)

d_1ч´´ = 23,592 – 0,1 = 23,419мм

Наименьший – не нормируется.

Профиль и размеры канавок метчиков выбираем по приложению 1 к ГОСТ 3266 – 81. По найденным размерам строим профиль канавочной фрезы.

Размеры центровых отверстий принимаем по ГОСТ 14034 - 74* форма А.

Технические требования даны в ГОСТ 3449 – 84Е.

Марка стали, твердость, предельные отклонения, параметры шероховатости поверхности и т.д. указываются на рабочем чертеже.

Выполним рабочий чертеж с указанием основных технических требования. На рабочем чертеже должны быть изображены профиль резьбы чернового и чистового метчиков, профиль канавок и профиль канавочной фрезы, выполненные в большом масштабе.

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка технологии изготовления приводного вала тележки

3.1.1 Описание конструкции и назначения детали

Деталь – вал является ведущим (приводным) элементом стапельной телеги. Данная деталь принадлежит к классу ступенчатых валов.

Вал опирается на четыре шариковых радиальных подшипника. На конических концах вала насажены ходовые колеса. Для передачи вращательного момента от вала на ходовые колеса предусмотрена призматическая шпонка. Передача вращательного момента на вал осуществляется с помощью прямозубого цилиндрического колеса на призматической шпонке, осевое смещение которого исключается с одной стороны буртиком. Для фиксации ходовых колес от осевого смещения в торце вала сделано отверстие с резьбой под шайбу с болтом.

Материал вала – конструкционная углеродистая сталь марки 45 по ГОСТ 1050-88. Сталь 45 является углеродистой доэвтектоидной сталью, значит для ее термообработки лучше применить улучшение, которое заключается в нагреве детали до температуры 820-840^оС с последующим быстрым охлаждением и дальнейшим высокотемпературным отпуском. Середина вала остается вязкой, т.к. сталь 45 имеет прокаливаемость 10…15 мм, а это обеспечит высокую ударную вязкость и устойчивость вала к различным видам нагрузки.

3.1.2 Нормоконтроль чертежа детали

Рабочий чертеж приводного вала содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, то есть все проекции, разрезы, совершенно четко и однозначно объясняющие её конфигурацию, и возможные способы получения заготовки. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей, что для данной детали достаточно. Чертеж содержит все необходимые сведения о материале детали. Рабочий чертеж приводного вала выполнен согласно ЕСКД на формате А1 в масштабе уменьшения 1: 2.

3.1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Вал – массовая деталь в машиностроении, поэтому вопросы технологичности приобретают для них особенно важное значение.

Упрощение конструкции детали за счет второстепенных элементов не представляется возможным из-за их отсутствия.

Замена материала на менее дорогой не рекомендуется. Сталь 45 – недорогой и недефицитный материал, обеспечивающий весь комплекс свойств, необходимых для вала.

Деталь не имеет труднодоступных мест для обработки и контрольных измерений. Данную деталь можно обрабатывать на типовом стандартном оборудовании, стандартным режущим инструментом, используя универсальные типовые приспособления.

3.1.4 Выбор метода изготовления и формы заготовки

Вал относится к деталям типа «вал». Вал изготовлена из стали 45 (ГОСТ1050–88), которая сравнительно хорошо обрабатывается резанием. С точки зрения рационального выбора заготовки вал-шестерня относится к достаточно технологичным деталям. В качестве заготовки можно использовать прокат как наиболее дешёвый вид заготовки.

Геометрическая форма детали состоит из поверхностей, которые образованны вращением образующих относительно оси и торцов.

Поверхности открыты для подвода и перемещения режущего инструмента. Конфигурация детали не позволяет выполнить её полную обработку за один установ. Поэтому маршрут обработки будет складываться из ряда последовательных операций и переходов.

Конфигурация детали обеспечивает нормальный вход и выход инструмента.

Конструкция вала позволяет использовать типовые этапы обработки для большинства поверхностей.

Показатели точности и шероховатости находятся в экономических пределах: 6 квалитет точности и шероховатость Rа 0,63 мкм.

Возможна реализация принципа постоянства баз на основных операциях. Выбранные базы обеспечивают простое, удобное и надежное закрепление. Это позволяет применять сравнительно простые и дешевые приспособления.

Деталь обрабатывается в центрах и имеет достаточную жесткость, т.к. l/d < 10 (294/42 < 10).

Конструкция детали обеспечивает безударную обработку.

На основных операциях возможность применения стандартного режущего и мерительного инструментов и оснастки (резец проходной, резец контурный, резец канавочный, фреза червячная, фреза шпоночная, сверло центровочное, фреза торцевая, центра, линейка, штангенциркуль). Конструктивные элементы не вызывают деформацию инструмента на входе и выходе. В результате вышеизложенного деталь технологична.

3.1.5 Определение массы изделия

m=ρ*V; (145)

где ρ – плотность, кг/см³;

V – объем детали.

3.1.6 Определение объема детали для цилиндра

V= ((π*D²)/4)*L; (146)

где D – диаметр цилиндра, см³;

L – длина цилиндра, см.

