ПМС 2

МИНОБОРОН НАУКИ
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова»
(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ» имени М.Т.Калашникова»)
Кафедра «М и ТОМД и СП»








КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Проектирование механических систем».

На тему: «Разработка пневмопривода для улучшения и ускорения работы сварочных клещей типа КТГ 8-3».





Выполнил
Студент группы Б06-712-2зТ Хайдаршин Р.С.



Проверил
К.т.н., доцент Салангин В.Г..









Ижевск 2014 г.
Содержание

Введение
1. Принципиальная гидравлическая схема привода дроссельного регулирования клещей для контактной сварки типа КТГ 8-3
1.1. Расчет приводов зажимных устройств сварочных клещей типа
КТГ 8-3.
1.1.1. Пневматический привод для сварочных клещей типа КТГ 8-3.
1.1.2. Поршневые двигатели (пневмоцилиндры) для сварочных клещей типа КТГ 8-3.
1.1.3. Диафрагменные пневмокамеры для сварочных клещей типа КТГ 8-3.
1.1.4. Пневмогидропривод для сварочных клещей типа КТГ 8-3.
Вывод.
Список использованных источников.
Введение
В контактной точечной сварке для повышения удобства работы, упрощения конструкции и расширения области применения сварочных клещей. Сущность изобретения: сварочные клещи содержат трансформатор, сменные неподвижный и подвижный электроды, поворотный рычаг, на котором закреплен подвижный электрод, и рукоятку с толкателем, связывающим ее с поворотным рычагом. В оси шарнира, соединяющего поворотный рычаг и толкатель, выполнено отверстие, а на конце толкателя установлены гайки, между которыми зажимается ось шарнира. При рабочем положении рукоятки центры осей шарниров располагаются на одной прямой линии. Поворотный рычаг снабжен дополнительным шарниром и стопором.
Изобретение относится к сварке, конкретно к переносным клещам для контактной сварки и может быть использовано при точечной контактной сварке конструкций различной формы из металлов. Известны сварочные клещи, содержащие трансформатор, неподвижный и подвижный электроды, а также механизм перемещения подвижного электрода. В известных сварочных клещах для перемещения подвижного электрода и создания усилия сжатия используется пневматический цилиндр. Это создает неудобство в работе из-за громоздкости, большого веса сварочных клещей и необходимости иметь на рабочем месте сжатый воздух.
Наиболее близкими к изобретению по технической сущности и достигаемому результату являются сварочные клещи, содержащие трансформатор, сменные подвижный и неподвижный электроды, поворотный рычаг, на котором закреплен подвижный электрод, и механизм перемещения подвижного электрода, состоящий из рукоятки, качающейся вокруг шарнира, и толкателя, связанного посредством шарниров с рукояткой и рычагом. В известных клещах для создания необходимого усилия сжатия электродов требуется сжать пружину, расположенную на толкателе, причем, по мере поворота рукоятки усилие сопротивления пружины сжатию возрастает. Это создает неудобство в работе, так как при большом объеме сварки наступает быстрая физическая усталость. Известные сварочные клещи сложны в изготовлении. Кроме того, в известных сварочных клещах усилие сжатия свариваемых деталей направлено поперек продольных осей электродов, поэтому они применяются для сварки электродами, рабочие концы которых расположены поперек пpодольных осей электродов. Эти сварочные клещи не могут быть применены для сварки в труднодоступных местах электродами, рабочие концы которых направлены вдоль продольных осей электродов, так как усилие сжатия свариваемых деталей в этом случае должно совпадать с направлением рабочих концов электродов. Это ограничивает область применения сварочных клещей.
Цель изобретения повышение удобства в работе, упрощение конструкции, а также расширение области применения известных сварочных клещей.
Цель достигается тем, что в сварочных клещах, содержащих трансформатор, неподвижный и подвижный электроды, поворотный рычаг, на котором закреплен подвижный электрод, и механизм перемещения подвижного электрода, состоящий из рукоятки, качающейся вокруг шарнира, и толкателя, связанного посредством шарниров с рукояткой и поворотным рычагом, в оси шарнира, соединяющего поворотный рычаг и толкатель выполнено отверстие, через которое пропускается толкатель, а на конце толкателя установлены гайки, между которыми закрепляется ось шарнира, причем, механизм перемещения подвижного электрода выполнен таким образом, что центры осей его шарниров при полом нажатии на рукоятку располагаются на одной прямой линии. Кроме того, поворотный рычаг снабжается дополнительным шарниром и стопором а электроды соединяются между собой двухшарнирным звеном.
Сварочные клещи содержат трансформатор, неподвижный и подвижный электроды. Подвижный электрод закреплен на поворотном рычаге, вращающемся в шарнире. Поворотный рычаг снабжен дополнительным шарниpом и стопором. Механизм перемещения подвижного электрода состоит из рукоятки, качающейся вокруг шарнира, выполненным на верхней ручке, и толкателя одним концом связанного шарниром с рукояткой. В оси шарнира поворотного рычага выполнено отверстие, в которое пропущен другой конец толкателя, имеющий резьбу. На этом конце толкателя установлены гайки и таким образом, что они находятся по обе стороны оси шарнира и зажимают ее при затягивании гаек.
Сварочный трансформатор соединен с подвижным электродом гибкой шиной. Для включения трансформатор в верхней ручке установлен выключатель. В зависимости от назначения рабочие концы неподвижного и подвижного электродов направлены поперек или вдоль их продольных осей. Неподвижный и подвижный электроды соединяются между собой двухшарнирным звеном, состоящим из двух зажимных втулок. изолированных друг от друга и серьги, соединенной с втулками шарнирами.
Сварочные клещи работают следующим образом.
