ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ
|
Поиск учебного материала на сайте<
|
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
|
| | |
Результат поиска |
|
|
|
|
Наименование:
|
курсовая работа Разработка конструкции стенда для сборки и разборки головок блока цилиндров!!!Внимание русунки отсутсвуют!!! |
Информация: |
Тип работы: курсовая работа.
Добавлен: 19.10.2012.
Год: 2012.
Страниц: 13.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
|
|
|
|
Описание (план): |
|
|
?Министерство образования Российской федерации
Кафедра «Автомобильный транспорт и автосервис»
Курсовой проект
По дисциплине: “Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования”
На тему: “Разработка конструкции стенда для сборки и разборки
головок блока цилиндров”
Содержание
Введение__________________________________________________
1 Патентный поиск и анализ существующих конструкций устройств для
разборки-сборки головок блока цилиндров________________________
1.1 Анализ существующих конструкций стендов и приспособлений
для разборки и сборки головок блока цилиндров____________
1.2 Проведение патентных исследований________________________
1.3 Предложения по совершенствованию конструкции стенда
для разборки - сборки головок блока цилиндров____________
2 Расчёты конструкции стенда для разборки-сборки головок
блока цилиндров______________________________________________
2.1 Проектные расчёты конструкции стенда для разборки и
сборки головок блока цилиндров____________________________
2.1.1 Расчёт величины потребного усилия сжатия
клапанов на штоке пневмоцилиндра_________________
2.1.2 Расчёт пневмоцилиндра___________________________
2.1.3 Геометрический расчёт стенда для разборки – сборки
головок блока цилиндров__________________________
2.2 Проверочные расчёты конструкции стенда для разборки-
сборки головок блока цилиндров_______________________
2.2.1. Расчёт на прочность установочных пальцев__________
2.2.2. Расчёт на прочность нажимной планки______________
3 Описание разработанной конструкции стенда для разборки и
сборки головок блока цилиндра________________________________
3.1 Устройство стенда для разборки и сборки головок___________
3.2 Работа стенда для разборки-сборки головок_________________
4 Техническая характеристика конструкции стенда для
разборки-сборки блока цилиндров_____________________________
Введение
Разборочно-сборочные работы включают замену неисправных агрегатов, механизмов и узлов на автомобиле на исправные, замену в них неисправных деталей на новые или отремонтированные, а также разборочно-сборочные работы, связанные с ремонтом отдельных деталей и подгонкой их по месту установки.
Для выполнения разборочно-сборочных работ используют различные стенды, приспособления, комплекты инструментов и специальный инструмент. Из разборочно-сборочных работ наиболее характерными являются работы по замене двигателей, задних и передних мостов, коробок передач, радиаторов, сцепления, деталей подвески, рессор, износившихся деталей в узлах. При этом необходимо помнить о строгом соблюдении правил техники безопасности. Во время разборочно-сборочных работ снимать, транспортировать и устанавливать агрегаты разрешается только при помощи подъемно-транспортных механизмов и устройств, оборудованных захватами, гарантирующими безопасность работы.
1 Патентный поиск и анализ существующих конструкций устройств для разборки-сборки головок блока цилиндров
1.1 Анализ существующих конструкций стендов и приспособлений для разборки и сборки головок блока цилиндров
Стенд модели Р-721 предназначен для разборки-сборки головок блока цилиндров двигателей ГАЗ-21, ГАЗ-24, ЗМЗ-53; головки блока цилиндров устанавливаются на поворотную плиту, которая шарнирно закреплена в боковых стойках, на поворотной плите установлены также две колонки с пружинами, по которым перемещается нажимная планка. На конце штока пневмоцилиндра установлен прижим.
Стенд модели Р-721 – стационарного типа, универсальный, поворотный.
Стенд модели 70-7826-1516 предназначен для сборки головок цилиндров с клапанами двигателя ЗИЛ-130. Работа стенда основана на сжатии капанных пружин усилием, развиваемым пневмоцилиндром и предаваемым I-образным рычагом и прижимной планкой на шайбу клапанной пружины.
