WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«1. Обзор существующих конструкций приводов ручных машин 1.1. Обзор научных работ по теме исследования Разработкой теории бурения грунтов и разработкой конструкций буровых ...»

1. Обзор существующих конструкций приводов ручных машин

1.1. Обзор научных работ по теме исследования

Разработкой теории бурения грунтов и разработкой конструкций

буровых станков занимались Зварыгин В.И., Кардыш В.Г., Ребрик Б.М.,

Сулакшин С.С. и другие.

Исследовательские работы в области создание коллекторных

двигателей проводили Шефнер К.И., Ермолин Н.П. и другие.

Разработкой теории зацепления зубчатых передач и их расчётами на

изгибную и контактную прочность занимались Чебышев П.Л., Артоболевский И.И., Дунаев П.Ф., Леликов О.П., Решетов Д.Н., Чернавский С.А. и другие.

Волновые зубчатые передачи исследовали Волков Д.П., Иванов М.Н., Крайнев А.Ф. и другие.

Волновыми передачами с промежудочными телами качения занимались Беляев А.Е., Панкратов Э.Н., Янгулов В.С., Ан и Кан, Самсонович С.Л., Становской В.В. и другие.

1.2. Анализ конструкций мото и электробуров Анализ конструкций ручных машин, выпускаемых российскими и зарубежными производителями показал, что большинство из них разработаны на базе электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания.

Зарубежная фирма Mora Ice предлагает ледобур на базе двигатели постоянного тока (рис. 1) [15].

Рис. 1. - Электробур Mora Ice Electric 140 Передоточное число редуктора 40:1 с термической обработкой шестерней, обороты рабочего органа: 190-200об./мин, аккумулятор 12В, вес

9.25кг, количество человек необходимых для работы - 1.



Фирмы Husqvarna, Stihl, Echo, Eskimo и другии выпусают мотобуры на базе как 2-х так и 4-х такных двигателей внутренного сгорания (Рис. 2) [16].

Рис. 2. - Мотобур ECHO EA410 Российская небольшая компания НПО “Ручной бур” г. Новая Ляля выпускает ручную машину на базе коллекторного двигателя, мощностью 1,6 кВт (Рис. 3).

Рис. 3. - Электробур ЭБ1 Машина имеет электорнное регулирование скорости, поэтому частота врашения шнека находится в предерах от 130 об/мин до 510 об/мин [17].

Максмальный крутящий момент - 60 нм. Количество человек для бурения - 1.

Предприятие “Машиностроительный Завод им Воровского” производит мотобур М-10, предназначеный для буренния грунтов I-IV категории.

Рис. 4. - Мотобур М-10 Масса мотобура 16 кг. Мощность двигателя 3,6 кВт. Частота вращения рабочего органа - 185... 625 об/мин. Количество человек для бурения – 2 [18].

В результате анализа установлено, что большинство ручных машин имеют частоту врашения рабочего органа в диапазоне от 180 до 300 об/мин и мощность двигателя от 1.5 до 3 кВт. Масса привода ручных машин находится в пределах от 8 до 16 кг.

1.3. Анализ двигателей, применяемых в ручных машинах В качестве двигателей в РМ используются: электрические двигатели, двигат

–  –  –

Рис. 5 - Классификация по разновидности встроенного двигателя Электрические двигатели по типу потребляемой энергий можно разделить на двигатели постоянного тока, двигатели переменного тока и универсальные двигатели.

Группа двигателей постоянного тока, в зависимости от наличия щёточно-коллекторного узла подразделяются на коллекторные (Рис.6) и бесколлекторные двигатели (рис. 6).

Рис. 6 - Коллекторный двигатель постоянного тока DC126 Напряжение для двигателей серии DC126 [19] находится в пределах от 12 В до 180 В. При напряжении 24 В, DC126 коллекторный двигатель может достигать максмальной скорости 3500 об/мин; а при напряжении 12 В, минимальной скорости 600 об/мин.

Рис. 7 - Бесколлекторный двигатель FL86BLS Бесколлекторные двигатели FL86BLS [20] имеют номинальную скорость 3000 об/мин, напряжение питания 48 В, диапазон крутящего момента 3,5-10,5 кгсм, мощность 110 Вт и массу 1,5 кг.