При сварке электродами с рабочими концами и направленными поперек их продольных осей дополнительный шарнир поворотного рычага жестко закрепляется стопором. Сварочные детали устанавливаются между рабочими концами электродов. При нажатии на рукоятку толкатель вращает поворотный рычаг с закрепленным на нем подвижным электродом. Усилие сжатия электродов регулируется изменением рабочей длины толкателя, находящейся между шарнирами, путем поворота гаек в ту или иную сторону. Размеры деталей механизма перемещения подвижного электрода и рабочая длина толкателя выбираются таким образом, чтобы при полном нажатии на рукоятку (т.е. когда она доходит до упора в верхнюю ручку) свариваемые детали были сжаты с необходимым усилием, а центры осей шарниров, лежали на одной прямой линии. В этом случае усилие, которое необходимо приложить к рукоятке, чтобы удержать ее в таком положении, невелико. Кроме того, усилие сжатия свариваемых деталей при этом не будет зависеть от усилия, прилагаемого к рукоятке, т.е. будет обеспечиваться постоянство усилия сжатия свариваемых деталей при сварке. В том случае, если центр оси шарнира при полом нажатии на рукоятку будет находиться ниже центров осей шарниров требуется приложение значительного усилия к рукоятке, чтобы удержать ее в этом положении. И наоборот, если центр оси шарнира при полом нажатии на рукоятку будет находиться выше центров осей шарниров, будет затруднен возврат рукоятки в исходное положение после сварки, что вносит неудобство при работе со сварочными клещами.
В случае необходимости сварки в труднодоступных местах с малым свободным пространством на сварочные клещи устанавливаются электроды с рабочими концами, направленными параллельно их продольных осей, стопор дополнительного шарнира удаляется, а на неподвижный и подвижный электроды устанавливаются зажимные втулки двухшарнирного звена. Перемещением втулок вдоль электродов обеспечивают соосность рабочих концов последних, после чего втулки закрепляются. При нажатии на рукоятку толкатель вращает поворотный рычаг, который переламывается в дополнительном шарнире. В свою очередь двухшарнирное звено переламывается в шарнирах и создает дополнительную опору подвижному электроду, предотвращая его опрокидывание вокруг дополнительного шарнира. В результате при соприкосновении рабочих концов электродов со свариваемыми деталями создается усилие сжатия, направленное вдоль продольных осей электродов.
В предлагаемых сварочных клещах в оси шарнира, соединяющего поворотный рычаг и толкатель, выполнено отверстие, через которое пропускается толкатель, а на конце толкателя установлены гайки, между которыми зажимается ось шарнира. Это позволяет регулировать усилие сжатия электродов без применения специальной пружины, что упрощает конструкцию сварочных клещей и уменьшает, прикладываемое к рукоятке, а следовательно повышает удобство в работе. Кроме того, механизм перемещения подвижного электрода в предлагаемых сварочных клещах выполнен таким образом, что при полном нажатии на рукоятку центры осей его шарниров лежат на одной прямой линии, что дополнительно позволяет уменьшить усилие, прикладываемое к рукоятке, а следовательно еще более повысить степень удобства в работе со сварочными клещами.
В предлагаемых сварочных клещах поворотный рычаг снабжен дополнительным шарниром, а электроды соединены двухшарнирным звеном. В результате этого при установке на сварочные клещи электродов, рабочие концы которых направлены вдоль продольных осей электродов, усилие сжатия свариваемых деталей будет также направлено вдоль этих осей. В результате становится возможным выполнять сварку в труднодоступных местах. Наличие стопора в дополнительном шарнире позволяет выполнять сварку электродами рабочие концы которых направлены поперек продольных осей электродов, так как усилие сжатия свариваемых деталей в этом случае также направлено поперек этих осей. Все это расширяет область применения сварочных клещей.
Таким образом, предлагаемые сварочные клещи позволяют повысить удобство в работе, упростить конструкцию и расширить область применения.
Формула изобретения
СВАРОЧНЫЕ КЛЕЩИ, содержащие трасформатор, сменные электроды, один из которых закреплен на поворотном рычаге, шарнирно установленную на корпусе трансформатора рукоятку и толкатель, связанный шарнирами с рукояткой и поворотным рычагом, отличающиеся тем, что ось шарнира, соединяющего поворотный рычаг и толкатель, выполнена с перпендикулярным ей отверстием, в котором размещен конец толкателя, выполненный резьбовым и снабженный двумя гайками, установленными по разные стороны от оси шарнира, рычаги снабжены соединяющим их шарнирным звеном и стопором для фиксации этого звена, а центр оси шарнира, соединяющего рукоятку с корпусом трансформатора, и центры осей шарниров, соединяющих толкатель с поворотным рычагом и рукояткой, при рабочем положении рукоятки расположены на одной прямой.
Для того чтобы сварочные клещи работали, нужен привод, а приводы бывают:
Пневматические,
Гидравлические,
Пневмогидравлические,
Поршневые двигатели (пневмоцилиндры),
Диафрагменные пневмокамеры.
Широкое использование гидроприводов в машиностроении определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и, прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости (при условии хорошей плавности движения), возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов, защиту системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удаётся получить прямолинейное движение без кинематических преобразований, а также обеспечить определённое соотношение скоростей прямого и обратного ходов.
В современных машинах и гибких производственных системах с высокой степенью автоматизации цикла требуется реализация множества различных движений. Компактные гидродвигатели легко встроить в механизмы и соединить трубопроводами с насосной установкой, имеющей один или два насоса. Такая система открывает широкие возможности для автоматизации цикла, контроля и оптимизации рабочих процессов, применения копировальных, адаптивных и программных систем управления, легко поддаётся модернизации, состоит, главным образом, из унифицированных изделий, серийно выпускаемых специализированными заводами. К основным преимуществам гидропривода следует отнести также достаточно высокое значение КПД, повышенную жёсткость и долговечность.
Гидроприводы имеют и недостатки, которые ограничивают их использование в машиностроении. Это потери на трение и утечки, снижающие КПД гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости.