Устройство данного стенда практически аналогично устройству предыдущего стенда. Принцип действия является аналогичным, за тем исключением, что пневмоцилиндр устанавливается сверху.
Этот же недостаток существует и в следующем стенде, который предназначен только для разборки головки цилиндров модели ТР-6703/23.
Основанием стенда является сборная станина, на которой смонтирована плита с пневмоцилиндром и нажимная планка. Головка цилиндров устанавливается на плите и фиксируется установочными штифтами. Стенд модели ТР-6703/23 стационарного типа с пневматическим приводом.
Результаты анализа существующих аналогичных конструкций стендов и приспособлений для разборки - сборки головки блока цилиндров представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Анализ технических конструкций стендов для разборки-сборки головок блока цилиндров
Наименование
устройства
| Эскиз, схема
| Техническая характеристика
| Достоинства
| Недостатки
| Тип
| Привод
| Габаритные размеры, мм
| Расход сжатого воздуха, м3
| Масса, кг
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
| 7
| 8
| 9
| Стенд для
разборки
головок
блока
цилиндров,
модель
ТР-6703/23
|
| Стационарный
| Пневматический
| 1040х470
х1105
| 0,01
| 155
| Небольшая
масса и габаритные размеры, высокая производительность
разборки
| Низкая
производительность
сборки, возможность ремонта головки одной модели
| Стенд для
разборки и сборки
головок
блока
цилиндров с клапанами
модель 70-7826-1516
|
| Стационарный
| Пневматический
| 1050х435
х740
| 0,015
| 294
| Небольшие габаритные размеры, высокая производительность сборки и разборки головок блока
| Большая масса, высокое требуемое давление, возможность ремонта головок только одной модели
|
1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
| 7
| 8
| 9
| Стенд для
разборки и сборки
головок
блока
цилиндров двигателей
модель
Р-721
|
| Универсальный, поворотный
| Пневматический
| 1070х640
х1272
| 0,01
| 245
| Небольшие габаритные размеры, высокая произ-ть сборки и разборки головок блока цилиндров
| Большая масса, возможность ремонта головки одной модели
|
1.2 Проведение патентных исследований
Стенд для разборки-сборки головок цилиндров предназначен для установки или снятия элементов клапанной группы. Работа стенда основана на сжатии клапанных пружин усилием, развиваемым пневмоцилиндром (пневмокамерами). С целью модернизации этого стенда и осуществлялся патентный поиск.
Патентный поиск проводился по двум группам источников. Первая группа – это патентная документация. Вторая группа источников – научно-техническая литература (справочники, каталоги, журналы).
В результате патентного поиска по источникам первой группы (классы международной (классификации) идентификации МКИ: МКИ G01L 23/22; МКИ GO1 М15/00; МКИ В60 S5/00 и др.) было найдено описание изобретения сходного с данным стендом (стенд для ремонта двигателя внутреннего сгорания), в котором вызывает интерес способ фиксации установочной плиты и способ фиксации толкателей клапанного механизма и гильзы блока цилиндров, что может быть использовано в усовершенствовании стенда для разборки-сборки головок блока цилиндров.
В результате патентного поиска по источникам второй группы выявлено несколько прототипов данного стенда, которые служат для тех же целей, что и разрабатываемая конструкция.
Результаты патентного поиска по обеим группам источников и анализ достоинств и недостатков, найденных конструкций содержатся в таблицах 2 и 3.
Таблица 2 – Результаты патентного поиска
Страны, по которым проведен поиск
| Индекс МКИ
| Наименование источника
| Выявленный прототип
| Отобранная идея, техническое решение
| СИР
| МКИ
G 01L 23/22
| Описание изобретения к авторскому свидетельству
| Прототип не выявлен
| Идея не отобрана
| СССР
| МКИ
G 01 М 5/00
| то же
| то же
| то же
| СССР
| МКИ
В 60 S 5/00
| то же
| Стенд для ремонта двигателей внутреннего сгорания
| Способ фиксации поворотной плиты и толкателей.
|
Таблица 3 – Просмотренная научно-техническая литература и
техническая документация
Наименование источника
| Отобранное устройство
| Общие признаки с заданием.
| Отличительные признаки от задания
| 1
| 2
| 3
| 4
| Оборудование для ремонта автомобилей.