Двигатели переменного тока подразделяют по принципу работы на синхронные и асинхронные двигатели. Синхронные двигатели вращаются синхронно с магнитным полем питаюшего напряжения (рис. 8). В асинхронном двигателе частота вращения ротора отличается от частоты вращающегося магнитного поля, создаваемого питающим напряжением (рис.

9).

–  –  –

Синхронные двигатели [21] с возбуждением от постоянных магнитов имеют диапазон крутящего момента от 10 до 10000 Нм и диапазон числа оборотов от 5 до 375 об/мин.

Рис. 9 - Асинхронный электродвигатели АИР 80 A 4 Асинхронный электродвигатель АИР 80 А 4 [22] имеет мощность 1,1 кВт, n = 1500 об/мин и массу 12,8 кг.

Универсальный коллекторный двигатель может работать при питании от сети как постоянного, так и однофазного переменного тока (рис. 10).

Рис. 10 - Универсальный коллекторный двигатель ДК100-1000 15И1 Этот универсальный коллекторный двигатель [23] работает под напряжением 220 В, имеет полезную мощность 1000 Вт, номинальную частоту вращения 15000 об/мин и массу 3,2 кг.

Двигатели внутреннего сгорания преобразуют тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу. Обычно применяются двухтактные (рис.11) и четырёхтактные (рис. 12) двигатели.

Рис. 11 - Двигатель двухтактный бензиновый Мотобур DDE GD-52-200 исспользует такой двухтактный бензиновый двигатель внутренного сгорания [24], который имеет рабочие обороты 5000 об/мин, рабочий объём 52 см3, диаметр цилиндра 200 мм, мощность 1,8 кВт, массу 9,8 кг и передаточное отношение 34:1.

–  –  –

Мотобур AG252 CHAMPION использует четырёхтактный двигатель внутренного сгорания [25] (рис. 12), рабочий объём 49 см3, диаметр цилиндра 48,0 мм и ход поршня 38,0 мм, мощность 1,3 кВт при 7000 об/мин и массу 8,0 кг.

Гидравлический двигатель (гидродвигатель) — гидравлическая машина, предназначенная для преобразования гидравлической энергии в механическую. К гидродвигателям относят гидромоторы, гидроцилиндры, гидротурбины и поворотные гидродвигатели.

Гидравлические буры (рис. 13) - категория серьезных промышленных установок. Главное преимущество таких буров перед бензиновыми и электрическими устройствами – функция реверса, что дает возможность бурить как по часовой, так и против часовой стрелки. Благодаря ей проходить проблемные слои грунта намного проще.

Рис. 13 - Гидравлический ручной бур Пневматический двигатель, пневмомотор [26] — энергосиловая машина, преобразующая энергию сжатого воздуха в механическую работу.

Например, пневматический гайковёрт (рис. 14):

Рис. 14 - Пневматический ударный реверсивный гайковёрт BM-41-7500 Пневматический ударный реверсивный гайковёрт BM-41-7500 [27] развивает максмальный момент затяжки 136 Нм, рабочий крутящий момент 34

- 122 Нм, частоту вращения двигателя 12000 об/мин, рабочее давление 6,3 бар.

Из выше описанных конструкции двигателей, универсальный коллекторый двигатель имеет найменшьную массу на единицу мощности и размер. А также не выбрасывает в атмосферу вредных веществ.

1.4. Анализ механических передач, применяемых в ручных машинах В настоящее время, в ручных машинах применяются разничные виды механических передач. Это одно- двух- и трехступенчатые прямозубые и косозубые цилиндрические, а таже конические, реже планетарные и червячные передачи (рис. 15, 16, 17) [28, 29, 30].

–  –  –

Рис. 17 - Ручная циркулярная пила фирмы SKIL В последнее время активно исследуется работоспособность волновых зубчатых и волновых передач с промежуточными телами качения в приводах разричных механизмов, в том числе и в ручных машинах. Эти передачи имеют не большие габариты и массу в сравнение с передачами других типов, засчёт многопарности зацепления. Приципиальная схема волновой передачи с ПТК представлена на рис. 18.

Рис. 18 - Схема волновой передачи с ПТК 1 – генератор, 2 – сепаратор, 3- тела качения, 4 – профильный венец Генератор 1 выполнен в виде диска, установленного на опорах ведущего вала со смещением относительно оси вращения. При врашении генератор 1 вызывает радиальные перемещения тел качения 3 (роликов или шариков), которые находятся в пазах сепаратора 2, и обкатываясь при этом по внутреннему профилю зубчатого венца 4, вызывают его вращение при закрепленном положении венца. Как правило, количество рабочих профилей на венце на один больше, чем тел качения, поэтоиу за полный оборот ведущего вала при неподвижном сепараторе венец 4 поворачивается в том же направлении на угол, равный шагу профиля.

Механические характеристики волновой передачи с промежуточными телами качения представлены ниже:





1) Высокое передаточное число: диапазон составляет от 6 до 60 для одноступенчатых редукторов, до 3500 – двухступенчатых, свыше 1000 000 – многоступенчатых.

2) Высокие крутящие моменты на выходном звене, большие перегрузочные резервы и высокая жесткость кинематических звеньев. До 50% всех тел качения находится в зацеплении, что позволяет передавать крутящие моменты в 5-10 раз большие, чем зубчатые типы, с многократной кратковременной перегрузкой и практически без упругих деформаций, при равных массогабаритных показателях.

3) Высокий КПД, в диапазоне 0,8-0,9, а в специальной конструкции - до 0,97;

4) Малый угловой зазор. За счет большой жесткости кинематических звеньев волновой передачи с промежуточными телами качения при номинальных нагрузках, общий угловой зазор составляет при нормальной точности до 0,8 град; для особо точных передач до 0,05 град.

В результате анализа установлено, что привод на базе коллекторного двигатели с волновой передачей с ПТК будет иметь небольшие размеры и массу, а так же по своим техническим характеристикам не уступать зарубежным аналогам.

2. Получение уравнений профиля венца для волновой передачи с промежуточными телами качения

2.1. Уравнение профиля венца Беляева А.Е.

Исследованиями геометрии зацепления волновой передачи с ПТК посвящены работы Беляева А.Е., Панкратова Э.Н., Ан и Кан, Самсоновича С.Л.

и других. Расшётная схема для получения уравненией профиля венца Беляева А.Е. представлена на рис. 19.

–  –  –

Рис. 20 - Кривая профильного венца Как видно из рис. 20, в месте перехода от одной впадины к другой образуется острая кромка. В начальной стадии приработки передачи происходит её интенсивный износ, что снижает КПД передачи.

–  –  –

По формулам (8, 9, 10, 11) можно построить кривую профильного венца (рис. 22).

Из рис. 22 видно, что в месте перехода от одной впадины к другой так же образуется острая кромка.

–  –  –

Для повышения долговечности и КПД передачи необходимо получить уравнения профиля венца со скруглёнными кромками.

2.3. Уравнение профиля венца со скруглемными кромками С целью получения уравнения эпициклоидального профиля венца со скруглёнными кромками построим новую систему координат (рис. 23).

–  –  –

k 2 = tg(3 ) - для прямой MN.

Таким образом, определены все необходимые уравнения для построения профиля венца волновой передачи с промежуточными телами качения со скругленными кромками.

По полученным зависимостям (28) рассчитаны координаты профиля венца передачи с промежуточными телами качения в программе MatCad 15 [11,12]. По этим координатам построена эпициклоида с острыми кромками (рис.25) с характерными петлями в местах перехода от выступа к впадине (рис.26).

Рис.25 - Фрагмент эпициклоиды Рис.26 - Петля на острой кромке Затем были рассчитаны координаты эпициклоиды со скругленными кромками по уравнениям (29 - 32). И в программе AutoCad [13, 14] построена кривая профиля венца (рис.27).

Рис.27 - Фрагмент эпициклоиды со скругленными кромками В результате проделанной работы полученны уравнения профиля венца волновой передачи с ПТК со скруглёнными кромками. На практике это приведет к уменьшению периода приработки передачи, а так же к повышению её долговечности и КПД.

3. Изготовление деталей волновой передачи и контроль их размеров

3.1. Подготовка производств венца волновой передачи 3.1.1. Расчёт координат точек кривой профильного венца Mathcad [4],[13] - система компьютерной алгебры из класса систем автоматизированного проектирования, ориентированная на подготовку интерактивных документов с вычислениями и визуальным сопровождением, отличается легкостью использования и применения для коллективной работы.

