Предварительный подход к модульному проектированию датчика сжатия со сферическим ползуном и элементов технологии его изготовления - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Предварительный подход к модульному проектированию датчика сжатия со сферическим ползуном и элементов технологии его изготовления

Абдуали А.С. 1
1Карагандинский государственный технический университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Интенсификация производства в машиностроении тесно связана с техническим перевооружением и обновлением средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. В частности наступает время когда для транспортирования твердых минералов будут применяться конвейера с поворотом става в 3D.

При этом возрастает интелектуализация систем их управления, когда элементом управления становится датчик. В данном случае это датчик сжатия, установленный в борту конвейера на который давит перемещающийся скребок. В результате чего может быть получен интегральный показатель величины давления в зоне поворота. Разработка таких систем должна использовать имеющийся сертифицированный потенциал известных хорошо зарекомендовавших себя фирм в этой области с минимальными доработками конструктивной и материальной базы датчика.

В широком смысле эти отрасли переработки должны иметь машиностроительную технологию, включающую все стадии процессов производства машиностроительной продукции. Технология машиностроения является одной из отраслей науки, ориентированной на более высокое качество, дешевое и продуктивное машиностроение.

В тоже время в РК ставиться задача широкого внедрения цифровых технологий, которые способны резко ускорить этапы разработки и внедрения разработок даже при мелкосерийном производстве. Цифровые технологи предполагают модульные принципы разработки, когда одни и те же модули с изменением соответствующих параметров применяются в разных производствах.

Как известно, в настоящее время в Казахстане ведется активная работа по развитию машиностроения, в том числе по созданию новых производств, созданию новых рабочих мест, созданию новых рабочих мест, созданию новых рабочих мест, развитию малого и среднего бизнеса, созданию новых рабочих мест, созданию новых рабочих мест, созданию новых рабочих мест, созданию новых рабочих мест, созданию новых рабочих мест, созданию новых рабочих мест, созданию новых рабочих мест. Поэтому разработка принципиально новой техники в тоже время базирующейся на наработанной базе, включая и прошлый век важная задача для РК. Здесь важны теоретические основы механической обработки заготовок и технологии сборки машиностроительного изделия в частности в выборе материала для датчика контактирующего со скребками важно малое трение, так что бы в основном контактное давление определялось давлениями по оси датчика, т.е. сжимающими усилиями.

Вышеупомянутую ситуацию можно улучшить путем создания и внедрения новых технологий. Внедрение новых технологий в производство приводит к значительным изменениям в экономике страны. Поэтому в целях и задачах стратегии инновационного развития Республики Казахстан данный вопрос занимает ключевое место.

Схема имеющегося датчика, модуль 1

Тензодатчики веса и давления – это устройства, которые могут преобразовать механическую деформацию тела в электрический сигнал, который позволяет определить уровень растяжения и сжатия конкретного предмета. Он является резистивным преобразователем и считается одним из главнейших составляющих высокоточного весового оборудования.

Устройство изготовлено из чувствительного тензорезистора, который производится из тензоматериалов. Чаще всего это фольга или алюминиевая проволока с небольшим сечением. Как и прочие весовые приборы, резистор реагирует на изменение постоянного сопротивления на контактах, которое

Рисунок 1 – Датчик сжатия

происходит в результате воздействия всестороннего сжатия. Условно разделы данной работы закреплены за проектно расчетными модулями, вернее здесь мы видим их начальные контуры. На рисунке 1 схема датчика сжатия, его основные размеры и параметры. Как видим из рисунка он имеет измерительную головку, которую можно оснастить выдвигаемым ползуном со сферической головкой, на которую будет наступать скребок.

2. Технологический процесс изготовления деталей, модуль 2

2.1 Функциональное назначение и конструктивные особенности механизма

Рассмотрен конструктивный элемент выдвигаемого ползуна

Рисунок 1 – Чертёж детали сферы датчика

При выборе технологической базы руководствуются следующими принципами.

На токарном станке необходимо взять 0,5х450 фаску и вырезать заготовку детали.

Пробуриваем отверстие диаметром – 4, глубиной 25 мм

Технологический регламет нарезки и изготовления партии деталей требует разработки приемов макимально гарантирующих технологичность изготовления с максимальной точностью для всех деталей.

Данный механизм с учетом обеспечения минимального трения со скребком и поверхностью скважины в которую он помещен

изготавливается из высококачественной меди или альюмини, структурной легированной, марка которой ГОСТ 859-41.

Таблица 2 – Медный М3 ГОСТ 859-41 физико-механические свойства

Растяжение

Прочность

предел, МПа

Прочность течения

предел, МПа

Удлинениеучастия,%

Жесткость по бриннелю

Вязкость ударные, кгс м/см

+20

-20

180-19

0,2

32

170-229

8

––

Таблица 3-медь М3 химический состав в процентах

Состав химических элементов,%

Углерод

Кремний, Si

Марганец,Mn

Хром, Cr

Никель, Ni

0,1-0,3

0,2-0,4

0,8-1,2

0,3

0,4

Выбранный материал достаточно удовлетворяет всем условиям. Это мелкозернистая сталь с мелкозернистой структурой и низким содержанием углерода, что позволяет снизить остаточные напряжения после термообработки, снизить вероятность образования остекленных трещин.

2.2 выбор заготовок

Предварительная технико-экономическая оценка выбора заготовок по минимуму понесенных затрат

Интервал выпуска изделия а=6 дней

Рабочий день в году F=254 дней

Расчетное количество механизма в партии:

Количество, рассчитанное на обработку партии деталей в разделе:

Принятое количество смены

Принятое количество механизма в партии:

При изменении формы, свойств и размеров заготовок снимается механизм. В настоящее время заготовки получают в виде литья.

Одним из способов получения заготовок является прокатное производство заготовок.

Исходные данные:

Материал детали-медь

Масса механизма-0,110 кг

Годовая программа-24000 шт.

Вид производства-малосерийный

Вопрос выбора способа получения заготовок решается после экономического обоснования.

Исходные данные:

1) масса заготовки: 0,117 кг;

2) Масса готового механизма: 0,110 кг;

3) стоимость материала S=1840 тенге/кг

Коэффициент использования материала определяется по следующей формуле:

,

Этот коэффициент не отвечает требованиям большого серийного производства.

Стоимость готовой продукции, получаемой путем удара, определяется по следующей формуле:

коэффициент, учитывающий точность поковки при нормальной степени точности;

- коэффициент, зависящий от материала заготовки и группы сложности удара, для второй группы сложности ;

- коэффициент, учитывающий материал заготовки и его массу ;

- Коэффициент, учитывающий марки материала для марки стали 20Х2Н4А ;

- коэффициент, учитывающий массу заготовок и годовой объем выпуска, в кг и при наличии ,

Тогда:

Коэффициент использования материала определяется по формуле:

 

Из расчета видно, что коэффициент использования материала повышается при обмене заготовок, получаемых ударом, на заготовку, получаемую формовкой.

Сравнивая два варианта, выбираем заготовку, получаемую формовкой на ГКМ, так как получение такой заготовки будет дешевле:

Экономическая эффективность определяется по следующей формуле:

,

тенге

3 Оопределение вида производства, модуль 3

Определим такт выведения механизма по этой формуле:

где: – объем односменной промышленной работы, основной годовой фонд

работа времени =4060 часов;

- годовой объем розничного выпуска, 30000 штук.

тогда:

Тип производства-это комплексная техническая характеристика и определение экономических организационных особенностей в машиностроительном производстве. Основным из отношений является характеристика производства, количество всех технологических операций, подлежащих выполнению в количестве рабочих мест за месяц.

Расчет времени мудрости выполнения операции.

То005=0,00017·25=0,0425·5=0,021мин

То005=0,00017·0,5=0,00008·0,5=0,00004мин

То005=0,00017·25=0,00425·1=0,00425мин

То010=0,00052·7=0,00364·25=0,091мин

Тшк005=То005общ.·φк=0,025·2,14=0,535

Тшк010=То010общ.·φк=0,091·1,73=0,15

Тшк.общ.=0,535+0,15=0,685

По формуле определим расчет числа станков и рассчитаем необходимость операции:

,

здесь:- время мудрости выполнения операции;

- норматив коэффициента оборудования, принятый

Вблизи расчетного количества знаков, полученных станок дөңгелектейміз целостности, – принятое количество рабочих мест. Расчет затрат вводим в таблицу 2.1.

Коэффициент загрузки оборудования определяем по формуле:

,

где: - расчет количества станков;

- количество принятых рабочих мест.

Расчет затрат будет включать в таблицу 2.1.

Определим количество операций и выполнение одного рабочего места по формуле:

,

при этом: - нормативный коэффициент погрузчика оборудования;

- коэффициент фактичности погрузчика оборудования.

Выход 1. вводим в таблицу.

Таблица 1-коэффициент утверждения расчета операции

Операция

Тшт.к

mр

Р

ηз.ф

О

005

Токарный

0,535

0,06

1

0,06

14,1

010

Бурение

0,15

0,017

1

0,017

50

Всего

 

2

 

64,1

Расчет вида производства согласно ГОСТ 3.1108 – 74 характеризует коэффициент операций, который отражает отношение различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению через подразделения в течение месяца, к количеству рабочих мест:

при этом: - общее количество выполнения операции;

- общее количество рабочих мест.

принимаем:

Таким образом, операция принимается так, что тип производства – многосерийный.

4. Режимы резки, модуль 4

4.1 расчет режимов резки эмперическими формулами

Из технологического процесса рассчитываем режим резки на одну из любых операций. Назначение и расчет режимов резания играет важную роль в создании технологического процесса. Он влияет на точность и качество получаемой поверхности, производительность и стоимость обработки.

При назначении элементов режима резки необходимо учитывать характер обработки, тип инструмента, материал режущей части, материал и форму заготовки и тип и вид инструмента.

4.2 расчет режимов резания по операциям

При назначении порядка рубки учитываются условия обработки, тип и

размеры инструмента, материал режущей части, материал и состояние заготовок, тип и состояние оборудования.

К важным элементам режима резки можно отнести: глубину резки, передачу, прочность и силу резки.

В этой курсовой работе мы анализируем режим резки по одной операции.

Расчет порядка резки для токарных:

глубина-0,5 мм; диаметр-25мм;

материал медный М3 (ГОСТ 859-41);

1.Выбираем метод бурения для обработки одного инструмента подсчета.

2. глубина течения:

t=0,5мм

3. Передача:

S0=0,12мм/об

HB=100 T=20

Cv =28.1

q=0.25

y=0.55

m=0.125

4. скорость резки

5. частота вращения шпинделя в соответствии со скоростью главного движения:

Mкр =10 СмDqsykp=10*0.005*42*0.120.8*2=0.293

CM=0.005

q=2

x=1

y=0.8

KМР=2 Kp=2

6. Осевая сила:

P0=10 СмDqsykp=10*9.8*41*0.120.7 *2=177.7

CP=9,8

q=1

y=0.7

Основное время:

7. крутящий момент:

CP=55

x=1

y=0,66

t=0.5

D=2

8. мощность резки:

Выбираем станок 16В16КР.