Справочник под ред. Шахнеса М.Н. М.М. М.: «Транспорт»
1978. –384с.
| Стенд для сборки и разборки головок блока.
Модель Р-721
| Стационарный стенд с пневмоприводом
| Только для ремонта головок двигателей
3М3 -53
| То же
| Стенд для сборки головок с клапанами
70-7826-1516
| То же
| Только сборка головок блока цилиндров
| То же
| Стенд для разборки головок блока
ТР-6703
23
| То же
| Не предусмотрена сборка головок блока цилиндров
|
Поиск проводился по фондам Курганской областной библиотеки им. Югова А.К. и библиотеки Курганского Государственного Университета.
1.3 Предложения по совершенствованию конструкции стенда
для разборки - сборки головок блока цилиндров
В результате анализа существующих конструкций стендов выбираем для дальнейшей модернизации стенд модели Р-721.
Предлагаются следующие изменения в конструкции стенда:
- для расширения возможностей стенда выполнить сменной поворотную плиту, на которую устанавливается головка блока цилиндров; или эту плиту оставить постоянной, но на неё устанавливать плиту, размеры и расположение установочных пальцев которой соответствуют головкам разных двигателей, что сделает стенд универсальным;
- Изменить механизм фиксации данной поворотной плиты, снабдив его делительным диском, в пазы которого входит конец рычага, тем самым фиксируя поворотную плиту; делительный диск может фиксироваться через 60°, для удобства снятия - установки головки блока цилиндров и удобства установки клапанов и элементов клапанной группы;
- предлагается в пневмопривод данного стенда включить устройства для влагоотделения и маслораспыления и наиболее оптимально расположить их на стенде.
2 Расчёты конструкции стенда для разборки- сборки головок
блока цилиндров
Расчёты конструкции необходимы для проверки работоспособности предлагаемой конструкции, для выбора материалов стенда, для проверки особо нагруженных деталей, для уточнения размеров стенда.
В зависимости от места в процессе проектирования все виды расчёта делят на проектные и проверочные.
Проектные расчёты применяют для определения исходных данных, установления размеров узлов и деталей, подбора стандартных изделий.
Проверочные расчёты применяют для определения запаса прочности в опасных сечениях и особо нагруженных деталях и сравнения их с допустимыми.
2.1 Проектные расчёты конструкции стенда для разборки и
сборки головок блока цилиндров
В качестве проектных расчётов проектных расчётов для расчёта конструкции стенда необходимо произвести:
- расчёт величины потребного усилия сжатия пружин клапанов на штоке пневмоцилиндра;
- расчёт пневмоцилиндра;
- геометрический расчёт (расчёт основных размеров стенда).
2.1.1 Расчёт величины потребного усилия сжатия клапанов на штоке пневмоцилиндра
Расчёт величины потребного усилия на штоке пневмоцилиндра необходимо начинать с определения схемы базирования головки блока цилиндров на поворотной плите и выбора установочных элементов.
Выбираем схему базирования по плоскости и отверстиям с применением установочных пальцев. Главной базирующей поверхностью является плоскость плиты. При установке деталей по плоскости и двум отверстиям необходимо выполнить расчёты, связанные с установкой на пальцы.
Условия возможности установки деталей на два цилиндрических пальца выглядит следующим образом:
S1min + S2min ?о + ?и (1)
S1min – минимальный зазор в сопряжении первого отверстия с
пальцем;
S2min - минимальный зазор в сопряжении второго отверстия с
пальцем;
?о – допуск на межцентровое расстояние;
?и - допуск на межцентровое расстояние установочных пальцев.
Для определения условия возможности установки головки блока на два цилиндрических пальца введём следующие обозначения:
L – межцентровое расстояние, минимальный размер, мм;
DГ – Диаметр отверстий в головке блока цилиндров, мм;
dn - диаметр установочных пальцев, мм;
По техническим условиям межцентровое расстояние:
L ± ?о = 495 0,025 мм,
L ± ?п принимаем = 495 + 0,025 мм;
Таким образом, условия постановки будет выглядеть следующим образом:
S1min+S2min 0,05 мм.
