Расчет хватной головки манипулятора для снятия и установки пружин рессорного комплекта тележек модели 18-100
Расчет хватной головки манипулятора для снятия и установки пружин рессорного комплекта тележек модели 18-100
Методичка
Скачать
Цитата:
Кафедра "Вагоны и вагонное хозяйство"
В. Г. ВОРОТНИКОВ
Утверждено
редакционно-издательским
советом университета
РАСЧЕТ ЗАХВАТНОЙ ГОЛОВКИ
МАНИПУЛЯТОРА ДЛЯ СНЯТИЯ
И УСТАНОВКИ ПРУЖИН РЕССОРНОГО КОМПЛЕКТА ТЕЛЕЖЕК МОДЕЛИ 18-100
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям и курсовому проектированию
по дисциплине:
"МАШИНЫ (КОНСТРУКЦИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, РАСЧЕТ) ВАГОНОРЕМОТНОГО ПРОИЗВОДСТВА"
Для студентов очно-заочной формы обучения
специальности 150800 «Вагоны»
Москва - 2003 г.
Воротников В. Г. Расчет захватной головки манипулятора для снятия и установки пружин рессорного комплекта тележек модели 18-100: Методические указания. -М.: МИИТ, 2003-74с.
В методических указаниях на примере новой конструкции захватной головки изложены основные положения конструирования, расчета и проектирования исполнительных модулей машин специального назначения.
Ил. 16, табл. 7, список лит. 2 наимен.
© Московский государственный университет
путей сообщения (МИИТ), 2003
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Стр.
ВВЕДЕНИЕ.................................……………………… …………….....4
1. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЗАХВАТНОЙ ГОЛОВКИ...................... 5
2. РАСЧЕТ МАНИПУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ЗАХВАТНОЙ
ГОЛОВКИ........................................... ........….......……………….......8
2.1. Структурный анализ конструкции...............………………............8
2.2. Расчет силы упругости возвратной пружины
при рабочей деформации..................……………................. .................. 9
2.3. Расчет пневмопривода...........…………...................... .............…... 20
2.4. Алгоритм расчета манипуляционной системы
на ПЭВМ.............................................. .........................….................28
3. РАСЧЕТ ВОЗВРАТНОЙ ПРУЖИНЫ ПНЕВМОПРИВОДА..........35
3.1. Требования на изготовление и применение
пружин сжатия............................................ .….......................….…..35
3.2. Расчет и выбор параметров пружины сжатия………………..38
3.3. Алгоритм расчета пружины на ПЭВМ................……………....…44
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАХВАТНОЙ ГОЛОВКИ…………………..49
5. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ………......................…................. .........52
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................ ..................………..74
В В Е Д Е Н И Е
Создание специальных машин, отвечающих технологическим условиям ремонта деталей и узлов вагонов железнодорожного транспорта, имеет важное значение для повышения эффективности работы вагоноремонтных предприятий.
Главными показателями таких машин являются: производительность, надежность, металлоемкость, габариты, стоимость, простота конструкции, удобство в управлении.
В работе приведен вариант технического исполнения специальной захватной головки манипулятора для смены пружин рессорного комплекта тележек модели 18-100 грузовых вагонов, конструкция которой разработана с учетом всего сказанного выше.
Цель работы – практически освоить методику расчета конструкции захватной головки.
Объем работы:
1) В соответствии с заданными параметрами захватных рычагов (табл. 5.7) выполнить расчет манипуляционной системы захватной головки (исполнительного модуля).
2) Выделить и представить в табличной форме основные технические параметры манипуляционной системы модуля, полученные в результате выполненных расчетов.
3) Выполнить проектные работы и разработать чертежи рабочей документации захватной головки.
1. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЗАХВАТНОЙ ГОЛОВКИ
Ремонт тележек модели 18-100 грузовых вагонов согласно типовому технологическому процессу, требует выполнения достаточно трудоемких сборочно-разборочных операций. Наиболее трудоемким является процесс разборки и сборки рессорного комплекта, который в настоящее время выполняется ручным способом.