Схема привода





Q3=270 H,
Вылет электрода =35 мм.,
Характер двигателя –пневматический,
Мощность=69кВА,
Продолжительность включения=11А.,
Номинальный длительный ток=3,6А.,

В моем курсовом проекте я рассчитаю усилие сжатия различных приводов, и по расчетам найду наиболее подходящий вариант для улучшения производительности производства. . Все расчеты представлены ниже.

















1.1.Расчет приводов зажимных устройств сварочных клещей типа
КТГ 8-3
Как указывалось в предыдущих главах, приводы используются в приспособлениях с зажимными устройствами первой и третьей групп. В зажимных устройствах первой группы применяются пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, механогидравлические, центробежно-инерционные и другие приводы. В третьей группе – вакуумные, магнитные, электростатические и др.

1.1.1. Пневматический привод для контактных клещей типа КТГ 8-3

Пневматический привод состоит из пневмодвигателя, воздухопроводов и пневматической аппаратуры различного назначения. Энергоносителем здесь является сжатый воздух с давлением Р = 0,4 – 0,6 Мпа. Расчет на прочность элементов пневмопривода производят при давлении Р = 0,6 МПа, а величину развиваемого им усилия Ри при давлении Р = 0,4 МПа.
Пневмодвигатели выполняют в виде поршневых цилиндров и диафрагменных пневмокамер.
13 EMBED Equation.3 1415. (1)
Время торможения примем равным времени разгона 13 EMBED Equation.3 1415.
Расстояние разгона:
13 EMBED Equation.3 1415. (2)
Расстояние, которое проходит клещ:
13 EMBED Equation.3 1415. (3)
Время движения стола с постоянной скоростью:
13 EMBED Equation.3 1415. (4)
Время движения клеща в одну сторону:
13 EMBED Equation.3 1415.
13 EMBED Equation.3 1415 (5)