Диаметр отверстий в головке под установочные пальцы DГ = 12 мм, в соответствии с этим принимаем диаметр установочных пальцев
dn = 11,9 + 0,03 мм, т.е. условие установки:
S1min + S2 min = 0,06 0,05 мм,
Из рекомендаций [1] подбираем исполнение, конструктивные размеры и допуски установочных пальцев. Для dn = 10 мм выбираем по ГОСТ 3128-70 штифты цилиндрические.
Величину потребного усилия сжатия пружин на штоке пневмоцилиндра можно определить, решив задачу статики на равновесие твердого тела под действием всех приложенных сил и моментов, необходимо решить шесть уравнений статики:
? Рх = 0; (2)
? Ру = 0; (3)
? Рz = 0; (4)
? Мх = 0; (5)
? Му = 0; (6)
? Мz = 0; (7)
Для данной конструкции стенда основные силы действуют вдоль оси ОZ (Рz) и оси ОХ (Рх).
Сила вдоль оси ОУ не значительна и в расчётах ею можно пренебречь. Моментами, действующими вокруг осей можно также пренебречь, так как они незначительны, или уравновешивают друг друга.
Таким образом, для данной конструкции необходимо рассмотреть уравнение ?Рz = 0, так как из него мы можем определить величину требуемого усилия на штоке пневмоцилиндра (см. рисунок 1).
?РZ=0; -Р потр/2-Рпотр/2 + 8 Рпр + 2 Рст = 0; (8)
Рпотр. – потребное усилие сжатия пружин головки блока
цилиндров на штоке пневмоцилиндра, Н;
Рпр. – потребное усилие сжатия одной пружины клапана,
необходимое для разборки или установки втулки тарелки
клапана, Н;
Рст. – потребное усилие для сжатия пружин стоек на величину,
необходимую для сжатия пружин клапанов, Н.
Из уравнения равновесия сил, действующих вдоль оси О? выражаем
Рпотр.:
Рпотр. = 8 Рпр. + 2 Рст.; (9)
Согласно характеристики пружины клапана (см. график 1) принимаем усилие сжатия одной пружины клапана, необходимое для разборки или установки втулки тарелки клапана равным:
Рпр. = 750 Н.
Потребное усилие для сжатия пружин стоек на величину, необходимую для сжатия пружин клапанов принимаем согласно характеристики пружины стойки (см. график 2).
Рст. = 150 Н.
Тогда
Рпотр.= 8 ? 750 + 2 ? 150 = 6000 + 300 = 6300 Н.
Таким образом, величина потребного усилия на штоке пневмоцилиндра составляет 6300 Н.
2.1.2 Расчёт пневмоцилиндра
Пневматический привод является важным элементом механизма данного стенда. В состав пневмопривода входят пневмодвигатель (пневмоцилиндр), пневмоаппаратура (распределительный кран, манометр, влагоотделитель, маслораспылитель) и воздухопроводы.
Проектный расчёт пневмопривода сводится к определению диаметра пневмоцилиндра и хода штока при известном потребном усилии на штоке и давлении воздуха в сети, а также подбор по данным запчастям известных стандартных пневмоцилиндров.
Принимаем давление воздуха в сети равным р = 0,4 МПа.
Если известно требуемое усилие на штоке, то можно определить диаметр пневмоцилиндра по следующей формуле:
(10)
где
РШ – усилие на штоке пневмоцилиндра, Н;
P – давление сжатого воздуха в сети, МПа;
- к.п.д. пневмоцилиндра;
- суммарные потери в уплотнениях, Н.;
К.п.д. пневмоцилиндра обычно принимается в пределах 0,85 – 0,9, а суммарные потери в уплотнениях с применением резиновых манжет:
(11)
где l – длина манжета, м;
f – коэффициент трения (0,01…0,02 - для резины).
Суммарные потери складываются из потерь между стенкой пневмоцилиндра и поршнем (Т1) и потерь в уплотнениях между крышкой пневмоцилиндра и штоком (Т2).
Т=3,14?0,16?0,015?0,4?0,015?106 = 45,2 Н;
Т=3,14?0,04?0,006?0,4?0,015?106 = 4,5 Н;
Определяем диаметр пневмоцилиндра:
По рекомендациям [3] найденный диаметр необходимо округлить до ближайшего значения из таблицы «Основные размеры нормализованных, стационарных пневмоцилиндров двухстороннего действия»: D=160 мм и d = 40 мм, где
d – диаметр штока пневмоцилиндра.
Исходя из этих значений, необходимо уточнить величину давления:
РШ = 0,785 х 160? х 0,4 х 0,85– 49,7 = 6782,94 Н;
Для дальнейших расчетов принимаем РШ = 7000 Н.
Время срабатывания пневмопривода с пневмоцилиндром можно определить по формуле:
(12)
для (13)
РП = Р?/(Ff), (14)
(15)
где р? – приведенная сила на штоке, Н;
F – площадь поршня, м?
f - коэффициент трения между поршнем и цилиндром;
Р –давление воздуха, МПа;
Рассчитаем F:
= 3,14х0,162 = 0,08 м2;
Рассчитываем Pn:
Pn = 7000/(0,08х0,015)x106 = 5,8 МПа;
Рассчитываем ?:
? = Pn/p = 5,8/0,4 = 14,5,
таким образом: ? = 14,5 ? 0,528.
Рассчитываем ? – отношение диаметра воздухопровода к диаметру цилиндра.
? = dB/D = 0,022/0,16 = 0,138.
Подставляем найденные значения в формулу (12), получим время срабатывания пневмопривода:
.
2.1.3 Геометрический расчёт стенда для разборки – сборки
головок блока цилиндров
Геометрический расчёт стенда заключается в определении основных размеров стенда (см. рисунок 2).
Необходимо определить следующие размеры:
- габаритные размеры самого стенда;
- размеры опорной поворотной плиты;
- длину рычага штока пневмоцилиндра;
- расстояние от уровня пола до поверхности стола, от уровня пола до устанавливаемой головки блока цилиндров, от поворотной плиты до направляющих;
- некоторые другие размеры.
Габаритные размеры стенда определяются в основном размерами стола, на который необходимо установить две стойки, поворотную плиту, пневмоцилиндр, пневмокран; высота стенда зависит от высоты штока пневмоцилиндра и хода этого штока.
В результате учёта всего вышеперечисленного принимаем габаритные размеры стенда равными 1200 х 720 х 1300.
Размеры поворотной опорной плиты необходимо назначить, учитывая следующие факторы: на опорную поворотную плиту возможна установка сменных плит (для различных головок блока), т.е. размеры сменных плит зависят от габаритных размеров различных головок, что в конечном счёте и влияет на размеры поворотной опорной плиты.
Длина рычага штока пневмоцилиндра определяется расстоянием от конца поворотной плиты до направляющей штока, которое в свою очередь определяется удобством установки – снятия клапанов.
Принятые размеры обозначены на рисунке 2.
2.2. Проверочные расчёты конструкции стенда для разборки-
сборки головок блока цилиндров
В качестве проверочных расчётов конструкции данного стенда необходимо произвести расчёт на прочность нажимной планки, на которую давит рычаг штока пневмоцилиндра.
2.2.1. Расчёт на прочность установочных пальцев
Ремонтируемая головка блока цилиндров устанавливается на поворотную плиту и фиксируется с помощью двух установочных цилиндрических пальцев (см. п. 2.1.1).
Расчёт на прочность установочных пальцев сводится к расчёту на сдвиг (срез), так как на установочный палец действуют лишь касательные напряжения, а нормальными напряжениями, исходя из особенностей установки пальца можно пренебречь.
Условие прочности в данном случае будет выглядеть следующим образом:
(16)
расчётные напряжения по площадке сдвига, среза.
Для дальнейших расчётов необходимо ввести следующие обозначения (рисунок 3):
Р? – суммарные силы, которые действуют на установочный
палец, Н;
Р? – усилия от касательных напряжений, возникающих в
установочном пальце, Н;
РN – усилия от нормальных напряжений, возникающих в
установочном пальце, Н;
PШ – усилие, передаваемые штоком пневмоцилиндра, Н;
Gт – вес головки блока цилиндров, кг.