На первой стадии расчёта в программу Mathcad были введены параметры волновой передачи и расчётная схема (рис. 28).

Рис. 28 - Исходные данные для расчёта На второй стадии были введены уравнения (12 - 28), расчитаны точки траектории кривой профиля венца с острыми кромками (рис. 29) и построен график полувпадинны профиля (рис. 30).

Рис. 29 - Уравнения профиля венца с острыми кромками Рис. 30 - График полувпадины профиля венца На третьей стадии были введены уравнения (29 - 32), расчётная схема (рис. 31), расчитаны точки траектории скругляющей окружности и построен график полувпадины профиля венца со скруглённой кромкой (рис. 32).

–  –  –

Рис. 32 - График полувпадины профиля венца со скруглённой кромкой Затем расчётные координаты точек (x,y) профиля были экспортированы в программу Excel, где они были объединены с целью подготовки данных для изборажения кривой в программе AutoCAD (рис. 33).

Рис. 33 - Координаты кривой профиля венца в Excel Таким образом, поставленная задача решена. Данные подготовленны для изображения кривой в программе AutoCAD.

3.1.2. Построение кривой профильного венца Для построения кривой профильного венца в прогармме AutoCAD 2006 использовалась команда Polyline (рис. 34, 35) Рис. 34 - Кривая профиля венца в программе AutoCAD 2006

–  –  –

3.1.3. Изготовление модели профильного венца на станке с ЧПУ Управляющая программа (УП), подготовленная в ADEM 9, загружалась в УЧПУ станка Emco Concept mill 155. После редактирования нескольких кадров УП для адаптации к типу станка, производалась симуляция изготовления профиля венца (рис. 37).

Рис. 37 - Визуализация процесса обработки венца Затем, убедившись в корректной работе УП была изготовлена модель венца (рис. 38).

Рис. 38 - Изготовление модели венца На заключительной стадии проведен контроль размеров венца на инструментальном микроскопе УИМ 21 (рис. 39).

Рис. 39 - Измерение размеров венца В результате измерений установлено, что все размеры венца соответствую требованиям рабочего чертёжа (приложение 1).

3.2. Разработка 3D модели ручной машины электробур В САПР Компас 13 создана 3D модель-сборка ручной машины электробур (рис. 40).

Рис. 40 - 3D модель-сборка ручной машины электробур Составными частями этой 3D модели являются коллекторный двигатель (рис. 41, 42), волновой редуктор (рис. 43) и шенек (рис. 44).

–  –  –

Рис. 43 - Волновой редуктор с ПТК Волновой редуктор состоит из 73 деталей. На некоторые детали разработаны рабочие чертежи (приложение 2, 3, 4). И по этим чертежам изготовлены детали редуктора.

Рис. 44 - Шнек Таким образом, можно получить наглядное приедставление о ручной машине, её составных частях и отдельных деталях.

3D модели деталей также могут быть использованы для создания управляющих программ, с целью их изготовления на станках с ЧПУ.

3.3. Расчёт зазора между роликами и профилем венца в радиальном направлении Для расчета размерной цепи в радиальном направлении (рис. 45) строим схему размерной цепи (рис. 46).

Рис. 45 - Размерная цепь редуктора с ПТК в радиальном направлении

–  –  –

Правильность назначения допусков на составляющие звенья размерной цепи подтверждается проверкой:

Аmax (Бmax ) = Аувmax ( Бувmax ) Аумmin ( Бумmin )

–  –  –

Звено Б1 является радиусом впадин венца, а Б3 – радиусом диска генератора волн, поэтому для изготовления деталей необходимо номинальные размеры и допуски этих звеньев удвоить.

Расчеты показывают, что ручная машина электробур на базе универсального коллекторного двигателя с полезной мощностью 1 кВт и частотой вращения шнекового рабочего органа 254 об/мин способна бурить шпуры 100 мм в грунтах различного типа на глубину 1 м в заданном режиме.

На следующем этапе работы необходимо изготовить экспериментальный образец привода РМ и произвести стендовые и натурные испытания.

