Приспособление для сварки и наплавки на корпусе автосцепки

4  ПРИСПОСОБЛЕНИЕ  ДЛЯ СВАРКИ И НАПЛАВКИ НА                           КОРПУСЕ АВТОСЦЕПКИ

4.1  Описание конструкции и работа стенда

Стенд для сварочных и наплавочных работ на корпусе автосцепки состоит из неподвижной рамы 7 (рисунок 4.1), выполнен в виде двух вертикальных связанных между собой вертикальных стоек. К раме прекрипляется верхние 6 и нижние 5кронштейны, а также приспособление для постановки корпуса автосцепки имеющие поворотную обойму 1, редуктор 9, электродвигатель 10 мощностью 1 кВт Корпус автосцепки устанавливается хвостовиком в прямоугольное отверстие подвижного диска 2 и закрепляется. Диск прикреплен к втулке с вмонтированными в нее шариковыми подшипниками. Кроме этого к подвижному диску прикрепляется барабан 8 установленный в щеках 3 Для закрепления барабана предусмотрен болт, проходящий через гайку, приваренную к скобе 4

Рисунок 4.1 – Стенд для производства сварочных и наплавочных работ на корпусе автосцепки

Стенд позволяет устанавливать корпус в любое нужное положение для удобного выполнение работ. Особенно это важно при автоматической и полуавтоматической наплавке, когда необходимо точно соблюдать предусмотренные технологией углы наклона наплавляемых поверхностей. Корпус устанавливают вертикально хвостовиком вниз, так чтобы хвостовик вошел в отверстие диска, закрепляют его в этом положении, после чего корпус автосцепки с помощью стенда можно поворачивать как вокруг собственной вертикальной оси так и вокруг горизонтальной оси. Для облегчения работ стенд имеет механический привод  состоящий из редуктора и электродвигателя.

4.2  Выбор электродвигателя

Основными параметрами которыми руководствуются при выборе электродвигателя является крутящий момент на ведомом валу и угловая скорость на ведущем валу.

Требуемая мощность электродвигателя Р, Вт, определяют по расчетной номинальной нагрузке, определяемой по формуле /25/:

,                                                            (4.1)

где Т – вращающий момент на приводном валу, Н*м;

      w - угловая скорость приводного вала, рад/с;

      h - коэффициент полезного действия привода.

Принимаем  крутящий момент 2 кН*м /25/ и угловую скорость 1,2 рад/с.

Коэффициент полезного действия равен произведению частных коэффициентов передач, входящих в привод  /25/:

h = h _М * h⁴_ПК * h²_ЗП ,                                            (4.2)

где h_М – коэффициент полезного действия муфты;

      h_ПК – коэффициент полезного действия одной пары подшипников качения;

     h_ЗП – коэффициент полезного действия одной ступени редуктора.

Принимаем h_М = 0,99; h_ПК = 0,99; h_ЗП = 0,97 /25/.

По расчету

h = 0,99 * 0,99⁴ * 0,97² = 0,92

 кВт

Принимаем закрытый электродвигатель серии 4А (ГОСТ 19.523 - 81) 4А112МВ8УЗ с мощностью 3 кВт, частотой вращения 750 об/мин.

4.3  Расчет редуктора

Так как выбранный электродвигатель имеет частоту вращения значительно большую, чем необходима для приспособления, то для понижения частоиты вращения и повышения крутящего момента используем цилиндрический двухступенчатый редуктор (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2. – Схема цилиндрического двухступенчатого редуктора

Для получения сравнительно небольших габаритных размеров и невысокую стоимость редуктора, выбираем для изготовления колеса шестерен легированную сталь марки 40Х (ковка).

Для расчетов зададимся следующими допускаемыми напряжениями при кратковременной перегрузке редуктора:

-  предельно контактные напряжения для колес обеих ступеней /25/

 ,                                              (4.3)

где d_Т – предел текучести материала.

Принимаем d_Т = 550 МПа /25/.

По расчету

[d_Н]_МАХ = 2,8 * 550 = 1540 МПа

-  предельные напряжения изгиба для обоих колес /25/

[d_F]_МАХ = 2,7 * НВ,                                           (4.4)

где НВ – твердость поверхностного слоя материала по Брюнелю.

Принимаем НВ = 245 МПа /25/.

По расчету

[d_F]_МАХ = 2,7 * 245 = 661 МПа

Аналогичные расчету производим для шестеренок обоих ступеней и заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Таблица допускаемых напряжений

Ступени редуктора	Элемент передачи	Допускаемые напряжения, МПа
		[dН]	[dН]РАС	[dF]	[dН]МАХ	[dF]МАХ
I	Шестерня	875	637	363	1650	1000
	Колесо	510	637	252	1540	661
II	Шестерня	520	520	278	1960	729
	Колесо	520	520	252	1540	661

4.3.1 Расчет параметров ступеней редуктора.

К основным параметрам редуктора относятся: межосевое расстояние , передаточное число u, коэффициент ширины y, модуль m_n и угол наклона b.

Принимаем

(d₂ )₁ = 0,7…0,9 (d₂)₂ /25/.

где (d₂)₂ – диаметр колеса второй ступени;

       (d₂)₁ – диаметр колеса первой ступени.

По расчету

(d₂)₁ = 0.8 * 272,5 = 218 мм

Диаметр  шестерни первой ступени определяется по формуле /25/:

 ,                                                       (4.5)

где U – прередаточное число.

Принимаем для выбранного типа редуктора U = 6,3 /25/.

По расчету

 мм

Межосевое расстояние первой ступни составит:

 = 0,5 (d₂ + d₁) = 0,5 (218 + 34,6) = 126,3 мм

Округляя по ряду Ra40 /25/, принимаем  = 125 мм

Для определения ширины колес b_W, мм, воспользуемся следующей формулой /25/:

 ,                                   (4.6)

где  - межосевое расстояние;

       u – передаточное число;

       Е_ПР – приведенный модуль упругости;

       Т₃ – крутящий момент на ведущем валу редуктора;

       К_Нb - коэффициент концентрации нагрузки.

Принимаем Е_ПР = 2,1 * 10⁵ МПа; Т₃ = 180 * 10³ Н*мм; К_Нb = 1,06 /25/.

По расчету

Принимаем из стандартного ряда y_ва = 0,12, /25/.

Суммарное число зубьев шестерни определим по формуле /25/:

  ,                                                 (4.7)

По расчету

Принимаем число зубьев шестерни первой ступени 35.

Число зубьев колеса

Z₂ = 144 – 35 = 109

4.3.2. Проверочный расчет на перегрузку.

Проверочный расчет проводится по предельным контактным напряжениям для колес обоих ступеней и предельным напряжениям изгиба.

 ,                                    (4.7)

По расчету

 МПа

Произведем расчет по предельным напряжениям изгиба /25/:

  ,                                     (4.8)

По расчету

 МПа

Из расчетов видно, что редуктор отвечает требованиям при работе в условиях кратковременной перегрузке.

Результаты расчетов занесем в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты расчетов

Параметры	I ступени	II ступени
Модуль, m	1,5	2,5
Число зубьев шестерни	19	35
Число зубьев колеса	124	109
Делительный диаметр шестерни d1 , мм	34,6	87,5
Делительный диаметр колеса d2 , мм	218	272,5
Межосевое расстояние , мм	125	180
Ширина зубчатого венца, w , мм	25	71