Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Методические указания к лабораторным работам

Министерство образования и науки Российской Федерации

Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств

Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Составители: Кобылкин А.В. Цыдендоржиева Г.Р.

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МАШИН И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ Методические указания к лабораторным работам для студентов специальности 170600 "Машины и аппараты пищевых производств" Составители: Кобылкин А.В. Цыдендоржиева Г.Р.

Подписано в печать 5.07.2004 г. Формат 60х84 1/16 Усл.п.л. 3,49, уч.-изд.л. 3,0. Печать офсетная, бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ № 100. Издательство ВСГТУ, Улан-Удэ, ул.Ключевская, 40 в. ©ВСГТУ, 2004 г.

Улан-Удэ 2004 Аннотация

2

3

Настоящие методические указания к лабораторным работам по курсу «Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств», предназначены для студентов специальности 170600 Машины и аппараты пищевых производств» дневного и заочного обуч6ения. Лабораторные работы проводятся на действующих автоматах в лаборатории РиК МАПП кафедры «Пищевая и аграрная инженерия». Методические указания позволяют студентам ознакомиться с устройством и принципом работы, составить структурную и кинематическую схемы машин. Ключевые слова: диаграмма, циклограммирование, автомат, синхрограмма, рабочие органы, схемы.

Методические указания предназначены для студентов дневного и заочного обучения специальности 170600 "Машины и аппараты

4

пищевых производств", выполняющих лабораторные работы по курсу, а также преподавателей, руководящих проведением лабораторных работ. Лабораторный практикум переработан и дополнен на основе аналогичного лабораторного практикума, изданного в 1987 году. В лабораторный практикум включены пять лабораторных работ с элементами УИРС по следующим машинам-автоматам: - этикетировочный автомат Б-12 системы Ермолаева; - полуавтомат для перевязки сосисок и сарделек ППС-7; - закаточный автомат АЗМ-3П; - автомат для розлива молока в бутылки АРУ-М; - автомат для фасовки вязких жидкостей в стеклянную тару ПАД3. Содержание, объем и методика проведения лабораторных работ на различных автоматах аналогичны. Продолжительность одной лабораторной работы -10 академических часов, в том числе: - часть 1 -”Составление и изучение структурной схемы машины 4 часа; - часть 2 -”Исследование законов движения рабочих органов машины - 4 часа; - часть 3 -”Составление и изучение кинематической схемы машины - 2 часа.

5

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Лабораторные работы выполняются в специально предназначенной для этих целей лаборатории "Расчетов и конструирования машин", оборудованной подводами электроэнергии напряжением 380 вольт, а также средствами пожаротушения. При подготовке и выполнении работ студент имеет дело с установками, находящимися под напряжением, с быстровращающимися частями машин. Поэтому необходимо строго соблюдать правила техники безопасности. На первом занятии преподаватель проводит вводный инструктаж по технике безопасности и методам безопасного проведения лабораторных работ, что регистрируется в специальном журнале с личной росписью студента. При выполнении лабораторных работ на установках следует помнить, что: 1) приступая к работе, следует предварительно детально ознакомиться с устройством автомата, обратив особое внимание на токоведущие элементы, вращающиеся массивные детали, которые являются опасными для человека; 2) в случае каких-либо неясностей в принципе работы, устройстве и подключении установки, а также последовательности выполнения замеров, необходимо дополнительно обратиться за разъяснениями к преподавателю или лаборанту; 3) перед включением установки в сеть необходимо удостовериться в отсутствии оголенных проводов, ослабленных креплений элементов вращающихся частей машины. Ограждения, корпуса, крышки и т.п. детали должны быть на месте и надежно закреплены. 4) перед началом работы должны быть четко распределены обязанности между членами бригады студентов. Недопустима скученность и суета на рабочем месте. 5) после включения установки при наличии искрения или гудения, нагрева электродвигателя, повышенной вибрации и люфтов вращающихся или перемещающихся частей необходимо отключить машину и поставить в известность об этом преподавателя. 6) обо всех поломках и неисправностях, происшедших во время работы, необходимо сразу информировать преподавателя. 7) после завершения работы необходимо отключить установку от сети, привести установку в исходное положение и убрать рабочее место.

6

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ Отчет о лабораторной работе оформляется каждым студентом на листах писчей бумаги формата А4 (210х297 мм). Допускаются отклонения в размерах листов, но не более ± 5 миллиметров на сторону. Бумага должна быть белой, в крайнем случае, можно использовать бумагу в клетку. Титульный лист оформляется по форме, приведенной на Рис.0.4. Заглавный и последующие листы записки должны иметь рамку. Линии рамки должны быть отнесены от края листа с левой стороны на 20 мм, с правой, сверху и снизу - на 5 мм. Для листов, на которых начинаются разделы (заглавный лист), основная надпись выполняется по форме 2, для остальных (последующих) листов - по форме 2а (см. Рис.0.1 и Рис.0.2). При написании текста оставляют поля. Расстояние от рамки до границ текста следует оставлять с левой стороны не менее 5 мм, в конце строк - не менее 3 мм. Расстояние от верхней или нижней строки текста до верхней или нижней линии рамки должно быть не менее 10 мм. Абзацы в тексте начинают отступом, равным 15-17 мм. Текст отчета, включая формулы, графики, таблицы, подписи под рисунками и т.п., должен выполняться чернилами или пастой одного цвета. Допускается использование одного из трех цветов: черного, синего или фиолетового. На одной странице текста допускается не более пяти исправлений, в противном случае страница должна быть переписана. Текст расчетно-пояснительной записки может быть выполнен одним из следующих способов: -рукописным – высота букв не менее 2,7 мм; -машинописным – через два интервала, высота букв не менее 2,5 мм, лента только черного цвета; -текстовым редактором ЭВМ – требования те же, что для машинописного текста. Текст отчета допускается писать с обеих сторон листа. При этом штамп на оборотной стороне листа должен быть выполнен по форме, показанной на Рис.0.3. Отчет должен быть поделен на разделы, подразделы и пункты. Наименование раздела должно быть кратким, соответствовать содержанию и записываться прописными буквами. Разделы должны иметь порядковую нумерацию и обозначаться арабскими цифрами с точкой в конце номера. Номер подраздела состоит из номера раздела и подраздела, разделенных точкой. В конце номера подраздела также ставится точка.

7

Например, 3.2. (второй подраздел третьего раздела). Подразделы в свою очередь делятся на пункты, а пункты - на подпункты. Номер пункта состоит из номеров раздела, подраздела и пункта, разделенных точками, а номер подпункта - из номеров раздела, подраздела, пункта и подпункта, разделенных точками. В конце любого номера должна стоять точка. Например, 3.2.1.5.(пятый подпункт первого пункта второго подраздела третьего раздела). Изложение текста отчета должно быть кратким, четким, исключающим возможность различного толкования. Его необходимо вести от первого лица множественного числа или может быть использована неопределенная форма. Терминология и определения должны быть едиными и соответствовать установленным стандартам, а при отсутствии стандарта – общепринятым в научно-технической литературе. Все иллюстрации в отчете (схемы, графики, отчеты) называются рисунками. Номер рисунка состоит из номера раздела и порядкового номера рисунка в пределах раздела, разделенных точкой, например: Рис. 4.2. (второй рисунок четвертого раздела). Рисунки должны иметь наименование, размещаемое над рисунками. Все поясняющие надписи приводятся под рисунком, а номер рисунка помещают ниже поясняющих надписей (см. Приложение 1.1). Рисунки, как правило, должны размещаться сразу после первой ссылки на них в тексте отчета. Все формулы нумеруются арабскими цифрами в пределах раздела. Номер формулы состоит из номера раздела и номера формулы в пределах раздела, разделенных точкой. Номер указывают с правой стороны листа на уровне формулы в круглых скобках. Значения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, должны быть приведены непосредственно под формулой. Значение каждого символа дают с новой строки, в той последовательности, в какой они приведены в формуле. Первая строка расшифровки должна начинаться со слова "где" без двоеточия после него. Например:

V = где

S t

V - скорость, м/с; S - путь, м; t - время, с. Формулы следует выделять из текста свободными строками, т.е. выше и ниже каждой формулы должно быть составлено не менее одной свободной строки. Если формула не уменьшается в одну строку, то она должна быть перенесена на следующую строку после знака равенства (=) или после знаков плюс (+), минус (-), умножить (*).

8

пояснительной части диаграммы (текстовой или графической), размещаемой после диаграммы или на свободном поле диаграммы. Переменные величины на диаграммах следует указывать либо символом, либо наименованием переменной величины.

5х8=40

Основная надпись (форма 2 по ГОСТ 2.104-68) заглавного листа отчета 7 10 23 15 1

Из Лис № докум Разраб. Сидоров Провери

Подпис Дат

Д.238.350.205.АРУ-М Литер

Разливочноукупорочный автомат 555 АРУ-М

Н.контр Утв.

Лист 3

Листов 9

1

1

185 Рис.0.1 Основная надпись (форма 2а по ГОСТ 2.104-68) последующих листов отчета располагаемых на лицевой стороне листа 5х3=15

7 10

23

Из Лис № докум.