3.1.7 Определяем объем детали

V₁=((3,14*10,8²)/4)*16,5=1236,1 см³

V₂=((3,14*12,5²)/4)*13,5=1655,86см³

V₃=((3,14*16²)/4)*71=14268,16см³

V₄=((3,14*20²)/4)*18=5652см³

V₅=((3,14*16²)/4)*12=2411,52см³

V₆=((3,14*15,2²)/4)*13,5=2448,45см³

V₇=((3,14*10,8²)/4)*16,5=1510,78см³

3.1.8 Определяем общий объем изделия

V_общ.=V₁+V₂+V₃+V₄+V₅+V₆+V₇;

V_общ.=1236,1+1655,86+14268,16+5652+2411,52+2448,45+1510,78=291828,5с м³

V=V_общ.*20%;

V=29183*0,2=58,37мм³

V=V_общ.-V;

V=2918,3-58,37=2334,6мм³

3.1.9 Определяем массу изделия

m=0,00785*2334,6=18,3кг

Для изготовления вала можно применить заготовку полученную из проката или методом горячей объемной штамповки.

Вариант №1 – заготовка из проката.

3.1.10 Определяем длину заготовки

L_заг.=L_д+2*Z_под.; (147)

где L_д – длина заготовки, мм;

Z_под. – припуск на подрезание торцов.

L_заг.=1620+2*2,0=1624мм

3.1.11 Определяем объем заготовки

V_заг.=((π*D_заг.²)/4)*L_заг.; (148)

где D_заг. – диаметр заготовки, см;

L_заг. – длина заготовки, см.

V_заг.=((3,14*200²)/4)*1624;

V_заг.=509936

3.1.12 Определяем массу заготовки

G_заг.=V_заг.*ρ; (149)

где V_заг. – объем заготовки, см³.

G_заг=5099,3*0,00785;

G_заг=40,3 кг

3.1.13 Определяем расход материала на изготовление одной детали из

проката длиной 4м

Х₄=(L_ПР-L_ЗАГ-L_ОБ;)L_ЗАГ (150)

где L_ПР - длина проката, мм;

L_ЗАГ – длина заготовки, мм;

L_ОБ – ширина реза при отрезке, мм.

X₄=(4000-80-5)/1620=2,4=2шт

3.1.14 Остаток длины

L_НК=L_ПР-L_ОБ-L_ЗАГ-(L_З*X₄)

L_НК=4000-5-80-(1620*2)=675мм

П_НК=(L_НК*100)/L_ПР

П_НК=(675*100)/4000=16,87%

3.1.15 Расчёт припуска на обработку

Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные размеры на поверхность Ø150m6 ведущего вала (рисунок 6.1) На остальные обрабатываемые поверхности назначить припуски и допуски по таблицам ГОСТ 7505—74.

Расчет припуска выполняем по методу Кована для одного размера (посадочное место подшипника), шероховатость данной поверхности, согласно конструкторскому чертежу должна быть не грубее чем R_a=1,25. Технологический маршрут обработки поверхности Ø150m6 состоит из обтачивания предварительного и окончательного и шлифования предварительного и окончательного. Обтачивание и шлифование производятся в центрах, для уменьшения провисания дополнительно вал крепят по середине в люнет.

Записываем технологический маршрут обработки в расчетную таблицу 6.1. В таблицу также записываем соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения элементов припуска.

Величина припуска рассчитывается по формуле:

Z_min = z*(R_а + T) + ρ + ε_з, (151)

где R_а – высота неровностей поверхности;

Т – величина дефектного слоя;

ρ – пространственные отклонения тех. баз. и обрабатываемой поверхности;

ε_з – погрешность закрепления заготовок.

Суммарное отклонение

, (152)

где

ρ_к= Δ_кl, (153)

где l = 300мм

Δ_к = 0,05

ρ_к = 0,05∙300≈0,15мм.

, (154)

где δ₃=0,5 мм.

= 0,35мм

мм

Остаточное пространственное отклонение:

после предварительного обтачивания ρ₁=0,06·1530 = 23 мкм;

после окончательного обтачивания ρ₂=0,04·1530 = 15,2 мкм;

после окончательного шлифования ρ₃=0,02·1530 = 7,6 мкм.

Расчет минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой

(155)

Минимальный припуск:

под предварительное обтачивание

мкм;

под окончательное обтачивание

мкм;

под предварительное шлифование

мкм;

под окончательное шлифование

мкм.

Производим расчет по остальным графам таблицы 6.

Графа таблицы 6 «Расчетный размер d_р» заполняется начиная с конечного (чертежного) размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

d_p4=150,015+0,056=150,071 мм;

d_p3=150,071+0,09=150,161 мм;

d_p2=150,161+0,166=150,327 мм;

d_p1=150,327+0,876=151,203 мм.

Записав в соответствующей графе расчетной таблицы значения допусков на каждый технологический переход и заготовку, в графе «Наименьший предельный размер» определим их значения для каждого технологического перехода, округляя расчетные размеры увеличением их значений. Округление производим до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров и - как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

мм =74 мкм;

мм = 276 мкм;

мм = 390 мкм;

мм = 1200 мкм;

мм = 51 мкм;

мм = 89мкм;