Суммарная сила Р? , возникающая в пальце складывается из усилий РШ и усилий Gт:
Р? = РШ+ GТ, Н; (17)
Р? =7000+120=7120 Н.
Исходя из треугольника сил (см. рисунок 3), определяем Р:
Р= Р? ? sin10?, Н; (18)
Р= 7120 ? sin10?=1236 Н.
Касательные напряжения по плоскости среза определяются из следующего выражения:
т.е. условие прочности перепишется следующим образом:
(19)
где
Р– сила, действующая в плоскости сдвига (среза);
n – число установочных пальцев;
d – диаметр установочного пальца;
m – число плоскостей среза установочного пальца.
Из [1] определяем допускаемое напряжение при срезе , таким образом, чтобы условия выполнялось. Допустимое напряжение при срезе для нормализованной стали 20Х = 120 МПа, т.е. данная сталь удовлетворяет условию.
2.2.2. Расчёт на прочность нажимной планки
Нажимная планка является ответственной деталью, испытывающая переменную нагрузку, кроме того нажимная планка имеет большую длину при небольшом сечении.
Нажимная планка работает на изгиб, условия прочности при изгибе выглядит следующим образом:
, (20)
где:
максимальные нормальные напряжения в опасном
сечении, МПа;
Мmax – максимальный момент, возникающий в опасном сечении,
МПа;
W х – осевой момент сопротивления, см3;
Необходимо заметить, что опасным считается то сечение, в котором возникает наибольший изгибающий момент.
Для балок прямоугольного сечения со сторонами b и h осевой момент сопротивления равен:
W x = (21)
Wx = 1,2 x 4,5? / 6 = 4,05 см?.
Для нахождения максимального момента необходимо рассмотреть самый опасный вариант нагружения нажимной планки (см. рисунок 4).
Такой вариант нагружения возникает, когда на стенде отсутствует головка блока цилиндров, а шток пневмоцилиндра находится в нижнем положении и усилия от l-образного рычага штока не компенсируются усилиями от пружин клапанов.
т.1. Ми=0 Нм;
т.2. Ми`= -Рст х 0,28 = -150 х 0,28 = - 42 Нм;
т.3. М`и = -Рст х 0,28 = -150 х 0,28 = - 42 Нм;
Т.4. Ми = 0 Нм;
Где
Рст – усилие, от сжатия пружин стоек, Н;
Таким образом, максимальный момент M max = 42 Н,
= (22)
Для данной детали принимаем закалённую, нецементированную сталь 20Х, у которой
= 220 МПа > 10,37 МПа.
3 Описание разработанной конструкции стенда для разборки и
сборки головок блока цилиндра
3.1 Устройство стенда для разборки и сборки головок
Стенд для разборки и сборки головок блока цилиндров состоит из сварного стола 1 на который устанавливаются две стойки 7 и 8, в которых шарнирно закреплена поворотная плита 2, на которую в свою очередь крепится сменная плита 4. На поворотную плиту 2 также крепятся две колонки с пружинами по которым перемещается прижимная планка.
На прижимную планку воздействует С - образный рычаг штока в пневмоцилиндре 3.
Пневмоцилиндр снабжается также пневматическим краном 62, влагоотделителем 60 и маслораспылителем 61.
Поворотная плита 2 снабжена механизмом фиксации, представляющим собой делительный диск, в пазы которого заходит рычаг 10, тем самым фиксирует поворотную плиту.
Вертикальная тяга 6 рычага 10 имеет регулировочную вилку, необходимую для обеспечения изменения длины тяги, тем самым обеспечивая надежную фиксацию рычага в пазах делительного диска. Другим концом вертикальная тяга соединена педалью 11, опирающейся на кронштейн педали. Педаль снабжена пружиной возврата 15, обеспечивающая постоянное зацепление рычага с делительным диском.
3.2 Ра
и т.д................. |
|
|
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
|
|
|
|
|
|
|
