Конструкторские разработки
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 3.38 (4 Голосов)

Конструкторская разработка - Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления.

Разработке стенда предшествовал аналитический обзор учебной и инженерно - технической литературы, специальных периодических изданий, патентной и рекламной информации. Проведенный обзор показал, что стенды такого назначения в Украине машиностроительными предприятиями серийно не производятся. Несколько конструкций стендов упомянутых в литературе были изготовлены по индивидуальным заказам и по технической документации заказчика.

В связи с этим, а также учитывая необходимость такого стенда в ЦРМ, так как он должен значительно уменьшить трудоемкость процесса ремонта и повысить качество ремонта, в настоящем разделе проведена разработка конструкции стенда для ремонта муфты сцепления.

Устройство стенда

Стенд является стационарным. Устанавливается на бетонном основании, однако крепить его анкерными болтами не обязательно.

Общий вид стенда представлен на листе. Стенд представляет собой столообразную металлоконструкцию, сваренную из металлопроката стандартного профиля.

Исходя из функционального назначения стенда – разгружать от усилия пружин диски и отжимные рычаги муфты путем прижатия и удержания крышки а также с позиции рациональности конструкции, а именно компактности привода, стенд содержит 3 силовых исполнительных гидроцилиндра.

Шарниры крепления силовых гидроцилиндров расположены по окружности и равноотстоят друг от друга по дуге в 120°.

Конец штока каждого гидроцилиндра шарнирно соединен с прихватами закрепленным также шарнирно на кронштейне. Соотношение плеч прихватов 1:1,3 – относительно шарнира. В зависимости от типоразмера муфты в прижимном узле могут использоваться прихваты разных размеров.

Источником энергии для силовых исполнительных гидроцилиндров в стенде служит гидронапорная маслостанция. Маслонапорная станция приводится в движение асинхронным трехфазным электродвигателем АО2-11-2 напряжением 280В, мощностью N=0,8кВт и частотой вращения вала n=1000 об/мин. Для создания гидравлического давления применен шестеренчатый насос типа НШ-10, его рабочие характеристики приведены в расчетном разделе. Валы электродвигателя и насоса соединены жесткой втулочной муфтой.

Гидравлическая система стенда содержит также: масляной бак емкостью 30 литров; управляющий трехпозиционный гидрораспределитель Р75-23; впускной и выпускной ресиверы для выравнивания давления и равномерной подачи масла в гидроцилиндры. На подающей линии каждого гидроцилиндра установлены регулируемые дроссели подачи. С их помощью достигается строгая синхронность движения штоков гидроцилиндров, что обеспечивает надежность прижатия крышки муфты. В гидросистеме установлены также предохранительный и перепускной клапаны, предохраняющие систему от избыточного гидравлического давления.

Для контроля давления в гидросистеме применен манометр. Все узлы и приборы гидравлической системы смонтированы внутри стола стенда и закрыты защитными листами. Для запуска остановки электродвигателя гидростанции предусмотрены две кнопки.

Верхняя крышка рамы-стола выполнена из листовой стали толщиной 10 мм, что обеспечивает жесткое крепление прижимных рычагов и соответственно надежное прижатие муфты при ремонтных операциях.

Расчеты, подтверждающие работоспособность стенда

Рабочие нагрузки.

Основная рабочая нагрузка стенда обусловлена усилием, которое должен создать стенд для сжатия основных пружин ремонтируемой муфты сцеплений и таким образом освобождать от зажатия составных узлов деталей муфты. Так как разрабатываемая конструкция стенда должна быть в определенной степени универсальной, т. е. применима к широкой группе моделей муфт сцепления, а различные модели муфт отличаются усилием сжатия, то очевидно, что рабочее усилие стенда должно определяться по характеристике наиболее мощной (упругой) муфты.

Анализ характеристик муфт сцепления машин наиболее распространенных в сельском хозяйстве (тракторов, комбайнов, грузовых автомобилей), позволил определить рабочее сжимающее усилие универсального стенда

– 20 кН.