Результаты и выводы

В результате проделанной работы:

1. Получены уравнения для построения профиля венца волновой передачи с промежуточными телами качения со скругленными кромками.

2. По расчетным координатам создана управляющая программа для станка с ЧПУ и изготовлена модель изделия.

3. Профильный венец со скругленными кромками снизит время приработки передачи, исключит попадание большого количества продуктов износа в зону контакта промежуточных тел качения с венцом, что приведет к повышению коэффициента полезного действия, а также надёжности и долговечности передачи.

Заключение В данной работе расмотрены пути совершенствования конструкции РМ электробур с волновой передачей с ПТК, а так же способы подготовки производства отдельных узлов и деталей.

На следующей стадии работы необходимо изготовить детали по рабочим чертежам, собрать изделие и произвести стендовые и натурные

Похожие работы:

«Даний посібник з експлуатації поширюється на всі шість типорозмірів печі калориферної типу "буллер" ПК 01.00.00 торгової марки "Буллер", призначеної для опалення житлових, службових, виробничих приміщень, теплиць і споруджуваних будинків згідно "Лриложения 15 обязательное СНиП 2.04.05-91. Отоп...»

«37 2015, № 3 (13) УДК 004.934 А. К. Алимурадов ОЦЕНКА ЧАСТОТЫ ОСНОВНОГО ТОНА РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ МЕТОДАМИ ДЕКОМПОЗИЦИИ НА ЭМПИРИЧЕСКИЕ МОДЫ A. K. Alimuradov ESTIMATION OF THE PITCH FREQUENCY SPEECH SIGNALS METHODS EMPIRICAL MODE DECOMPOSITION А н н о т а ц и я. Для повышения эффективности оценки частоты осно...»

«Внешняя торговля Кооперационные поставки в международной торговле энергетическим оборудованием для электростанций Развитие международной торговли в значительной степеЮ.А. Савинов, ни определяется углублением кооперирования предприятий Ю.Ю. Посысаев стран-экспортеров. Международная межфирменная кооперация межд...»

«Соколов А.А., Соловьев А.А. Основы взаимодействия железнодорожного. УДК 656.613.1 А.А. Соколов, А.А. Соловьев Основы взаимодействия железнодорожного и водного (морского) транспорта (на примере Мурманского транспортного узла) A.A. Sokolov, A.A. Solov'yov Interaction of railway and marine transport (Murmansk...»

«ДЛЯ ЖЮРИ Всероссийская олимпиада школьников по географии Региональный этап 2016/2017 учебного года МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС для проверки ответов на задание первого тура1 ВНИМАНИЕ! Задание для 9-го класса включает 5 задач. Задание для 10-11-х классов включает 5 задач. Максима...»

«ВОСПОМИНАНИЯ ОБ АКАДЕМИКЕ А.Н. БАХЕ Игорь Сергеевич Балаховский внук академика А.Н. Баха Алексей Николаевич Бах прожил долгую 89 летнюю жизнь, но фактически это были три жизни, как будто трех разных людей. В молодые год...»

«Анастас Микоян Так было Несколько слов об авторе: Анастас Иванович Микоян (1895-1978) выдающийся государственный деятель советской эпохи. На протяжении более чем тридцати лет входил в Политбюро ЦК КПСС, занимал посты заместителя председателя С...»

«Руководство по эксплуатации w w w.g ro s t.n t-rt.ru По вопросам продаж и поддержки обращайтесь: Астана +7(77172)727-132, Волгоград (844)278-03-48, Воронеж (473)204-51-73, Екатеринбург (343)384-55-89, Казань (843)206-01-48, Кр...»

«К ОПРЕДЕЛЕНИЮ СЛОЖНОСТИ КОДА 2 С.Г. Иванов* Челябинский государственный ун Эта работа является продолжением статьи К определению сложности генетического кода группы. В ней доказывается, что коды сложности 5 не существу. Ют, Ключевые слова: проблема Эндрюса-Кэртиса, сложность кода.1. Максимальные цепи...»

«АРБИТРАЖНЫЙ СУД МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ Именем Российской Федерации РЕШЕНИЕ от 28 апреля 2008 г. по делу N А41-3609/08 Резолютивная часть решения объявлена 21 апреля 2008 г. Полный текст решения изготовлен 28 а...»










 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.