13 EMBED Equation.3 1415. (7)
Тогда эффективную площадь гидроцилиндра найдем следующим образом:
13 EMBED Equation.3 1415. (8)
Зная эффективную площадь, можно определить диаметры поршня и штока гидроцилиндра:
13 EMBED Equation.3 1415, (9)
где D – диаметр поршня гидроцилиндра, d – диаметр штока гидроцилиндра.
Принимая 13 EMBED Equation.3 1415, получим:
13 EMBED Equation.3 1415. (10)
По ГОСТ 14896-84 принимаем D=160 мм.
Из соотношения 13 EMBED Equation.3 1415 и в соответствии с ГОСТ 14896-84 принимаем d=18 мм.
Зная диаметры поршня и штока, выполняем чертеж гидроцилиндра.
В соответствии с принятыми значениями диаметров поршня и штока необходимо уточнить значения эффективной площади и расчетного давления:
13 EMBED Equation.3 1415,
13 EMBED Equation.3 1415
Для проверки на прочность сравним предел прочности корпуса гидроцилиндра с допустимым:
13 EMBED Equation.3 1415, (11)
где 13 EMBED Equation.3 1415 – внутренний диаметр гидроцилиндра, 13 EMBED Equation.3 1415 – толщина стенок гидроцилиндра.
13 EMBED Equation.3 1415,
13 EMBED Equation.3 1415. (12)
13 EMBED Equation.3 1415 не должно превышать допустимого значения для стали [13 EMBED Equation.3 1415]=120 МПа.
13 EMBED Equation.3 1415< [13 EMBED Equation.3 1415].
Условие выполняется.

1.1.2. Поршневые двигатели (пневмоцилиндры) для сварочных клещей КТГ 8-3.
Они подразделяются на одинарные и сдвоенные. В одинарных имеется один поршень, а в сдвоенных – два. Они могут быть также одностороннего и двухстороннего действия (рис. 7.1).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.1. Пневмоцилиндр двухстороннего действия
1. Для пневмоцилиндров одностороннего действия
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ];
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ];
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ],
где к – характеристика пружины,
а – величина сжатия.
2. Для пневмоцилиндров двухстороннего действия
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ],
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ],
где [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]– КПД [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]0,85,
q – сопротивление возвратной пружины.

1.1.3. Диафрагменные пневмокамеры для привода контактных клещей типа КТГ 8-3.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.2. Диафрагменная пневмокамера
1. Для пневмокамер одностороннего действия
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ].
2. Для пневмокамер двухстороннего действия
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Диафрагменные пневмокамеры (рис. 7.2) в силовом отношении отличаются от поршневых тем, что развиваемое ими усилие Ри изменяется по мере движения штока.
Достоинства пневмокамер:
рабочая камера не обрабатывается и гораздо дешевле пневмоцилиндров;
герметичны;
долговечны.
Недостатки:
малый ход поршня;
падения усилия по длине хода штока;
диаметральные размеры больше осевых.

Гидравлический привод для сварочных клещей типа
КТГ 8-3.