Исходя из кинематической схемы стенда, принятое сжимающее усилие будет создаваться тремя прихватами, каждый из которых имеет индивидуальный приводной гидроцилиндр. Выполняем расчет нагрузок на узлы и детали механизма прижатия.

Силовая зависимость в приведенной схеме выражается уравнением [ ].

image001_7_384df42e72d9d5a7361567d375fc8d60 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления

где f = 0,15 – коэффициент трения на прижимаемость поверхности;

f0 = 0,08 – коэффициент трения в шарнире;

f1 = 0,08;

image002_6_380859d0a90302d6bab125d478802c4d Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления;

п1 = 30 мм; п2 = 40 мм – конструктивно.

Рис. 3.1. Схема нагружения прихвата.

Необходимая сила прижатия муфты захватом:

image003_7_265afc36465dcdc30629c6d28d3c256c Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления,

где image004_7_aa699898c11db72fd5bff88392b45d8a Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления кН – рабочая нагрузка.

Усилие необходимое на штоке гидроцилиндра:

image005_7_e341f536eaafa42f9b6f885ea5738457 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления кН.

Усилие, действующее на ось шарнира:

image006_7_9289f780ade85bf0ff7589b4e0d7df29 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления кН.

Расчет элементов гидравлической системы стенда

Масляный насос.

Для создания гидравлического давления в гидросистеме привода стенда целесообразно использовать шестеренчатый масляный насос типа НШ. По предварительной оценке для гидросистемы проектируемого стенда соответствует типоразмер шестеренчатого насоса НШ10 его характеристики:

Рабочий объем, см2 – 10;

Рабочее давление, мПа – 10;

Частота вращения, об/мин. – 1600

К. п.з. полный – 0,75

Гидравлический цилиндр механизма прижатия. Как указывалось ранее, с целью получения максимальной компактности механизма прижатия конструкцию силового цилиндра механизма разрабатываю.

Из условия обеспечения необходимого усилия прижатия площадь поршня гидроцилиндра определено как [ ]:

image007_7_7fe23c44aacf6aa849f7a35a0939624e Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления м2.

Тогда диаметр поршня гидроцилиндра равен:

image008_7_b0754a54b2013c6a3e22928f15f66663 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления.

По конструктивным требованиям принимаем image009_7_b033408b9e55f3d6d0170db5bb8f63f0 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления мм.

Необходимая подача масла в гидроцилиндр для достижения технологической скорости перемещения штока гидроцилиндра Vn=0,02м/с.

image010_7_4b88e403c09b48beb2fd042dca875f19 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления л/с.

Подача для трех гидроцилиндров механизма прижатия стенда

image011_7_56bd1ebe5106e8c2a9812e0ea79d6a14 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления л/с.

Необходимая мощность для гидропривода

image012_7_9af364570aa3b3645c98dcbded6c1a41 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления кВт.

где image013_7_de4b58fc07f71f2f5c440d37c2b65e82 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления – к. п.д. насоса;

рраб.=2,5 кН – максимальное рабочее давление в гидроцилиндр при осуществлении прижатия муфты.

Электродвигатель. Т. к. расчетная мощность гидропривода значительно ниже мощности гидронасоса, электродвигатель максимально приближая диаметры концов соединяемых валов двигателя и насоса. Наиболее близкий электродвигатель

АО2-11-2. Его характеристики:

– мощность N=0,8кВт;

– частота вращения – 1000 об/мин.;

– диаметр вала – 18 мм.

Расчет прочности деталей

Прочностной расчет выполнен, прежде всего, для деталей ответственных за надежность и безопасность стенда.

Расчет прочности оси (пальца) основного шарнира прижима. Расчетная схема приведена на рисунке 3.2.

Из схемы нагружения видно, что палец установлен в сопряжение без зазора и испытывает деформацию среза прочности оси в этом случае

image014_7_f5172f228f6c4c3e2885b2413aa4c015 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления.

image015_7_7bb23ca8ddf478631c5758a8b816dc37 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления Мпа (Н/мм2).

Допускаемое напряжение среза

image016_7_33274d99b7c1291273f1811f71d3762c Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления Мпа.

где GT =210 МПа – предел текучести материала (сталь СТз), из которого изготовлено.

Схема нагружения основного оси шарнира прижима

 

Рис. Схема нагружения основного оси шарнира прижима

Т. к. условие прочности выполняется

30,4 МПа image018_5_37568375ebc46f61cfe4c5dc8129912e Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления МПа.

ось шарнира выполненная из стали 3 с диаметром 17 мм имеет достаточную прочность.

Расчет прочности прижима в опасных сечениях. Опасными сечениями считаем те, в которых действует наибольший изгибающий момент.

Проверка прочности опасных сечений прижима выполняется по условию:

image019_5_9fa9a712b15212281915d1d275eb1bf1 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления.

Напряжение изгиба в сечениях А-А и Г-Г определяется по формуле:

image020_5_b19600ea5eb7a385770c5f22259dbaf5 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления.

Для определения изгибающих напряжений в сечениях предварительно определим величину усилий, изгибающие момент усилия, моменты сопротивления

image021_5_fa2a07d39c47df224c4855550b4bb480 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления кН.

image022_5_136ca2f491e5d20aaf358f4362e5b307 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления кН.

Изгибающие моменты:

image023_5_e0ddd67918f678759374347eebe76603 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления;

image024_5_76d14333333bb59b48251098d9a12e69 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления

(значения image025_5_ca39578c3d608b503b4aec2367354dd8 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления, а, r определены конструктивно)

Осевые моменты сопротивления изгибу

image026_5_61b7b6b859fc926e4fe23d78c923feb1 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления мм3;

image027_5_3283727014b4b98bda1931ab267d01a4 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления мм3.

Напряжение изгиба в сечениях:

image028_4_19d2557c286afece6329aacc0ff345c0 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления Н/мм2;

image029_4_e5a0a75b653e76c165eeb39abb8a10bf Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления Н/мм2;

Допускаемое напряжение изгиба для стали 40х, из которой изготовлен прижим

image030_4_ed5995848e01a84293aa14d384dea96f Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления Н/мм;

Таким образом, условие прочности, по которому проводился расчет, выполняется, т. е.

186 МПа image031_4_1a50e7ed5bac8ca1c6bbc00e23bdba81 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления МПа.

Расчет прочности стягивающих болтов гидроцилиндров.

Давление в цилиндре изменяется от Pmin = 0 до Pраб.= 25 МПа (внешняя нагрузка меняется по отнулевому циклу; image032_4_47f21e788bd249ec5613881b5a5afe63 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления кН.

Предварительная затяжка болтов определяется по формуле:

image033_4_c9d471851ff2a13736fdf793b2fc5ced Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления,

где Кст = 2,5 – коэффициент запаса против раскрытия стыка;

Х = 0,315 – коэффициент основной нагрузки при отнулевом цикле нагружения;

Qmax – нагрузка приходящаяся на один болт при отнулевом цикле нагружения;

image034_3_fb611553f23720453fc2814f89b061cc Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления кН.

Усилие предварительной затяжки болтов:

image035_3_4006d225dde6d5cb2979c45aa74e7318 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления кН.

Расчетная нагрузка на стягивающие болты от рабочей нагрузки с учетом возможной затяжки:

image036_3_b67cc86e972efbcc820a92c212611ecf Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепленияimage037_3_f9808cac64536601a49cf289fd2e18a0 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления кН.

Прочность стягивающих болтов достаточна, т. к. выполняется условие прочности:

image038_3_ddf2e46f6235e44108b3111fd078e142 Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления.

где [F] = 6,5 кН – допустимая осевая нагрузка на болт М12 из Стали 45 [ ].

 

Стенд для сборки-разборки и регулировки муфты сцепления - 3.3 out of 5 based on 4 votes