15 1 Подпис Дат

1

Д.238.350.205.АРУ-М

Лис

5

185 Рис.0.2 Основная надпись (форма 2б по ГОСТ 2.104-68) последующих листов отчета, располагаемых на оборотной стороне листа при двухстороннем заполнении 7 10 23 15 1 1

5х3=15

Ссылки в тексте отчета на номер формулы дают в скобках, например: "... по формуле (3.1)". Весь цифровой материал отчета оформляется в виде таблиц, которые должны иметь заголовок, выполненный строчными буквами (кроме первой, прописной) и размещаемый посредине над таблицей. Все таблицы нумеруются в пределах раздела арабскими цифрами. Номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы. Заголовки граф таблицы начинают с прописных букв, причем в конце заголовка точка не ставиться. Если цифровые данные в графах таблицы выражены в разных единицах измерения, то их указывают в заголовке каждой графы. При отсутствии данных в какой-либо графе или строке таблицы в соответствующем месте таблицы ставят прочерк. Таблицу помещают после первого упоминания о ней в отчете, при этом слово "таблица" пишется сокращенно, например: "... в табл. 2.1". При переносе таблицы на следующую страницу головку таблицы не повторяют. В этом случае нумеруют графы (в первой строке после головки таблицы) и повторяют нумерацию на следующей странице. Диаграммы выполняются в прямоугольной или полярной системах координат. Значения переменных величин откладываются на осях координат в линейном или нелинейном масштабах изображений. Масштаб изображений для каждого из направлений осей координат может быть разным. Диаграммы без шкал следует выполнять во всех направлениях координат в линейном масштабе изображений. В качестве шкалы используют координатную ось или линию координатной сетки, которая ограничивает поле диаграммы. (см. Рис.2.1). Оси координат, оси шкал, ограничивающих поле диаграммы, следует выполнять сплошными основными линиями (толщина S= 0,6…1,5 мм). Линии координатной сетки и делительные штрихи осей выполняют сплошной тонкой линией (толщина S/3…S/2). На диаграмме одной функциональной зависимости ее изображение следует выполнять линией толщиной 2S. Допускаются, при необходимости, линии меньшей толщины для обеспечения точности отсчета. При изображении на одной диаграмме нескольких зависимостей допускается их изображать линиями различных типов, например, сплошной, штриховой, штрих пунктирной и т.д. Точки диаграммы, полученные измерением или расчетом, обозначают графическим кружком, крестиком и т.д., разъясняя в

9

Лис

6

Д.238.350.205.АРУ-М 185 Рис.0.3

Из Лис № докум.

Подпис Дат

10

11

Титульный лист отчета о лабораторной работе Министерство образования и науки Российской Федерации ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра "Пищевая и аграрная инженерия"

"ЗАЧТЕНО" Преподаватель ___________/Кобылкин А.В./ "___"_______ 2002 г.

ОТЧЕТ По лабораторной работе РАЗЛИВОЧНО-УКУПОРОЧНЫЙ АВТОМАТ АРУ-М по дисциплине "Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых произврдств"

(Д.238.350.205.АРУ-М) Выполнил студент 238-1 гр. _______/Сидоров А.Ю./

Улан-Удэ 2004

Рис.0.4

ЧАСТЬ 1 СОСТАВЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ МАШИНЫ 1.1. Задание При выполнении первой части лабораторных работ необходимо выполнить следующее: 1) ознакомиться с машиной; 2) сделать описание машины и принципа ее работы; 3) составить структурную схему машины; 4) определить геометрические параметры передач, марку и основные характеристики стандартных элементов машины. 1.2. Методические указания к выполнению разделов задания 1.2.1. Знакомство с машиной необходимо начать с ее визуального осмотра, выяснения принципа ее работы по описанию и технологической схеме, приведенной в Приложении 1.1, а также наблюдения за работой машины при ее включении. Кроме того, необходимо определить все рабочие органы, разобраться в характере относительного движения рабочих органов, медленно вращая распределительно-управляющий вал машины. 1.2.2. Описание машины составляется в произвольной форме. Содержание описания: структурные элементы машины; их назначение; принцип действия машины. 1.2.3. Структурная схема машины представляет собой схему машины в наиболее упрощенном виде и позволяет представить ее структуру и состав. Структурная схема - условное плоскостное изображение машины - вычерчивается согласно условным изображениям, приведенным в табл.1.1 При составлении структурной схемы необходимо помнить, что структурная схема показывает поток энергии, передаваемый от двигателя через структурные элементы машины к рабочим органам. Все валы машины, изображенные на структурной схеме, должны быть пронумерованы римскими цифрами, начиная от вала двигателя, вал которого принимается за первый, в направлении передачи энергии (см. примеры на Рис. 1 и Рис. 2). В подрисуночной надписи к структурной схеме должны быть приведены список рабочих органов и список исполнительных механизмов. 1.2.4. Геометрические параметры передач определяются непосредственными замерами и расчетами по ниже приведенным формулам.

12

13

Таблица 1.1 Условные обозначения элементов машин в структурных схемах Наименование Электродвигатель

Обозначение

М

Цилиндрическая зубчатая передача Коническая зубчатая передача Червячная или винтовая передача Цепная передача Ременная передача Вариатор

зубчатого колеса производится непосредственным подсчетом. Модуль зубчатого колеса определяется с помощью замера наружного диаметра колеса De и деления его значения в миллиметрах на число зубьев Z по формуле D m= (1.1) Z+2 где m - модуль зубчатого колеса, мм; De - наружный диаметр колеса, мм; Z - количество зубьев. По формуле (1.1) определяется значение нормального модуля для цилиндрических зубчатых колес и значение внешнего окружного модуля для конических зубчатых колос. При определении модуля конического зубчатого колеса непосредственным замером определяют максимальный диаметр зубчатого венца конического зубчатого колеса, т.е. внешний диаметр вершин зубьев. Расчетные модули m1 и m2 пары зубчатых колес, определенные по формуле (1.1), сравнивают со стандартными модулями, приведенными в табл. 1.2, выбирая из нее ближайшее к расчетному значение модуля и принимая его за действительный модуль зубчатой передачи. Таблица 1.2 Модули зубьев зубчатых колес по ГОСТ 9563-60, мм Ряд1 0,5 0,6 0,8 1,0 -

Распределительно-управляющий вал Промежуточный вал Муфта Исполнительный механизм Рабочий орган

ИМ

Ряд1 1,25 1,5 2,0 2,5 -

Ряд2 1,375 1,75 2,25 2,75

Ряд1 3,0 4,0 5,0 6,0 -

Ряд2 3,5 4,5 5,5 7,0

Передаточное отношение зубчатой передачи определяется по формуле

U=

РО

1.2.4.1. Во всех видах зубчатых передач определяется модуль передачи m, число зубьев Z1 и Z2 зубчатых колес, участвующих в передаче и передаточное отношение U. Определение числа зубьев

Ряд2 0,55 0,7 0,9 1,125

где

Z1 Z2

U - передаточное отношение; Z1 - число зубьев ведомого колеса; Z2 - число зубьев ведущего колеса.

(1.2)

14

15

Передаточное отношение червячной передачи определяют по формуле (1.2), но при этом за число зубьев ведущего колеса Z1 принимают число заходов червяка. 1.2.4.3. К геометрическим параметрам цепных передач относятся: шаг цепи t; число зубьев ведущей Z1 и ведомой Z2 звездочек; тип и марка цепи; передаточное отношение U. Определение шага цепи производят непосредственным замером с последующим уточнением его по нормальному ряду шагов цепей, приведенным в табл. 1.5. Таблица 1.5 Шаги цепей по ГОСТ 13568-75, мм

Таблица 1.3 Модули зубьев червячных передач по ГОСТ 19672-74, мм Ряд2 6,0 7,0

Ряд1 8,0 10,0 12,5 16,0

Ряд2 12,0 -

Далее определяются параметры червяка. Для этого визуально определяется число заходов червяка и измерением - диаметр червяка. После этого определяется коэффициент диаметра червяка по формуле

De −2 (1.3) m где g - коэффициент диаметра червяка; De - диаметр вершин витков червяка, мм; m - модуль червячной передачи, мм. Определенный по формуле (1.3) коэффициент диаметра червяка g сравнивают со стандартными значениями этого коэффициента, приведенными в табл. 1.4, выбирая из нее ближайшее к расчетному значение и принимают его за действительное значение коэффициента диаметра червяка. Таблица 1.4 Коэффициенты диаметра червяка по ГОСТ 19672-74, мм g=

Р яд1 8,0 10,0

Р яд2 7,1 9,00 -

Р яд1 12,50 16,0

Р яд2 11,2 14,0 -

Р яд1 20,0 25,0

Р яд2 18,0 22,0 -

8,00

9,525

12,70

15,875

19,05

25,40

31,75

38,10

После определения шага цепи необходимо установить тип и марку цепи. Для этого необходимо определить непосредственным замером размеры цепи в соответствии с Рис. 1.1, 1.2, 1.3, а затем по таблицам 1.6, 1.7, 1.8 определить тип и марку цепи. Передаточное отношение цепной передачи определяется по формуле Z U= 2 (1.4) Z1 где U - передаточное отношение цепной передачи; Z2 - число зубьев ведомой звездочки; Z1 - число зубьев ведущей звездочки. Цепи приводные роликовые однорядные типа ПРЛ и ПР по ГОСТ 13568-75 h

Ряд1 4,00 5,00 6,3 -

1 d1

d3

t

2 b7

Ряд2 3,00 3,5

b6

Ряд1 2,0 2,5 3,2 -

b3

1.2.4.2. Геометрическими параметрами червячной передачи являются модуль m и число зубьев червячного колеса Z2, коэффициент диаметра червяка g и число заходов червяка Z1 , а также передаточное отношение червячной передачи U. При определении параметров червячной передачи модуль червячного колеса определяется по формуле (1.1). За расчетный диаметр колеса D2 принимается наименьший диаметр вершин зубьев червячного колеса. После определения расчетного значения модуля следует найти по табл. 1.3 стандартное значение модуля и принять его за действительный модуль червячной передачи.

1. Звено соединительное. 2. Звено переходное. Рис.1.1

d1 b3

h

Цепи приводные роликовые двухрядные типа ПР по ГОСТ 13568-75

d3 t

1

d1 d2

2

1. Звено соединительное. 2. Звено переходное Рис.1.2 Цепи приводные втулочные однорядные типа ПВ по ГОСТ 13568-75

t

1. Звено соединительное. 2. Звено переходное. Рис.1.3

Таблица 1.6 . Основные параметры и размеры приводных роликовых однорядных цепей типа ПРА и ПР по ГОСТ 13568-75 Шаг d3 h, мм, b7, мм, b6, мм, Разрушающая Масса 1 м Обозначение цепи t, b3, мм, d1, не мм мм не более не более не более нагрузка, даН, цепи, кг цепи мм не менее менее Цепи приводные роликовые однорядные нормальной точности - ПРА 7,92 15,88 24,2 39 22 6000 ПРА-25,4-6000 25,4 15,88 2,6 9,53 19,05 30,2 46 24 8900 ПРА-31,75-8900 31,75 19,05 3,8 58 30 12700 ПРА-38,1-12700 38,1 25,40 11,10 22,23 36,2 5,5 62 34 44,45 25,40 12,70 25,40 42,4 17200 ПРА-44,457,5 72 38 22700 ПРА-50,8-22700 50,8 31,75 14,27 28,58 48,3 9,7 Цепи приводные роликовые однорядные повышенной точности - ПР 2,31 5,00 7,5 12 7 8,00 3,00 460 ПР-8-460-460 0,20 3,28 6,35 8,5 17 10 9,525 5,72 910 ПР-9,525-910 0,45 3,66 7,75 10,0 10,5 6,3 1000 ПР-12,7-1000-1 12,7 2,40 0,30 3,66 7,75 10,0 12 7 12,7 900 ПР-12,7-900-2 3,30 0,35 4,45 8,51 11,8 19 10 1820 ПР-12,7-1820-1 12,7 5,40 0,65 4,45 8,51 11,8 21 11 1820 ПР-12,7-1820-2 12,7 7,75 0,75 5,08 10,16 14,8 20 11 2300 ПР-15,875-2300- 15,875 6,48 0,80 5,08 10,16 14,8 24 13 2300 ПР-15,875-2300- 15,875 9,65 1,00 5,94 11,91 18,2 33 18 19,05 12,70 31800 ПР-19,05-3180 1,90 7,92 15,88 24,2 39 22 25,4 15,88 6000 ПР-25,4-6000 2,60 9,53 19,05 30,2 46 24 31,75 19,05 8900 ПР-31,75-8900 3,80

h

b7

A

1

b3

b6

b7

b6

16 17

Таблица 1.8 . Основные параметры и размеры приводных втулочных однорядных и двухрядных цепей ПВ и 2ПВ по ГОСТ 13568-75 , мм, b Шаг 3 Обозначение d2, А, h, мм, b7, мм, b6, мм, Разрушающа Масса 1 м d1, цепи t, не я нагрузка, цепи, кг цепи мм не мм мм не не менее мм более более более даН, не более ПВ-9,525-1150 8,80 18,5 10,0 9,525 7,60 3,59 5,00 1150 0,50 ПВ-9,525-1300 9,85 21,2 12,0 9,525 9,52 4,45 6,00 1300 0,65 2ПВ-9,525-2000 9,525 5,20 4,45 6,00 10,75 9,85 27,5 8,5 2000 1,00

Таблица 1.7 . Основные параметры и размеры приводных роликовых двухрядных цепей повышенной точности 2ПР по ГОСТ 13568-75 Шаг b , мм, d1, 3 Обозначение цепи t, не d3 А, h, мм, b7, мм, b6, мм, Разрушающа Масса 1 м я нагрузка, цепи, кг цепи мм мм мм не не не мм менее более более более даН, не менее 2ПР-12,7-3180 35 11 12,7 7,75 4,45 8,51 13,92 11,8 3180 1,4 2ПР-15,87541 13 15,875 9,65 5,08 10,16 16,59 14,8 4540 1,9 2ПР-19,05-6400 19,05 12,70 5,96 11,91 22,78 18,1 53 18 6400 2,9 2ПР-25,4-11400 25,4 15,88 7,92 15,88 29,29 24,2 68 22 11400 5,0 2ПР-31,7582 24 31,75 19,05 9,53 19,05 35,76 30,2 17700 7,3 2ПР-38,1-25400 38,1 25,40 11,10 22,23 45,44 36,2 104 30 25400 11,0 18 19

1.2.4.4. Геометрическими параметрами реечной передачи являются: модуль m и число зубьев Z зубчатого колеса; шаг t и число зубьев Z рейки. Параметры зубчатого колеса определяются в соответствии с указаниями, приведенными в подпункте 1.2.4.1. Число зубьев зубчатой рейки определяется непосредственным подсчетом. Шаг рейки определяется по формуле t = π* m (1.5) где t - шаг зубьев рейки, мм; m - модуль сопряженного зубчатого колеса, мм. 1.2.4.5. К параметрам ременной передачи относятся: длина L и тип ремня; расчетные диаметры шкивов D1 и D2; передаточное отношение U. Таблица 1.9 Размеры сечений клиновых ремней по ГОСТ 1284.1-80 Расчетная Высота Тип Ширина W W, мм ширина WP, мм (толщина) T, ремня Wp мм 10 8,5 6,0 О Т 13 11,0 8,0 А 17 14,0 10,5 Б 22 19,0 13,5 В 32 27,0 19,0 Г 38 32,0 23,5 Д 50 42,0 30,0 Е Таблица 1.10 Расчетная длина клиновых ремней по ГОСТ 1284.1-80, мм Ряд1 400,0 450,0 500,0 560,0 630 710 Ряд2 425 475 530 600 670 750 Ряд1 800 900 1000 1120 1250 1400 Ряд2 850 950 1060 1180 1320 1500 Ряд1 1600 1800 2000 2240 2500 2800 Ряд2 1700 1900 2120 2360 2650 3000

20

Таблица 1.11 Разность между наружным и расчетным радиусами шкива по ГОСТ 20895-75, ГОСТ 20896-75, ГОСТ 20897-75, мм c Dн D

Величина с в зависимости от типа ремня Тип О А Б В Г Д Е ремня

с 2,5 3,3 4,2 5,7 8,1 9,6 12,5 Тип ремня определяют следующим образом. Измеряют размеры поперечного сечения ремня, т.е. его наибольшую длину W и толщину T и по табл. 1.9, в соответствии с табличными величинами W и T, определяют тип ремня. Длина ремня определяется непосредственным замером и уточняется по табл. 1.10. За стандартную длину ремня принимают ближайший меньший, по отношению к измеренному, размер. Для определения расчетных диаметров шкивов непосредственным замером определяется наружный диаметр шкивов, а затем по формуле (1.6) определяют расчетный диаметр D = D − 2c , (1.6) н где D - расчетный диаметр шкива, мм; Dн - наружный диаметр шкива, мм; c - разность между наружным и расчетным радиусами шкива, мм. Величину разности между наружным и расчетным радиусами шкива определяют по табл. 1.11. Величину передаточного отношения ременной передачи рассчитывают по формуле D U= 2 (1.7) D1 где U - передаточное отношение ременной передачи; D2 - расчетный диаметр ведомого шкива; D1 - расчетный диаметр ведущего шкива. 1.2.4.6. Для стандартных элементов машины определяют следующие основные характеристики: 1) двигатель - тип, марка, мощность N (в киловаттах), частота вращения ω (в радианах в секунду); 2) редуктор - тип, марка, передаточное отношение U. Передаточное отношение редуктора можно определить как число оборотов ведущего вала, за которое ведомый вал совершает один полный оборот.

21

Приложение 1.1 ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ АВТОМАТОВ ЭТИКЕТИРОВОЧНЫЙ АВТОМАТ Б-12 СИСТЕМЫ ЕРМОЛАЕВА Автомат предназначен для наклейки фигурных этикеток на коническую часть бутылок вместимостью 0,5 литра с пивобезалкогольными напитками. Теоретическая производительность Q' = 3000 бутылок в час. Автомат (Рис. 1.4) имеет 4 рабочих органа: этикетоноситель; клеевой ролик; штемпель; фиксирующая звездочка. Этикетоноситель - внутримашинный транспортер - совершает поочередно два различных движения: одностороннее прерывистое вращательное и возвратно-поступательное. Вращательное движение транспортера - транспортирующее, а возвратно-поступательное предназначено для осуществления различных технологических операций. Технологическая схема автомата Б-12 5

2

1

3 4 6

1. Этикетоноситель. 2. Клеевой ролик. 3. Штемпель. 4. Фиксирующая звездочка. 5. Магазин с этикетками. 6. Транспортер. Рис. 1.4

22

23

За время одного полного оборота этикетоноситель занимает 8 позиций, 4 из которых - основные. На основных позициях, в которых этикетоноситель останавливается, выполняются следующие операции: позиция 1 - две лапки этикетоносителя, соприкасаясь с клеевым роликом, намазываются клеем; позиция 2 - предварительно намазанные клеем на первой позиции лапки этикетоносителя прижимаются к пакету этикеток, расположенном в магазине, и вследствие адгезии принимают на себя одну этикетку; позиция 3 - этикетка, находящаяся на лапках этикетоносителя, штемпелюется, т.е. на лицевую сторону этикетки наносится дата изготовления продукции; позиция 4 - этикетка, намазанная клеем и отштемпелеванная, наклеивается на бутылку. В это время фиксирующая звездочка под напором бутылок, находящихся на межмашинном транспортере, проворачивается на величину одного шага своих зубьев и очередная бутылка проходит сквозь паз этикетоносителя, принимая на себя этикетку с клеем, а последняя прижимается к горлышку бутылки прижимными роликами (на Рис. 1.4. не показаны). АВТОМАТ ДЛЯ ФАСОВКИ ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ В СТЕКЛЯННУЮ ТАРУ ПАД-3 Технологическая схема автомата ПАД-3 4

3

2

1

5

а

б а.-положение 1. б.-положение 2.1. Поршень. 2. Кран. 3. Карусель.4. Приемная воронка. 5. Стол. Рис. 1.5

Автомат предназначен для дозирования и наполнения стеклянной тары вязкими жидкостями, в частности сметаной. Теоретическая производительность автомата Q' = 2880 1/час. Автомат (Рис.1.5) имеет 3 рабочих органа: поршень; кран; карусель. Операции дозирования и наполнения тары жидкостью осуществляются следующим образом. Кран образует катал между цилиндром, наполненным сметаной, и банкой, подведенной каруселью под выпускное отверстие крана (положение 1). Поршень, двигаясь справа налево (по схеме), вытесняет дозу сметаны в банку, при этом карусель и кран неподвижны. После заполнения тары сметаной кран поворачивается против часовой стрелки и образует канал между приемной воронкой и цилиндром. Поршень, находящийся в крайнем левом положении, начинает двигаться вправо (положение 2), всасывая очередную порцию сметаны. За время набора очередной дозы продукта карусель подводит следующую банку под выпускное отверстие крана. Далее цикл повторяется. ПОЛУАВТОМАТ ДЛЯ ПЕРЕВЯЗКИ СОСИСОК И САРДЕЛЕК ППС-7 Полуавтомат предназначен для формования сосисок и сарделек из оболочки с фаршем путем образования шейки сосиски и обматывания ее шпагатом. Теоретическая производительность полуавтомата Q' = 6900 1/час. Полуавтомат имеет 3 рабочих органа: зажим двухстворчатый; катушка со шпагатом; поводок. Полуавтомат работает следующим образом (Рис.1.6). В начале обработки очередной оболочки с фаршем, остановив машину, концом шпагата, намотанного на катушку, перевязывают конец оболочки и протягивают его через отверстие в ободе и зажим, который в это время должен быть открыт. Образовавшуюся на конце оболочки с фаршем шейку вкладывают в вилочный захват поводка, который в это время находится в положении наибольшего приближения к зажиму (на схеме это положение показано штриховой линией). После этого включают полуавтомат. Пока зажим открыт, поводок, двигаясь справа налево (см. схему), протягивает оболочку с фаршем и шпагат на величину длины одной сосиски. В это время обод с укрепленной на нем катушкой не вращается. Затем створки зажима сближаются, пережимают оболочку и образуют на ней шейку. Катушка со шпагатом начинает вращаться и, делая три полных оборота, обматывает шпагатом образовавшуюся шейку. Во время намотки шпагата на шейку сосиски поводок

24

25

освобождается от предыдущей шейки и возвращается в свое первоначальное положение. После этого вилочный захват поводка захватывает вновь образованную шейку с намотанным на нее шпагатом, створки зажима открываются, катушка останавливается и цикл повторяется. Технологическая схема полуавтомата ППС-7

При обкатывании крышки банки профилированными роликами закаточной головки происходит деформация стенки фланца и завитка крышки таким образом, что уплотняющая резинка плотно прижимается к горлу банки и тем самым создается прочное и герметичное соединение крышки с банкой. После закатки подъемный стол опускает банку и она звездой выводится на отводной диск, а с него передается на межмашинный транспортер. Технологическая схема автомата АЗМ-3П 6

4 2

2 8

3 1

4

5

1. Зажим двухстворчатый. 2. Катушка со шпагатом. 3. Поводок.4. Обод. 5. Оболочка с фаршем. Рис. 1.6 ПАРОВАКУУМНЫЙ ЗАКАТОЧНЫЙ АВТОМАТ АЗМ-3П Автомат предназначен для укупоривания стеклянных банок металлическими крышками методом СКО (стеклянная консервная тара, укупоренная обжимом или обкаткой). Теоретическая производительность автомата Q' = 4200 1/час. Автомат имеет 6 рабочих органов: приемный диск; звезда; закаточная головка; подъемный стол; рычаг подачи крышек; отводной диск. Банки, наполненные продуктом, межмашинным транспортером подаются на приемный диск, а приемным диском - на подвижные лапки звезды. Подвижные лапки звезды перемещают банки в паровом пространстве, где воздух из банок вытесняется паром. Пройдя паровую камеру, банка накрывается пропаренной крышкой и подводится к подъемному столу, который поднимает банку с надетой на нее крышкой к роликам закаточной головки.

7

5

3

1

1. Приемный диск. 2. Звезда.3. Подвижные лапки звезды. 4. Закаточная головка. 5. Подъемный стол. 6. Рычаг подачи крышек. 7. Отводной диск. 8. Магазин с крышками. Рис. 1.7 РАЗЛИВОЧНО-УКУПОРОЧНЫЙ АВТОМАТ АРУ-М Автомат предназначен для розлива молока и других жидких молочных продуктов в стеклянные бутылки с последующей укупоркой их горлышек колпачками из алюминиевой фольги. Теоретическая производительность автомата Q' = 3000 1/час. Автомат (Рис.1.8) имеет 8 рабочих органов: разливочный патрон (6 шт.); укупорочный патрон; подающая звездочка; отводящая звездочка; штамп; приводной барабан лентопротяжного устройства; пневмоцилиндр; транспортер. Автомат работает следующим образом. Чистые бутылки подаются к автомату транспортером. Подающая звездочка подводит их на вращающийся стол разливочной головки. Здесь горлышки бутылок охватываются разливочными патронами и при совместном движении патронов и бутылок вокруг оси разливочной головки наполняются продуктом. Наполненные бутылки перемещаются отводящей звездочкой с вращающегося стола и устанавливаются под

26

27

Технологическая схема автомата АРУ-М

Приложение 1.2 ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ Структурная схема двухканального полуавтомата ППС-14 М

РО1

IV

ИМ1

II

РО4

укупорочным патроном. Движущая бутылка включает штамп вырубочного пресса, который выштамповывает один колпачок из алюминиевой фольги. Готовый колпачок воздухом из пневмоцилиндра сдувается в магазин крышек, из которого они при подводе бутылок к укупорочному патрону накладываются на горлышко бутылки. Укупорочный патрон опускается на горлышко бутылки и плотно обжимает крышку на горлышке. Очередная бутылка, подводимая к укупорочному патрону, выталкивает уже укупоренную бутылку на транспортер, которым бутылки подаются к месту укладки в проволочные корзины.

ИМ2

III

V

VIII

ИМ5

РО5

РО2

11 10

8

6

IX

2

3

ИМ4

VII

VI

5 9

ИМ3

1

4

7

X

РО3

РО1 - лопастной барабан; РО2 - катушка; РО3 - катушка; РО4 - пластина зажима; РО5 - пластина зажима; ИМ1 - механизм мальтийского креста; ИМ2 - кулачковый механизм; ИМ3 - реечный механизм с зубчатым сектором; ИМ4 - реечный механизм; ИМ5 - реечный механизм. Рис.1.9 Структурная схема полуавтомата АК-2М-40 РО1

1. Разливочный патрон. 2. Укупорочный патрон.3. Подающая звездочка.4. Отводящая звездочка. 5. Штамп. 6. Приводной барабан лентопротяжного устройства. 7. Транспортер. 8. Пневмоцилиндр. 9. Разливочный барабан. 10. Магазин крышек. 11. Катушка с фольгой. Рис. 1.8

М

II

III

IV

РО2 VI

V

ИМ1

РО4

VII

РО3

РО1 - съемный диск; РО2 - дозирующий диск; РО3 - шнек; РО4 - поршень дозатора; ИМ1 - обращенный кулачковый механизм. Рис.1.10

28

29

Таблица 2.1

ЧАСТЬ 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОВ ДВИЖЕНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ 2.1. Задание При выполнении второй части лабораторных работ необходимо выполнить следующее: 1) снять законы движения рабочих органов машины статическим методом; 2) построить графики законов движения рабочих органов машины; 3) определить безразмерные коэффициенты законов движения рабочих органов машины. 2.2. Методические указания к выполнению разделов задания 2.2.1. При выполнении этой части задания каждая бригада студентов экспериментально, при помощи измерений, должна получить исходные данные для построения графиков, соответствующих законам движения рабочих органов машины. 2.2.2.1. Измерения проводят в следующем порядке: 1. Распределительно-управляющий вал (РУВ) машины устанавливают в положение, соответствующее началу рабочего хода рабочего органа машины, условно принятого за основной. Это положение принимают за начало отчета. Угол поворота РУВ Ψрув =0. 2. Каждый член бригады определяет координату (начальное положение) заданного рабочего органа при Ψрув =0. Координату рабочего органа определяют либо по шкале, смонтированной на станине машины, либо непосредственным замером (в последнем случае выбирают и отмечают точку на рабочем органе и точку на базе машины, по которым удобно проводить линейные или угловые измерения). 3. Дальнейшее определение координат положений рабочих органов машины проводят через 5 или 10 градусов поворота РУВ в направлении, соответствующем его движению при работе машины. Угол поворота РУВ устанавливают по диску со шкалой с угловыми делениями, расположенному на РУВ. Для каждого хода рабочего органа, рабочего (прямого) или холостого (обратного), должны быть определены координаты не менее чем для шести положений. Результаты измерений необходимо занести в табл. 2.1. Указанную таблицу каждый член бригады делает для своего рабочего органа. 4. После возвращения РУВ в исходное положение (полный оборот на 360° ) всю серию измерений необходимо повторить не менее 3 ÷ 5 раз, а результаты также занести в табл. 2.1.

Результаты измерений перемещения _____название рабочего органа___ Угол Величина перемещения, м (град) поворота Сер.1, Сер.2, Сер.3, Сер.4, Сер.5, уi2 уi3 уi4 уi5 РУВ,Ψрув , уi1 град

Средняя Среднее Сглаженная величина квадратич. величина перемещ., откл-ние, перемещ-я, уi, уi, м (град) σi, м (град) м (град)

0 10 20 30 40 ... 360 2.2.1.2. Полученные и сведенные в таблицу экспериментальные данные должны быть соответствующим образом обработаны. Обработку экспериментальных данных начинают с определения средней величины перемещения рабочего органа от начального положения при каждом положении РУВ по всем сериям измерений по формуле 1 n yi = y ij , (2.1) n j=1

∑

yi- средняя величина перемещения раб. органа, м(град); yij- величина перемещения рабочего органа в j-й серии измерений, м(град); n- число серий измерений. Результаты вычислений средней величины перемещения рабочего органа при каждом положении РУВ по формуле (2.1) необходимо занести табл. 2.1. Затем необходимо определить среднее квадратичное отклонение результатов измерений величины перемещения рабочего органа от среднего значения по формуле

где

σi =

1 n

n

∑( y

i

− y ij ) 2 ,

(2.2)

j=1

σi- среднее квадратичное отклонение, м(град); yi- средняя величина перемещения раб. органа, м(град); yij- величина перемещения рабочего органа в j-й серии измерений, м(град); n- число серий измерений.

где

30

31

Результаты определения среднего квадратичного отклонения необходимо занести в табл. 2.1. После определения yi и σi необходимо провести сглаживание полученных результатов по одной из нижеприведенных формул yi =

yi =

1 ( y i − 1 + y i + y i + 1 ), 3

(2.3)

1 [( −4 ) y i − 3 + 6 y i − 2 + 12 y i − 1 + 14 y i + 12 y i + 1 + 6 y i + 2 + 4 y i + 3 ], (2.4) 42

yi - сглаженная величина перемещения рабочего органа, м(град); yi - средняя величина перемещения рабочего органа, м(град). Результаты сглаживания полученных данных необходимо занести в табл. 2.1. 2.2.2. По результатам экспериментальных исследований (табл. 2.1) необходимо построить графики закона движения соответствующего рабочего органа. Вычерчивание графиков производится на листе миллиметровой бумаги формата не менее А2 (420 х 594 мм). 2.2.2.1. При построении исходного графика закона движения рабочего органа (зависимости yi=ƒ(Ψрув)) масштаб осей yi и Ψрув выбирается произвольно, исходя из поля чертежа (желательно выбрать масштаб оси Ψрув так, чтобы в 1 мм был 1 градус угла поворота РУВ). Оси yi и Ψрув градуируются в метрах (градусах) и градусах соответственно. Полученная зависимость yi=ƒ(Ψрув) (см. пример на Рис.2.1) представляет собой аналог закона движения. Для получения фактического закона движения рабочего органа во времени yi=ƒ(t) необходимо связать между собой Ψрув и время t. Один полный оборот РУВ равен кинематическому циклу Тk , т.е. 360° угла поворота РУВ соответствуют Тk. Время одного оборота РУВ можно получить непосредственным замером с помощью секундомера при работе машины, а также исходя из теоретической производительности машины по формуле 3600 n Tk = , (2.5) Q' где Тk - кинематический цикл, с; n - количество обработанных объектов за 1 оборот РУВ; Q' - теоретическая производительность, 1/час. Градуировку оси абсцисс по углу поворота РУВ (Ψрув) в градусах и по времени ( t ) в секундах следует проводить либо разным цветом, либо так, как показано на Рис. 2.1. Таким образом, получается где

сдвоенная ось абсцисс, градуированная по Ψрув и t. График, построенный в системе координат (yi - t) представляет собой фактический закон движения рабочего органа, т.е. диаграмму перемещений. 2.2.2.2. Затем следует определить масштабные коэффициенты осей координат µϕ , µt , µy . Масштабный коэффициент оси абсцисс, градуированный в углах поворота РУВ, определяется по формуле 360 0 µϕ = (2.6) , OA где µϕ - масштабный коэффициент оси абсцисс, проградуированной в углах поворота РУВ, град/мм; ОА - отрезок оси абсцисс, соответствующий 360 угла поворота РУВ, мм. Масштабный коэффициент оси абсцисс, проградуированной по времени, определяется по формуле T µt = k , (2.7) OA где µt - масштабный коэффициент оси абсцисс, проградуированной по времени, с/мм; ОА - отрезок оси абсцисс, соответствующий времени кинематического цикла, мм Масштабный коэффициент оси ординат исходного графика определяется по формуле S µy = 0 , (2.8) OB где µy - масштабный коэффициент оси ординат, м/мм (град/мм); S0 - путь рабочего органа от одного крайнего положения до другого за время кинематического цикла, м(град); ОВ - отрезок оси ординат, соответствующий S0 , мм. С помощью масштабного коэффициента µt необходимо сделать градуировку оси абсцисс по времени с ценой деления 0,1 с. Длина отрезка оси абсцисс, соответствующая 0,1 с, может быть определена по формуле 1 Oa = (2.9) 10 µ t где Оа - длина отрезка Оа (Рис. 2.1), соответствующая 0,1 с; µt - масштабный коэффициент оси абсцисс, с/мм.

32

33

1

0 10 20 ... 360

2

3

t,c

360

0,9

330

0,8

300

0,7

270

240

210

180

150

120

90

60

30

0

0,6

360 ≅ Ψ РУВ

Рис. 2.1 Зависимость скорости (название рабочего органа) от времени 160 120

V , 10-3м/с

80

t,c

360

0,9 330

0,8 300

0,7 270

0,6

240

0,5

180

0,4

150

0,3

120

0,2

90

60

0,1

30

-40

0

0

210

40

-80 -120 -160 -200

Рис.2.2 Зависимость скорости (название рабочего органа) от времени 2000

a , 10-3м/с 2

1500 1000 500

0,1

0,2

0,3

0,5

-1000 -1500 -2000

Рис. 2.3

0,7

0,8

0,9

330

-500

0,4

360

0,6

0

300



0,5

270

с

0,4

240

с 

0,3

270

210

5



0,2

180

4

с  с

0,1

180

150

di, м  г рад  3 3 2

90

0

120

аi, м  г рад  2 2

2

10

90

Динамичность

20

60

Ускорение

S , 10-3м

30

30

Угол Скорость Перемещение поворота м г рад  yi, м(град) νi,   РУВ, град. с  с 

Зависимость перемещения (название рабочего органа) от времени

40

0

2.2.2.3. Дифференцированием зависимости y=ƒ(t) получают тахограмму, т.е. зависимость скорости перемещения рабочего органа от времени y'=ƒ(t), (v=ƒ(t) или ω=ƒ(t) , в зависимости от того, какое перемещение рабочего органа, линейное или угловое, измерялось). Дифференцированием полученной зависимости y'=ƒ(t) находят зависимость ускорения рабочего органа от времени y"=ƒ(t) (a=ƒ(t) или ε=ƒ(t) ). Зависимости y'=ƒ(t) и y"=ƒ(t) можно получить графическим или численным дифференцированием. 2.2.2.4. Численное дифференцирование можно проводить по одной из следующих формул - дифференцирование по трем ординатам 1 y' i = ( y i + 1 − y i − 1 ), (2.10) 2h - дифференцирование по пяти ординатам 1 y' i = ( y i − 2 − 8 y i − 1 + 8 y i + 1 − y i + 2 ), (2.11) 12 h где y' - производная, м/с (град/с); yi - ординаты исходной зависимости, м (град); h - шаг ординат, с. Шаг ординат должен быть постоянным для всей зависимости. Он вычисляется по формуле T ∆Ψ РУВ h= k , (2.12) 360 0 где Тk - продолжительность кинематического цикла, с; ∆Ψрув - угол поворота РУВ, через который замерялись положения рабочего органа, град. Результаты численного дифференцирования заносят в табл. 2.2. Таблица 2.2 Результаты численного дифференцирования

t,c

34

По результатам дифференцирования строят графики зависимостей скорости и ускорения рабочего органа от времени (см. Рис. 2.2 и 2.3). 2.2.2.5. Графическое дифференцирование графика перемещения рабочего органа yi=ƒ(t) проводят в следующем порядке: 1. Весь период движения по оси абсцисс (t) разбивают точками на интервалы и проводят через эти точки секущие прямые, параллельные оси ординат, выявляя таким образом на графике точки, в которых будут определяться производные - это точки пересечения исходного графика с секущими прямыми. n 2. В левой полуплоскости (слева от исходного графика yi=ƒ(t)) проводят прямую n-n, параллельную оси ординат - это прямая, на которой будут отсекаться отрезки, соответствующие величине l K P производной. На отрицательной части n оси абсцисс откладывают точку Р Рис. 2.4. (Рис. 2.4). Эта точка - полюс дифференцирования. Длина отрезка РК равна полюсному расстоянию l . 3. Затем необходимо подготовить систему координат для построения графика производной. Эта система должна располагаться точно под системой координат исходного графика, оси ординат обеих графиков должны лежать на одной прямой, а оси абсцисс должны быть параллельны друг другу. Размерную сетку (см. пункт 1) продолжить и во вторую систему координат, отметив таким образом абсциссы точек, в которых будут определяться значения производных. 4. После этого приступают к определению значений производной. Через полюс дифференцирования последовательно проводят прямые, параллельные касательным в точках пересечения секущих прямых с исходным графиком. Отрезки, отсекаемые каждой прямой , параллельной соответствующей касательной, на прямой n-n, откладывают на соответствующей секущей прямой, т.е. на соответствующей абсциссе во второй системе координат. Таким образом находят точки исходного графика. 5. Полученные точки искомого графика соединяют плавной кривой, принимая во внимание следующие положения: - экстремум исходного графика соответствует пересечению производного графика с осью абсцисс; - точка перегиба на исходном графике соответствует экстремуму на производном графике;

35

- часть исходного графика, параллельная оси абсцисс, соответствует совпадению производного графика с осью абсцисс. Если на каком-то участке производного графика характер кривой не выявляется, следует провести дополнительную касательную к промежуточной точке интервала исходного графика. Дважды произведя операции графического дифференцирования, получают графики зависимостей скорости и ускорения от времени. 2.2.2.6. Затем определяют масштабные коэффициенты производных графиков и градуируют их оси. Масштабные коэффициенты осей абсцисс исходного и производных графиков одинаковы. Градуировку по времени t оси исходного графика следует перенести на производные графики. Масштабный коэффициент оси скорости определяют по формуле

µυ ( ω ) =

µy

(2.13)

µ t l1

где µυ(ω) - масштабный коэффициент оси скорости, (м/с)мм, (град/с)мм; µy - масштабный коэффициент оси перемещений, м/мм (град/мм); µt - масштабный коэффициент оси времени, с/мм; l1 - полюсное расстояние, мм. Масштабный коэффициент оси ускорений определяют по формуле

µ aυ ( ε ) =

µυ ( ω ) µ t l2

(2.14)

где µa(ε) - масштабный коэффициент оси ускорений, (м/с )мм, (град/с )мм; µυ(ω) - масштабный коэффициент оси скорости, (м/с)/мм, (град/с)/мм; µt - масштабный коэффициент оси времени, с/мм; l2 - полюсное расстояние, мм. После определения масштабных коэффициентов необходимо провести градуировку осей скорости и ускорения. 2.2.3. По графикам перемещения (Рис. 2.1) и скорости (Рис. 2.2) необходимо определить максимальные значения безразмерных коэффициентов скорости для периодов прямого (рабочего) и обратного (холостого) ходов рабочего органа по следующим формулам

K υ max 1 =

υ max 1

S 0 / T1

,

(2.15)

36

K υ max 2 =

υ max 2

37

,

(2.16)

S 0 / T2 где Kυmax1 - максимальное значение коэффициента скорости для периода прямого хода рабочего органа; Kυmax2 - максимальное значение коэффициента скорости для периода обратного хода рабочего органа; υmax1,υmax2 - максимальные скорости рабочего органа за периоды прямого и обратного ходов соответственно, м/с (град/с); S0 - перемещение рабочего органа от одного крайнего положения до другого за время кинематического цикла, м (град); T1 - продолжительность периода прямого хода, с; T2 - продолжительность периода обратного хода, с. По графикам перемещения (Рис. 2.1) и ускорения (Рис. 2.3) необходимо определить максимальные значения безразмерных коэффициентов ускорения для периодов разгона и торможения при прямом и обратном ходах рабочего органа по следующим формулам ap K apmax 1 = max 1 2 , (2.17) S 0 / T1 K aтmax 2 = K apmax 2 = K aтmax 2 =

где

т a max 1

S0 / T12 p a max 2

S0 / T22 т a max 2

S0 / T22

,

(2.18)

,

(2.19)

,

(2.20)

K apmax 1 , K aтmax 1 , K apmax 2 , K aтmax 2 - максимальные значения

коэффициентов ускорения для периодов разгона и торможения при прямом ходе и для периодов разгона и торможения при обратном ходе рабочего органа соответственно; p т p т a max 1 , a max 1 , a max 2 , a max 2 - максимальные ускорения рабочего органа за периоды разгона и торможения при прямом ходе и за периоды разгона и торможения при обратном ходе соответственно, м/с (град/с ); S0 - перемещение рабочего органа от одного крайнего положения до другого за время кинематического цикла, м (град);

T1, T2 - продолжительность периодов прямого и обратного ходов рабочего органа соответственно, с. Для определения максимальных значений коэффициентов динамической части мощности необходимо построить график зависимости d=f(t) путем перемножения зависимости υ=f(t) (ω=f(t)) на зависимость a=f(t) (ε=f(t)). Зависимость d=f(t), будучи умноженной на массу или момент инерции соответствующего рабочего органа, дает зависимость динамической части мощности от времени Nd=f(t). В случае, если скорость и ускорение рабочего органа определялись численным дифференцированием зависимости перемещения рабочего органа, то зависимость d=f(t) получают простым перемножением соответствующих значений скорости и ускорения при определенном положении РУВ и записи полученного результата в графу 5 табл. 2.2. В случае, если скорость и ускорение рабочего органа определялись графическим дифференцированием зависимости перемещения рабочего органа y=f(t), то для получения зависимости d=f(t) необходимо заполнить таблицу 2.3. Таблица 2.2 Зависимость [d]=[v][a] 0 10 20 30 40 50 ... 340 350 360 Ψрув, град. [v], мм [a], мм [d] Табл. 2.3 заполняется следующим образом. В первую строку записываются углы поворота РУВ. Во вторую строку - значения ординат точек графика υ=f(t) (ω=f(t)), лежащих на секущих прямых, полученных непосредственным замером без перевода в действительные значения скорости по масштабному коэффициенту. В третью строку записываются значения ординат точек графика a=f(t) (ε=f(t)), лежащих на секущих прямых, полученных также непосредственным замером без перевода в действительные значения ускорения по масштабному коэффициенту. В табл. 2.3 заносятся алгебраические значения ординат точек с учетом их знака. Затем заполняют последнюю строку таблицы путем перемножения ординат υ и a в каждом столбце. Построение графика d=f(t) делают в системе координат, находящейся строго под графиками "перемещение" - "скорость" - "ускорение", перенося в плоскость новой системы координат d-t секущие прямые и откладывая на

38

39

соответствующей секущей прямой табличные значения d в миллиметрах. В большинстве случаев удобно построить график d=f(t) не по фактическим значениям, а по уменьшенным в n раз (n= 10÷30), т.к. d получается на порядок, а то и на два выше соответствующего значения скорости и ускорения. Масштабный коэффициент полученного графика d=f(t) по оси абсцисс µt остается прежним. По оси ординат масштабный коэффициент µd находят по формуле µd=µυ(ω) µa(ε) n (2.21) где

µd - масштабный коэффициент оси d , (м2/с3)/мм ((град2/с3)/мм); µυ(ω) - масштабный коэффициент оси скорости, (м/с)/мм

((град/с)мм); µa(ε) - масштабный коэффициент оси ускорения, (м/с2)/мм 2 ((град /с)мм); n - делитель. Максимальные значения безразмерных коэффициентов динамической части мощности для периодов разгона при прямом и обратном ходах рабочего органа определяют по следующим формулам p d max p 1 , K Nd (2.22) max 1 = S 0 / T13 p K Nd max 2 =

p d max 2

S 0 / T23

,

(2.23)

p p где K Nd max 1 , K Nd max 2 - максимальные значения коэффициентов динамической части мощности для периодов разгона при прямом и обратном ходах рабочего органа соответственно; p p d max 1 , d max 2 - максимальное действительное значение d для периодов разгона при прямом и обратном ходах рабочего органа соответственно, м2/с3 (град2/с3); S0 - перемещение рабочего органа от одного крайнего положения до другого за время кинематического цикла, м (град); T1, T2 - продолжительность периодов прямого и обратного ходов рабочего органа соответственно, с. Коэффициенты несовпадения по фазе определяют для периодов разгона и торможения при прямом и обратном ходах рабочего органа по формулам: для прямого хода

Ψ1 =

p K Nd max 1

K υpmax 1 K apmax 1

,

(2.24)

,

(2.25)

для обратного хода

Ψ2 =

p K Nd max 2

K υpmax 2 K apmax 2

Коэффициенты динамичности Kd определяют исходя из того, что: Kd = 1, если ускорение изменяется плавно, без скачков; Kd = 2, если на графике ускорения есть мгновенный скачок от 0 до определенного значения; Kd = 3, если есть мгновенные изменения ускорения по направлению от "+" к "-" или от "-" к "+".

40

ЧАСТЬ 3 СОСТАВЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МАШИНЫ ЦИГЛОГРАММИРОВАНИЕ 3.1. Задание При выполнении третьей части лабораторных работ необходимо выполнить следующее 1) составить и изучить кинематическую схему машины; 2) определить класс автомата, группу и основные характеристики циклы и производительность машины; 3) составить синхрограмму машины; 4) составить циклограмму машины. 3.2. Методические указания к выполнению разделов задания 3.2.1. Кинематическая схема является исходным документом для кинематического и силового расчетов машины. Она представляет собой условное изображение всех звеньев и механизмов машины, предназначенных для осуществления, регулирования, управления и контроля заданных движений рабочих органов. На схеме должны быть отражены кинематические связи (механические и не механические), предусмотренные внутри исполнительных механизмов машины, а также связи с источником энергии. Кинематическая схема позволяет быстро разобраться в принципе действия машины, представить ее структуру и состав. При выполнении кинематических схем придерживаются правил и применяют условные обозначения, установленные ЕСКД - Единой системой конструкторской документации, которые приведены в: - ГОСТ 2.701-68. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. - ГОСТ 2.702-68. Правила выполнения кинематических схем. - ГОСТ 2.770-68. Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики. Условные графические обозначения элементов машин и механизмов в кинематических схемах приведены в Приложении 3.1. Кинематическую схему вычерчивают в ортогональной или аксонометрической проекциях. При этом взаимное расположение элементов на схеме должно соответствовать исходному, среднему или рабочему положению рабочих органов машины. Если элемент при работе машины меняет свое положение, то на схеме допускается

41

показывать его крайние положения тонкими штрих пунктирными линиями. На кинематической схеме, не нарушая ясности схемы, допускается: а) переносить элементы вверх или вниз от их истинного положения, выносить их за контуры машины, не меняя их положения; б) поворачивать элементы в положения, наиболее удобные для изображения. В этих случаях сопряженные звенья пары, вычерченные раздельно, соединяются штриховой линией. Соотношение размеров условных графических обозначений взаимодействующих элементов машины должно примерно соответствовать действительному соотношению размеров этих элементов в машине. На кинематических схемах изображают: - валы, оси, стержни, шатуны, кривошипы и т.п. - сплошными основными линиями толщиной S; - элементы, изображенные упрощенно внешними очертаниями, зубчатые колеса, червяки, звездочки, шкивы, кулачки и т.п. сплошными линиями толщиной S/2; - кинематические связи между сопряженными звеньями пары, вычерченные раздельно - штриховыми линиями толщиной S/3; - контур механизма, в который вписана схема - сплошными тонкими линиями толщиной S/3. На кинематической схеме необходимо указывать: мощность двигателя и частоту вращения его выходного вала; частоту вращения валов машины; диаметры шкивов; длину и тип ремня; число зубьев зубчатых колес, звездочек, храповиков; модули зубчатых колес; шаг цепи и ее тип; величину ходов рабочих органов. Каждому элементу, изображенному на кинематической схеме, присваивается порядковый номер, начиная от источника движения. Валы нумеруют римскими цифрами, остальные элементы - арабскими. Элементы покупных и заимствованных механизмов ( например редукторов, вариаторов) не нумеруют, а порядковый номер присваивают всему механизму в целом. Порядковый номер элемента проставляют на полке линиивыноски. Под полкой линии-выноски указывают основные характеристики и параметры кинематического элемента. Таким образом, после вычерчивания кинематической схемы необходимо сделать расчет кинематических параметров передач и чисел оборотов всех валов.

42

В Приложении 3.2 приведены примеры выполнения кинематических схем различных машин. 3.2.2. Принадлежность автомата к какому-либо классу и группе следует определять по наличию и характеру движения внутримашинного транспортера. Необходимо обосновать сделанный выбор. К основным характеристикам автомата относятся: - число операций m, в том числе основных mосн и вспомогательных mвсп ; - число рабочих органов n, в том числе основных nосн и вспомогательных nвсп ; - число позиций q, т.е. мест в машине, на которых выполняются технологические операции; - число гнезд транспортера Z, в том числе рабочих Zр и холостых Zх ; - число потоков ω ; - продуктивная емкость ε, т.е. количество одновременно находящихся в машине объектов. Следует иметь в виду, что если в машине агрегатировано несколько автоматов, то каждую часть агрегата необходимо рассматривать отдельно. При определении циклов автомата необходимо различать: - рабочий (выпускной) цикл Тр , т.е. период времени между выходами из машины предыдущего и последующего изделий в одном потоке; - технологический цикл Тт , т.е. период времени, в течении которого обрабатываемый объект находился в машине; - кинематический цикл Тк , т.е. время одного полного оборота РУВ или время наибольшего из кинематических циклов рабочих органов, если он больше времени одного оборота РУВ. Затем необходимо определить коэффициент производительности машины по формуле Т (3.1) η" = т , Тр

η" - коэффициент производительности машины; Тт - технологический цикл машины, с; Тр - рабочий цикл машины, с. 3.2.3. Синхрограмма представляет собой совмещенные графики перемещений взаимосвязанных рабочих органов машины. Построение синхрограммы начинают с составления сводной таблицы перемещений всех рабочих органов машины (табл. 3.1). В указанную таблицу заносят

43

данные, взятые из таблиц перемещения yi (табл.2.1), обменявшись результатами между членами бригады. Для построения синхрограммы строят систему координат, где по оси абсцисс откладывают время и угол поворота РУВ, а по оси ординат - перемещения рабочих органов ( линейные и угловые). Таблица 3.1 Перемещения рабочих органов машины Угол поворота РУВ, Ψрув, град. 1

Величина перемещения yi, м (град.) Рабочий орган 1 Рабочий орган 2 Рабочий орган 3 ______________ ______________ ______________ (название рабочего органа)

(название рабочего органа)

(название рабочего органа)

2

3

4

10 20 30 ... 360 3.2.4. Изучив синхрограмму и работу машины, строят линейную циклограмму машины. Циклограмма автомата - это условный график, показывающий последовательность и соотношение интервалов движения рабочих органов машины в пределах кинематического цикла. Линейная циклограмма имеет вид, представленный на Рис. 3.1. Рабочий ход (Р.Х.) изображается прямой, наклоненной под острым углом к положительному направлению оси времени t. Холостой ход (Х.Х.) изображается прямой, наклоненной под тупым углом к положительному направлению оси времени t. Высота изображается прямой, параллельной оси времени. При построении циклограммы графики следует располагать в порядке начала рабочих ходов рабочих органов. По циклограмме следует определить все временные характеристики, обозначить их на циклограмме, а величины занести в табл. 3.2.

где

Таблица 3.2

44

45

Временные характеристики циклограммы Перекрытая Относительное № перехода Время Неперекрытая и название перехода часть перехода часть перехода фазовое время ti , с ti , с ti , с ti(i-1), с раб. органа 1 2 3 Сумма

Линейная циклограмма машины выстой

P.O.1 р.х.

х.х. выстой

0.1

0.2

n

∑

t2-1

i=1

В заключении необходимо проверить правильность определения временных характеристик циклограммы по формулам Tк =

n

n

∑t −∑ i

i=1

Tк =

n

∑

t "i

(3.2)

0.3 0.4 0.5 t1=t1 t1=0 t2

выстой 0.1 0.2

0.3

0.4

0.5

∑t

i( i − 1 )

(3.4)

i=1

ti - полный переход i-го рабочего органа, с; ti - неперекрытая часть перехода i-го рабочего органа, с; ti - перекрытая часть перехода i-го рабочего органа, с; ti(i-1) - относительное фазовое время i-го рабочего органа по сравнению с предыдущим, с.

