Модернизация погрузчика с совершенствованием гидросистемы

Состав чертежей

1. Общий вид погрузчика фронтального одноковшового (формат А1)
2. Чертеж вида сверху погрузчика фронтального одноковшового (формат А1)
3. Комбинированная схема погрузчика (формат А1)
4. Чертеж сборочный рычага управления (формат А1)
5. Чертеж детали крышка подшипниковая (формат А3)
6. Крышка – деталь (формат А3)
7. Лист эскизов операционных крышки подшипниковой (формат А1)
8. Чертеж детали опора шаровая (формат А3)
9. Рабочий чертеж детали шток (формат А3)
10. Чертеж сборочный детали педаль (формат А1)
11. Плакат графиков и расчетов (формат А1)

Описание

В дипломной работе разработан фронтальный погрузчик с модернизированной гидросистемой.
Выполнен анализ патентно-технический. Рассмотрена схема гидропривода средства транспортного. Обоснованы решения принятые по модернизированию разработанной техники.
Приведен расчет параметров основных, а именно: подобраны и рассчитаны параметры погрузчика фронтального одноковшового; определены усилия в гидроцилиндрах исполнительных и производительность погрузчика одноковшового фронтального; произведен расчет тяговый; рассчитана гидросистема оборудования погрузочного; дана оценка гидропривода энергосберегающего погрузчиков одноковшовых фронтальных с позиции энергосбережения. Предложена конструкция энергосберегающего гидропривода, позволяющая снизить расход топлива, повысить ресурс гидрооборудования и тормозной системы, уменьшить загру¬женность и напряженность двигателя.
Произведен расчет на прочность.

В технологической части диплома представлен расчет технологического изготовления детали. Приведен анализ назначения и технологичности детали. Подобран маршрут обработки механической. Определены и назначены припуски, а также режимы резания. Подобрано оборудования и уточнены режимы резания.
В экономической части выполнены расчеты по экономической эффективности. Выявлены назначения и область применения разработанной техники. Подобран вариант базовый. Выявлены конструкторские и эксплуатационные преимущества разработанной техники. Определены единовременные затраты капитальные. Рассчитаны годовые текущие издержки потребителя и эффект экономический.

Рассмотрены вопросы экологичности и безопасности проекта. Описана необходимость на предприятии охраны труда. Представлены анализ и идентификация вредных и опасных факторов в разрабатываемом проекте. Разработаны технические, технологические решения и защитные средства по устранению опасных и вредных факторов. Приведены рекомендации по безопасной эксплуатации погрузчика.
В разделе метрология и стандартизация рассмотрены такие вопросы как: основные задачи метрологии и основные задачи стандартизации.
Пояснительная записка включает все пункты, указанные в содержании.

В дипломном проекте имеется графический материал, представленный следующими листами: общего вида и вида сверху погрузчика фронтального, схемы комбинированной погрузчика, рычага управления, детали крышка подшипниковая, детали крышка, эскизов операционных крышки подшипниковой, детали опора шаровая, детали шпок, детали педаль, графиков расчетов.

Обоснование решений принятых по модернизации разрабатываемой техники

Одноковшовые фронтальные погрузчики являются самым распространенным видом землеройно-транспортной техники. В настоящее время зарубежные фирмы выпускают более ста моделей фронтальных пневмоколесных погрузчиков, которые по своим технико-экономическим показателям удовлетворяют требованиям практически любого покупателя как на внутреннем, так и на внешнем рынках.
Основные направления совершенствования конструкций колесных погрузчиков: повышение эффективности и экономичности машин, создание комфортных условий труда для оператора, улучшение условий эксплуатации и технического обслуживания, использование микропроцессорных систем для диагностирования основных узлов и агрегатов, контроля рабочих процессов.
Важным средством повышения эффективности и технического уровня одноковшовых фронтальных погрузчиков является совершенствование их гидроприводов, создание энергосберегающих систем, снизить расход топлива и улучшить технико-экономические показатели машины.
Анализ литературных источников показал наличие значительного количества систем энергосбережения на одноковшовых фронтальных погрузчиках. Проблемой разработки энергосберегающего гидропривода занимаются многие отечественные и зарубежные фирмы.
На основании анализа этих работ можно сделать следующие выводы:

1. Эффективность гидроприводов одноковшовых фронтальных погрузчиков в рамках современных постоянно растущих к ним требований находится не на достаточном уровне, что требует поиска новых путей в этом направлении.
2. Конструктивные схемы энергосберегающих гидроприводов и их режимы работы являются также недостаточно рациональными и требуют дальнейшего совершенствования.