Гидравлический привод состоит из силового гидравлического цилиндра, насоса, бака, трубопроводов, аппаратуры управления и регулирования. Гидроцилиндры бывают одностороннего и двухстороннего действия. Благодаря использованию более высокого давления жидкости по сравнению с пневмоприводом при тех же развиваемых усилиях имеет меньшие габариты и вес; масло обеспечивает смазку трущихся частей.
Недостатки гидроприводов:
сложность гидроустановки и необходимость в дополнительной площади для ее размещения;
большая стоимость.
Простейшая схема с одним насосом приведена на рис 7.3.
Масло от насоса 4 направляется золотником управления 2 в одну из полостей гидроцилиндра 1. Когда передается к зажимным элементам несамотормозящияся, масло должно подаваться в систему под рабочим давлением в течении всего времени работы механизма зажима и почти весь расход масла (за исключением утечек) должен проходить через переливной клапан 3, настроенный на рабочее давление, что вызывает нагрев масла и непроизводительным затрат энергии. Поэтому такую схему целесообразно применять в случаях, когда передают к зажимным элементам самотормозящяся и насос после зажима может отключаться .
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.3. Схема гидропривода с одним насосом.
Для уменьшения затрат мощности выполняют привод с двумя насосами:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.4. Схема гидропривода с двумя насосами.
5 – низкого давления и большой производительности и 4 – высокого давления и малой производительности. При холостом ходе масло поступает в цилиндр 1 одновременно от обоих насосов. После замыкания механизма (упора зажимного элемента в деталях) давления в системе увеличивается, и напорный золотник 6 отключает насос низкого давления. В дальнейшем будет уже работать только насос высокого давления (рис. 7.4).
Можно выполнить привод только с одним насосом низкого давления в сочетании с мультипликатором 7. При повышениях давления в системе специальный напорный золотник 8 включает мультипликатор, который благодаря разности площадей поршня и штока-плунжера повышает давления в цилиндре; обратный клапан 9 отключает часть системы с низким давлением. Такое устройство (рис. 7.5) может быть использовано при самотормозящихся передачах; при несамотрмозящих передачах можно использовать только для кратковременного зажима. В противном случае мультипликатор должен был бы компенсировать большие объемные потери масла и его габаритные размеры при этом сильно бы возросли.
Применяют также привод с насосом 10, (рис. 7.6) автоматически регулирующим производительность по давлению. При увеличении давления в системе цилиндр управления 11 уменьшают производительность насоса до величины, необходимой для компенсации объемных утечек.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.5. Схема гидропривода с одним насосом и мультипликатором.
Можно выполнить привод только с одним насосом высокого давления, но малой производительности (рис. 7.7) в сочетании с гидроаккумуляторами 13. Здесь при зажиме масло подается одновременно аккумуляторам и насосам. После зажима насос через клапанную пробку 12 пополняет аккумулятор.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.6. Схема гидропривода с одним насосом.
Производительность насоса должна обеспечить зарядку аккумулятора за время зажима – выполнения рабочих операций. Такую схему применяют при сравнительно небольшом времени зажима.
При большой продолжительности выполнения рабочих операций выполнят более сложную схему с гидроаккумулятора (рис. 7.8). Насос 4 высокого давления и большой производительности подает масло через обратный клапан 9, золотник 2 с электроуправлением в гидроцилиндр 1 и гидроаккумулятор 13. когда давление в гидросистеме достигает максимального значения, на которое настроен предохранительный клапан 14, реле давления 15 с помощью золотника 14 переключает поток масла от насоса на слив. Тогда давление в системе поддерживается аккумулятором. При падении давления до минимального рабочего срабатывает реле давления 16, переключающее золотник 14, вследствие чего насос снова нагнетает масло в систему и заряжает аккумулятор.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.7. Схема гидропривода с одним насосом и гидроаккумулятором.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.8. Схема гидропривода с насосом и аккумулятором.
13 EMBED Equation.3 1415. (14)
Диаметр золотника можно определить, используя равенство: Qз =QГД.
13 EMBED Equation.3 1415 (15)
где dз – диаметр золотника, х – перемещение золотника,
· – коэффициент расхода (примем
·=0,71).
Из того, что Qз =QГД, следует, что Qз max=QГД max. Тогда можно записать:
13 EMBED Equation.3 1415. (16)
Принимая 13 EMBED Equation.3 1415, получим:
13 EMBED Equation.3 1415 (17)
Из стандартного ряда выбираем dз = 16мм.

Тогда максимальное перемещение золотника будет следующим:
13 EMBED Equation.3 1415 (18)

Размеры каналов и других магистралей дросселирующего гидрораспределителя определим по допустимой скорости. Примем [
·]=12 м/с.
Зная все необходимые размеры, выполняем чертеж дросселирующего гидрораспределителя.


1.1.5. Пневмогидропривод для сварочных клещей типа КТГ 8-3.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.9. Пневмогидропривод.
Пневмогидропривод (рис. 7.9) состоит из силового гидравлического цилиндра и пневмогидравлического усилителя давления. Усилители давления бывают двух типов: прямого и последовательного.
Принцип работы усилителя прямого действия основан на непосредственном преобразовании сжатого воздуха низкого давления Рв в высокое давление жидкости Рг. Отношение (Dв / dг)2 называется коэффициентом усиления.
Выводы

Согласно техническому заданию спроектирован гидравлический привод для клещей типа КТГ 8-3, предназначенный для подачи электрода для контактной сварки.
Основные элементы гидропривода:
Выбор гидравлического оборудования производится в соответствии с принципиальной схемой (рис. 1), воспользовавшись для этого международным каталогом Свешникова В.К. «Гидрооборудование». В качестве рабочей жидкости в приводе используется масло И-30А ГОСТ 20799-88.
Список использованных источников.
1. В.К. Свешников «Станочные гидроприводы»: М. Машиностроение, 1988-512с.
2. В.И. Анурьев «Справочник конструктора-машиностроителя»: в 3 т., М. Машиностроение, 2001
3. Методические указания по дисциплине «Проектирование механических систем» разработанная кандидатом технических наук, доцентом В.Г.Салангиным.


Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 11207592
    Размер файла: 921 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий