Организация работы депо по ремонту грузовых вагонов. Проектирование манипулятора для запрессовки тарели в подпятник надрессорной балки, страница 13

Рабочий ход осуществляется посредством жидкости (гидравлика).

Холостой ход (возврат в исходное положение) посредством сжатого воздуха (пневматика) с питанием от сети депо.

Пресс должен быть максимально упрощен и иметь возможность производиться силами депо (экспериментального цеха).

Усилие запрессовки должно регулироваться (максимальное усилие 15т).

Общий вид стенда для запрессовки тарелей приведен на рисунке 3.1.

1 – головка пресса; 2 – гидроцилиндр; 3 – индукционный нагреватель; 4 – рама

Рисунок 3. 1 – Стенд для запрессовки износостойких тарелей

3.3.3  Расчет гидростанции стенда

Выбор насоса производится по давлению на выходе и площади внутреннего сечения.

Пресс должен обеспечивать усилиенагружения Р = 15 тс. Внутренний диаметр гидроцилиндра принимаем равным d_внут = 280 мм.

Площадь внутреннего сечения гидроцилиндра рассчитывается по формуле

S_ц= .                                                       (3.1)

По расчету площадь внутреннего сечения гидроцилиндра равна

S_ц = =15393,86 мм².

Давление, необходимое для создания усилия определяется по формуле

r =  .                                                              (3.2)

Давление, необходимое для создания усилия в 15 тс равно

r =  = 9,7 МПа.

Принимаем насос БГ 12-21М со следующими характеристиками:

1) давление на выходе 12,5 МПа;

2) число оборотов 1500 об/мин;

3) подача номинальная 9 л/мин;

4) мощность насоса 3,06 кВт.

К насосу принимаем электродвигатель марки 4А100S4У3:

1) n = 1500 об/мин;

2) N = 3 кВт.

Клапан предельного давления в гидросистеме срабатывает при 10МПа. Это давление рабочей жидкости на гидроцилиндр. Тогда максимальное усилие гидроцилиндра

р = 100 × 15393,8 = 1539380 = 15,4 тс.

Расчет гидроцилиндра на прочность

Расчетная схема действия сил на гидроцилиндр представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3. 2 – Расчетная схема действия сил на гидроцилиндр

На стенки гидроцилиндра действует внутреннее давление.

Максимальное напряжение G_эmax на внутренней стенке гидроцилиндра рассчитывается по формуле:

G_{э max} = ,                                                      (3.3)

где r_н – радиус гидроцилиндра наружный, r_н = 146 мм;

      r_в – радиус гидроцилиндра внутренний, r_в = 140 мм;

      r – необходимое давление, r = 10 МПа.

По расчету максимальное напряжение G_{э max} на внутренней стенке гидроцилиндра равно

G_{э max} =  = 18,51 кгс/мм² = 1851 кгс/см².

Допускаемое напряжение определяется по формуле:

 [G] =    [G] ³G_{э max} ,                                  (3.4)

где G_m – предел текучести при растяжении, G_m = 3200 кгс/см² для Ст3 кп;

[G] = 1400 – 1900 кгс/см² для кованых цилиндров из стали (0,3-0,35 %С);

         n = 1,6 – запас прочности по пределу текучести.

1900 > 1851 кгс/см²,

n  =  = 1,72

1,72 > 1,6 – запас гарантирован.

Определим соотношение между [G] и r при котором наружный диаметр и внутренний будут наименьшими

Р = p × × r.                                                       (3.5)

Внутренний радиус определяется по формуле:

r_в = .                                                              (3.6)

По расчету

 r_в = ≈ 70 мм.

Наружный радиус определяется по формуле:

r_н = .                                           (3.7)

По расчету

r_н =  ≈ 80 мм.

Рассчитываем оптимальное давление r_опт по формуле:

r_опт = = 0,23 [G].                                             (3.8)

По расчету

r_опт = 0,29 × 1900 = 437 кгс/см².

Обычно выбирают r = (0,65-0,7) r_опт.

По расчету

r = 0,65 × 437 = 285 кгс/см².

В данном случае  r = 100 кгс/см², т.е. 0,4 от r_опт.

Толщина дна t, мм, определяется по формуле:

t = 1,5 × (r_н - r_в).                                                      (3.9)

По расчету

t = 1,5 × (80 - 70) = 15 мм.

Расчет штока

Определим диаметр штока d по формуле:

   [G_р] =  ,                                             (3.10)

где F – площадь  штока, мм²;

        r – радиус штока, мм.

r = ,                                                      (3.11)

[G_р] = 900 кгс/см² для Ст 3.

По расчету

               r =  = 23 мм.

Принимаем диаметр штока d = 50 мм.

Напряжение сжатия определяется по формуле:

G = .                                                   (3.12)

По расчету

G =  = 764,33 кгс/см²,

764,3 кгс/см² < 900 кгс/см².

Относительная поперечная деформация x_п  определяется по формуле:

x_п = n × ,                                                   (3.13)

где Е = 2 × 10⁴ кгс/мм² = 2 × 10⁶ кгс/см²;

       n – коэффициент Пуассона 0 £ n £ 0,5. Принимаем n = 0,3.

По расчету

x_п = 0,3 × = 114,6 × 10^-6.

3.3.4  Расчет объема бака

Объем цилиндра определяется по формуле:

V_ц = p × (R - r) × 11.                                                   (3.14)

По расчету

V_ц = 3,14 × (7 - 4) ×11 = 310,86 см³ = 0,3 л.

Время заполнения цилиндра определяется по формуле

0,3 : 9 л/мин = 0,033 мин = 2 с.

Объем бака 2-3мин от подачи насоса определяется по формуле

2 мин × 9 л/мин = 18л,

3 мин × 9 л/мин = 27л.

Принимаем объем бака 25 литров.

4  Безопасность и экологичность проекта

4.1  Экспертиза на соответствие требованиям безопасности и экологичности проекта

4.1.1  Метеорологические условия

В теплый период года повышенную температуру в тележечном участке создают: работа моечной машины, сварочно-наплавочные работы, работа электроустановок. В холодное время года температурный режим нарушается вследствие проникновения холодного воздуха в здание участка через ворота. Работы, выполняемые на тележечном участке сварщиками и слесарями по категории тяжести можно отнести к работам средней тяжести категории IIб (работы, связанные с ходьбой, перемещением и переносом тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением). Показатели микроклимата для этой категории работ согласно ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху санитарной зоны» приведены в таблице 641.