Для решения этой проблемы разработана с элементами технической новизны захватная головка (рис. 1.1), которая может применяться в специальный манипуляторах или в промышленных роботах для захвата двухрядных цилиндрических пружин. Практическое ее применение позволит полностью механизировать и автоматизировать процесс снятия и установки двухрядных пружин на тележки. В отличие от существующих захватных устройств предлагаемая конструкция позволяет осуществлять захват различных предметов сложной конфигурации.
Рис.1.1 Конструктивная схема захватной головки:
1-корпус; 2-распорный рычаг; 3-захватный рычаг; 4- передняя крышка; 5-пружина; 6-поршень; 7-уплотнительная манжета; 8-пневмоцилиндр; 9-палец; 10-задняя крышка; 11-крепительная крышка; 12-наружная пружина; 13-внутренняя пружина.
Конструкция и принцип действия захватной головки обеспечивают надежное и эффективное взаимодействие захватных рычагов 3 с двухрядной пружиной. Один из захватных рычагов имеет большую длину рабочей поверхности. От взаимодействия в начальный период с витком наружной пружины 12 им образуется крутящий момент, передаваемый через палец 9 шарнирного соединения на пневмоцилиндр 8. На передней 4 и задней 10 крышках выполнены полуоси, которыми пневмопривод шарнирно соединен с корпусом 1 и крышкой 11. Тогда от действия крутящего момента пневмопривод поворачивается и самоустанавливается в положение, обеспечивающее точность входа захватных рычагов 3 в межвитковое пространство наружной пружины 12.
Поворот захватных рычагов 3 для зажима или разжима внутренней пружины 13 производится от усилия штока поршня 6, которое образуется при прямом его ходе от давления сжатого воздуха, а при обратном ходе от силы упругости пружины 5 и передающегося на внутренние концы захватных рычагов 3 через распорные рычаги 2.
Процесс снятия и установки двухрядных пружин рессорного комплекта тележек с применением захватной головки выполняется непосредственно роботом или манипулятором.
Размеры и геометрическая форма рабочей поверхности захватных рычагов должны соответствовать параметрам двухрядной пружины. К ним относятся:
Dн -диаметр внутренней поверхности наружной пружины, мм;
Dв -диаметр наружной поверхности внутренней пружины, мм;
dн -диаметр витка наружной пружины, мм;
tн -шаг витков наружной пружины, мм;
-угол наклона витков наружной пружины, град.
На рис. 1.2 показана геометрическая форма рабочей поверхности (вид сбоку) захватного рычага 3, где выполнен срез под углом, равным углу наклона витков наружной пружины.
2 . РАСЧЕТ МАНИПУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ЗАХВАТНОЙ ГОЛОВКИ
2.1. Структурный анализ конструкции
Манипуляционная система захватной головки представляет собой плоский рычажный механизм с разомкнутой сложной кинематической цепью соединения звеньев, имеющего два фиксированных положения (исходное и рабочее). Конструктивное исполнение шарнирного соединения звеньев соответствует высшим кинематическим парам V класса.
Исходное положение звеньев рычажного механизма головки фиксируется возвратной пружиной пневмопривода. Активная сила ее упругости при рабочей деформации совершает работу по преодолению образующихся сил сопротивления в уплотнении поршня, в шарнирных соединениях звеньев и в зоне взаимодействия захватных рычагов с витками наружной пружины рессорного комплекта тележки.
Рабочее положение звеньев рычажного механизма головки фиксируется штоком пневмопривода. Развиваемая им активная сила совершает работу по зажиму и удержанию захватными рычагами внутренней пружины рессорного комплекта тележки, по преодолению силы упругости возвратной пружины при рабочей ее деформации и по преодолению силы сопротивления, образующейся в уплотнении поршня.
Активные силы, развиваемые возвратной пружиной и штоком пневмопривода, являются мерой механического воздействия на рычажный механизм. Функциональный подход по их оценке позволяет с высокой точностью определить все параметры конструкции захватной головки.
Таким образом, определены основные условия функционирования характеристики манипуляционной системы захватной головки, обеспечивающих выполнение рычажным механизмом установленных форм движения.
|
|