где

0.9

t, c

t2 х.х. 0.6 t2

0.7

0.8

0.9

t, c

t1-3

t3-2

выстой

i=1

Tк =

0.8

выстой

(3.3)

n

0.7

р.х.

P.O.2

i=1

t 'i

0.6

р.х.

P.O.3 0.1

х.х.

выстой 0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7 t3

0.8 t3

Тк

Рис. 3.1

0.9 t3

t, c

46

47

Приложение 3.1 УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ, ХАРАКТЕРА И НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЙ В КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМАХ ПО ГОСТ 2.770-68 Таблица П.3.1.1 Обозначения элементов машин и механизмов в схемах, вычерчиваемых в ортогональных проекциях Наименование 1. Вал, валик, ось, стержень, шатун и т.п. 2. Неподвижное звено. Для указания неподвижности любого звена часть его контура покрывают штриховкой 3. Соединение частей звена а) неподвижное б) неподвижное, допускающее регулировку в) неподвижное соединение детали с валом, стержнем Кинематическая пара а) вращательная б)вращательная многократная, например, двукратная в) поступательная г) винтовая д) цилиндрическая

Обозначение

Продолжение таблицы П3.1.1 Наименование е) сферическая (шаровая) ж) сферическая с пальцем з) карданный шарнир и) плоскостная к) трубчатая (шар-цилиндр) л) точечная (шар-плоскость) 5. Подшипник качения и скольжения на валу (без уточ-нения типа): а) радиальные б) упорные 6. Подшипники скольжения: а) радиальные б) радиально-упорные: односторонние двусторонние в) упорные: односторонние двусторонние 7. Подшипники качения а) радиальные б)радиально-упорные: односторонние двусторонние в) упорные: односторонние двусторонние

Обозначение

48

49

Продолжение таблицы П3.1.1 Наименование 8. Муфта Общее обозначение без уточнения типа 9. Муфта не расцепляемая (неуправляемая): а) глухая

Обозначение

Продолжение таблицы П3.1.1 Наименование

Обозначение

15. Тормоз Общее обозначение без уточнения типа

б) упругая

16. Кулачки плоские: а) продольного перемещения

в) компенсируемая

б) вращающиеся

10. Муфта сцепляемая (управляемая): а) общее обозначение

в) вращающиеся пазовые

б) односторонняя в) двусторонняя

17. Кулачки барабанные:

11. Муфта сцепляемая механическая: а) синхронная, например зубчатая в) асинхронная, например фрикционная

а) цилиндрические

12. Муфта сцепляемая электрическая 13. Муфта сцепляемая гидравлическая или пневматическая 14. Муфта автоматическая (самодействующая): а) общее обозначение б) обгонная (свободного хода) в) центробежная фрикционная г) предохранительная с разрушаемым элементом с неразрушаемым элементом

б) конические в) криволинейные 18. Толкатель (ведомое звено): а) заостренный б) дуговой в) роликовый г) плоский Продолжение таблицы П3.1.1

50

19. Звено рычажных механизмов двухэлементное: а) кривошип, коромысло, шатун

51

22. Мальтийские механизмы с радиальным расположением пазов у мальтийского креста а) общее обозначение

в) эксцентрик б) с наружным зацеплением

в) ползун г) кулиса

в) с внутренним зацеплением 20. Звено рычажных механизмов трехэлементное Примечания: 1. Штриховку допускается не наносить 2. Обозначение многоэлементного звена аналогично двух- и трехэлементному 21. Храповые зубчатые механизмы а) с наружным зацеплением односторонние

23. Передачи фрикционные а) с цилиндрическими роликами

б) с коническими роликами

б) с наружным зацеплением двусторонние

в) торцевые (лобовые) регулируемые

в) с внутренним зацеплением односторонние

г) с коническими роликами регулируемые

г) с реечным зацеплением Продолжение таблицы П3.1.1

Продолжение таблицы П3.1.1

52

53

31. Передачи зубчатые со скрещивающимися валами:

24.Маховик на валу

а)гипоидные 25.Шкив ступенчатый, закрепленный на валу 26.Передача зубчатая цилиндрическая внешнего зацепления. Общее обозначение без уточнения типа зубьев

б)червячные с цилиндрическим червяком

27. Передача зубчатая цилиндрическая внешнего зацепления а) с прямыми зубьями б) с косыми зубьями в) с шевронными зубьями

в)винтовые

28. Передача зубчатая цилиндрическая внутреннего зацепления. Общее обозначение без уточнения типа зубьев

32. Передача зубчатая реечная Общее обозначение без уточнения типа зубьев

29.Передача зубчатая с гибкими колесами (волновая)

33. Передача зубчатым сектором. Общее обозначение без уточнения типа зубьев

30. Передача зубчатая коническая: а)общее обозначение без уточнения типа зубьев

34. Винт, передающий движение 35. Гайка на винте, передающем движение: а)неразъемная б) разъемная в) неразъемная с шариками

б)с прямыми, спиральными и круговыми зубьями Продолжение таблицы П3.1.1

Продолжение таблицы П3.1.1

54

55

42. Конец вала под съемную рукоятку 36. Передача плоским ремнем

43. Пружины: а)цилиндрическая сжатия б)цилиндрическая растяжения

37. Передача клиновидным ремнем в)коническая сжатия г)цилиндрическая, работающая на кручение 38. Передача круглым ремнем

д)листовая одинарная

44. Рукоятка 39. Передача зубчатым ремнем

45. Маховичок 40. Передача цепью. Общее обозначение без уточнения типа цепи

46. Передвижные упоры

47. Электродвигатель 41. Рычаг переключения Продолжение таблицы П3.1.1

М Таблица П.3.1.2

56

57

Обозначения элементов машин и механизмов в схемах, вычерчиваемых в аксонометрических проекциях Наименование

Обозначение

7. Передача коническими зубчатыми колесами

1. Вал, валик, ось, стержень, шатун и т.п. 8.Передача зубчатая реечная 2. Неподвижное звено Для указания неподвижности любого звена часть его контура покрывают штриховкой

9. Передача винтовыми зубчатыми колесами

3. Подшипники качения и скольжения на валу (без уточнения типа): а) радиальные б) упорные

10. Передача ремнем. Общее обозначение без уточнения типа ремня

4. Муфта Общее обозначение без уточнения типа

11. Передача цепью Общее обозначение без уточнения типа цепи

5. Передача цилиндрическими зубчатыми колесами внешнего и внутреннего зацепления

12. Мальтийские механизмы с радиальным расположением пазов у мальтийского креста: а) с наружным зацеплением

6. Передача червячная с цилиндрическим червяком

б) с внутренним зацеплением

Продолжение таблицы П3.1.2

Продолжение таблицы П3.1.2

58

59

Наименование 13. Кулачки барабанные цилиндрические

14. Кулачки плоские вращающиеся

15. Толкатель (ведомое звено) а) заостренный б) дуговой в) роликовый г) плоский

16. Маховичок

17. Тормоз колодочный

18. Электродвигатель

Таблица П.3.1.3 Обозначения направления и характера движений

Обозначение

1. Одностороннее движение: а) прямолинейное б) врательное с осью вращения в плоскости чертежа с осью вращения перпендикулярной плоскости чертежа в) винтовое: с осью вращения в плоскости чертежа с осью вращения перпендикулярной плоскости чертежа 1. Возвратное движение: а) прямолинейное б) врательное с осью вращения в плоскости чертежа с осью вращения перпендикулярной плоскости чертежа в) винтовое: с осью вращения в плоскости чертежа й 3. Одностороннее движение с мгновенной остановкой в промежуточном положении а) прямолинейное б) вращательное 4. Одностороннее движение с выстоем в промежуточном положении а) прямолинейное б) вращательное 5. Возвратное движение с выстоем в крайнем положении а) прямолинейное б) вращательное П р и м е ч а н и е . Обозначение других видов движений следует строить по аналогии с приведенными в таблице П.3.1.3. Приложение 3.2 ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ

16

15

14

VI

20 19 18 12

I

ωI=151c-1

3 Z3=1m=2

Рис.П.3.1

13

ωVI=7,77c -1

7 Z7=13m=2 8 Z8=28m=2 9 Z9=13m=2 17

I

ωI=5,59c-1

1

2 Z2=27m=2

10 11

23 22 21 V

ωV=0,87c-1

IV ωIV=2,52c-1 6 Z6=40m=2 5 Z5=31m=3

4 Z4=14m=3

М

I NI=0.25квт ωI=151c-1

3 Z3=18m=2,5 I NI=0.4квт ωI=151c-1

ωI=8,4c-1

I

1 2 Z2=1m=2,5

5 Z5=4

9 m=1,5 10 t10=4,7 IV ωIV=2,1c-1

-1

ωI=151c

I

8

12 Z12=25m=1,5

18 Z18=120m=2

17 Z17=14m=2

Рис.П.3.2

4 Z4=1

7

13 m=1,5

ωVI=3,4c-1

VI

15

16 Z16=18m=2

ωVI=11,2c-1

VI

11 m=1,5

6

14

19 Z19=36m=2

20 Z20=42m=2

21

22 Z19=36m=2

23 Z20=42m=2

24

Кинематическая схема двухканального полуавтомата для перевязки сосисок и сарделек ППС-14

60 61

Кинематическая схема котлетного полуавтомата АК-2М-40