Таблица 4 – режим резки

Операция

t,мм

S , мм

V, ,мм/мин

n, об/мин

T0,мин

Токарный:

25

0,12

8,23

1600

0,49

5. Определение нормы времени по формированию буровой операции, модуль 5

Вспомогательная норма времени по данной операции осуществляется по формуле:

Дополнительное время:

Данное время:

6. Моделирование контактного взаимодействия сферического ползуна и торца скребка, модуль 6

6.1. Командный файл

/BATCH

! /COM,ANSYS RELEASE Release 17.2 BUILD 17.2 UP20160718 23:10:48

!*

! /REPLOT,RESIZE

! /COM,ANSYS RELEASE Release 17.2 BUILD 17.2 UP20160718 22:30:59

/input,menust,tmp,''

! /GRA,POWER

! /GST,ON

! /PLO,INFO,3

! /GRO,CURL,ON

! /CPLANE,1

! /REPLOT,RESIZE

WPSTYLE,,,,,,,,0

! LGWRITE,'1','lgw','C:\Users\Admin\Contacts\',COMMENT

/FILNAME,fileconSO,0

!*

/NOPR

KEYW,PR_SET,1

KEYW,PR_STRUC,1

KEYW,PR_THERM,0

KEYW,PR_FLUID,0

KEYW,PR_ELMAG,0

KEYW,MAGNOD,0

KEYW,MAGEDG,0

KEYW,MAGHFE,0

KEYW,MAGELC,0

KEYW,PR_MULTI,0

/GO

!*

! /COM,

! /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:

/COM, Structural

!*

/PREP7

!*

ET,1,PLANE182

!*

KEYOPT,1,3,1

!*

et,2,plane42

keyopt,2,3,1

!*

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDATA,EX,1,,10

MPDATA,PRXY,1,,0.499

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDATA,EX,2,,2e5

MPDATA,PRXY,2,,0.3

Xc=0

Yc=0

R1=15

U1=0

R2=0

U2=-90

cyl4,xc,ec,r1,u1,r2,u2

x1=0

x2=20

y1=0

y2=5! Высота скребка взято условно так как не влияет на контактные !напряжение

rectng,x1,x2,y1,y2

rectng,0,30,0,5,

CM,_Y,AREA

ASEL, , , , 1

CM,_Y1,AREA

CMSEL,S,_Y

!*

CMSEL,S,_Y1

AATT, 1, , 1, 0,

CMSEL,S,_Y

CMDELE,_Y

CMDELE,_Y1

!*

CM,_Y,AREA

ASEL, , , , 2

CM,_Y1,AREA

CMSEL,S,_Y

!*

CMSEL,S,_Y1

AATT, 2, , 2, 0,

CMSEL,S,_Y

CMDELE,_Y

CMDELE,_Y1

!*

esize,1,0,

amesh,1,2,1

/pnum,kp,1

/pnum,line,1

lplot

!*

!*

! /COM, CONTACT PAIR CREATION - START

CM,_NODECM,NODE

CM,_ELEMCM,ELEM

CM,_KPCM,KP

CM,_LINECM,LINE

CM,_AREACM,AREA

CM,_VOLUCM,VOLU

! /GSAV,cwz,gsav,,temp

MP,MU,1,

MAT,1

MP,EMIS,1,7.88860905221e-031

R,3

REAL,3

ET,3,169

ET,4,172

R,3,,,1.0,0.1,0,

RMORE,,,1.0E20,0.0,1.0,

RMORE,0.0,0,1.0,,1.0,0.5

RMORE,0,1.0,1.0,0.0,,1.0

KEYOPT,4,3,0

KEYOPT,4,4,0

KEYOPT,4,5,1

KEYOPT,4,7,0

KEYOPT,4,8,0

KEYOPT,4,9,0

KEYOPT,4,10,2

KEYOPT,4,11,0

KEYOPT,4,12,0

KEYOPT,4,2,0

! Generate the target surface

LSEL,S,,,6

CM,_TARGET,LINE

TYPE,3

NSLL,S,1

ESLN,S,0

ESURF

CMSEL,S,_ELEMCM

! Generate the contact surface

LSEL,S,,,1

CM,_CONTACT,LINE

TYPE,4

NSLL,S,1

ESLN,S,0

ESURF

ALLSEL

ESEL,ALL

ESEL,S,TYPE,,3

ESEL,A,TYPE,,4

ESEL,R,REAL,,3

! /PSYMB,ESYS,1

! /PNUM,TYPE,1

! /NUM,1

! EPLOT

ESEL,ALL

ESEL,S,TYPE,,3

ESEL,A,TYPE,,4

ESEL,R,REAL,,3

CMSEL,A,_NODECM

CMDEL,_NODECM

CMSEL,A,_ELEMCM

CMDEL,_ELEMCM

CMSEL,S,_KPCM

CMDEL,_KPCM

CMSEL,S,_LINECM

CMDEL,_LINECM

CMSEL,S,_AREACM

CMDEL,_AREACM

CMSEL,S,_VOLUCM

CMDEL,_VOLUCM

! /GRES,cwz,gsav

CMDEL,_TARGET

CMDEL,_CONTACT

! /COM, CONTACT PAIR CREATION - END

FLST,2,1,4,ORDE,1

FITEM,2,4

!*

/GO

DL,P51X, ,ALL,

! LPLOT

LSEL,S, , , 2

NSLL,S,1

FLST,4,21,1,ORDE,3

FITEM,4,2

FITEM,4,34

FITEM,4,-53

CP,1,UY,P51X

ALLSEL,ALL

ALLSEL,ALL

FLST,2,1,3,ORDE,1

FITEM,2,3

!*

/GO

FK,P51X,FY,-200

FINISH

/SOL

ANTYPE,0

NLGEOM,1

NSUBST,20,0,0

OUTRES,ERASE

OUTRES,ALL,1

TIME,1

solve

/CWD,'C:\Users\Admin\Desktop\контакт'

! LGWRITE,'1','lgw','C:\Users\Admin\Desktop\контакт\',COMMENT

6.2 Картины решения упругопластического контакта

Анимации

Заключение

В РК ставиться задача широкого внедрения цифровых технологий, которые способны резко ускорить этапы разработки и внедрения разработок даже при мелкосерийном производстве. Цифровые технологи предполагают модульные принципы разработки, когда одни и те же модули с изменением соответствующих параметров применяются в разных производствах.

В данной студенческой статье показано функциональное назначение производства и на предварительном уровне показано значение деления расчетно проектых операций на цифровые модули, существенно упрощающие проектирование : проведен анализ технических требований и проведена норма точности деталей и изделий; проведена технологичность конструкции деталей и изделий; установлены режимы резки на операции; проведено нормирование; Технология изготовления данного механизма должна обеспечивать высокопроизводительную обработку, автоматическое получение заданной точности механизма при минимальной себестоимости.

В данном случае это датчик сжатия, установленный в борту конвейера на который давит перемещающийся скребок. В результате чего может быть получен интегральный показатель величины давления в зоне поворота. Разработка таких систем должна использовать имеющийся сертифицированный потенциал известных хорошо зарекомендовавших себя фирм в этой области с минимальными доработками конструктивной и материальной базы датчика.

Список использованной литературы

1 Авраменко, В. Е. Технология машиностроения. Расчет припусков и межпереходныхразме-ров: Учеб. Пособие / В. Е. Авраменко, . Красноярск: ПИ СФУ, 2007. 88 с.

2 Барановский Ю.В. Режимы резания металлов — Изд. «Машиностроение»: Москва,1972. — 407с.

3 Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред: ― Минск: Высш. Шк., 1983. ― 256 с.

4 Технология машиностроения: учеб. Пособие / М.Ф. Пашкевич [и др.]; под. Ред. М.Ф. Пашкевича. — Минск : Новое знание, 2008. — 478 с.

5 Основы технологии машиностроения: практическое руководство по курсовому проектированию для студентов специальности 1-36 01 01 «Технология машиностроения» / сост. А. И. Троцкий. – Барановичи : РИО БарГУ, 2014 г. – 41с

6 Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. ― 4-е изд., перераб. И доп. ― М.: Машиностроение, 1986.

7 Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л. А. Брахман, А. И. Гдалевич и др. ― М.: НИИТавтоппром, 1995

Просмотров работы: 6