На основании обзора и анализа научно-исследовательских работ была поставлена задача разработать конструкцию энергосберегающего гидропривода, позволяющую снизить расход топлива, повысить ресурс гидрооборудования и тормозной системы, уменьшить загру¬женность и напряженность двигателя.
Эффективность погрузчика с энергосберегающим гидропиводом обусловлена рекуперацией энергии тормозных процессов машины, преобразованием потенциальной энергии по¬грузочного оборудования в полезную работу при движении.

5. Определение изготовления технологического детали

5.1 Оценка технологичности детали

Крышка подшипниковая используется для установки подшипников. Она должна отвечать требованиям прочности и сопротивлению усталости.

Ответственной частью (конструкторской базой) крышки являются поверхность А, которая обладают достаточно малой шероховатостью Ra 1.6 и выполнена с большой точностью h8, поверхность В, которая упирается в наружное кольцо подшипника и отверстия Б. Остальные поверхности неответственные.

Рисунок 5.1 – Общий вид детали

Химический состав  СЧ 20  приведен ниже по ГОСТ 1412-85

Таблица 5.1 – Химический состав СЧ 20

Химический элемент	%
Углерод	3,2-3,4
Кремний (Si)	2,2
Марганец (Mn)	0,5-0,8
Никель (Ni), не более	0,1
Фосфор (P)	0,15-0,2
Хром (Cr), более	0,2
Сера (S)	0,15

Предел текучести   МПа;

Твердость 170 НВ.

Метод выполнения заготовки для детали определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также затратами на изготовление.

Деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции.

Выбор заготовки

Расчёт себестоимости, предполагая, что чистовая механическая обработка для всех вариантов одинакова, осуществляем по следующим зависимостям:

1) Для штамповки

где m_ш – масса прутка перед штамповкой, кг (на 2 … 8 % больше массы готовой детали);  m_ш=2350 гр.

C_ш.р– стоимость штамповочных работ (C_ш.р=0,005m_ш=0,005*2,35=0,01175$);

q_ш – накладные расходы штамповочного цеха (50 … 100 %);

C_шт – стоимость штампа (C_шт = 10 m_ш =10*2,35=23,5$);

n_шт – количество заготовок, изготавливаемых одним штампом (до 10 тыс.);      n_шт=800.

2) Для отливки

где     m_от – масса отливки, кг (на 5 … 15 % больше массы готовой детали);

Ц_1м – цена 1 кг жидкого металла (см. табл. 2.1 пункт 10);

C_л – стоимость литейных работ (C_л = 0,008 m_ш = 0,008*2,42=0,019$);

q_л – накладные расходы литейного цеха (50 … 100 %);

C_мод – стоимость модели (C_мод = m_от , $);

n_мод – количество заготовок, изготавливаемых одной моделью (для деревянных – до 100, для металлических – до 10 тыс.).

Из расчетов видно, что наиболее экономично получать заготовку литьем.

5.2 Подбор маршрута обработки механической

Эскиз детали с указанием обрабатываемых поверхностей представлении на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 – Крышка подшипниковая

Маршрут технологического процесса изготовления втулки принят следующим:

Операция 010 «Токарная»

Переход № 1

Базирование по поверхности f. Точить начерно поверхность d  Ø238h14  со снятия фаски а .  Подрезать торец b. 

Переход № 2

Точить начисто поверхность d до Ø238h10 мм. на длину 30 мм.

Операция 020 «Расточная»

Переход № 1

Расточить поверхность k до Ø208h14 на длину 18 мм.

Переход № 2

Расточить поверхность k до Ø208h10 на длину 18 мм.

Операция 030 «Сверлильная»

Базировать по поверхности f, b.

Переход № 1

Сверлить отверстия на поверхности x  Ø15 мм.

Переход № 2

Зенковать фаски o.

Операция 040 «Шлифовальная»

Шлифовать поверхность d  до Ø238h8 мм на длину 30 мм.

Операция 050 «Промывка»

Операция 050 «Просушка»

Операция 060 «Контрольная»

Произвести контрольные измерения согласно рабочему чертежу каждого  размера.

Однозначность технического процесса связана с достаточно простой формой разрабатываемой детали.

5.3 Определение припусков

На основании выбранного технологического маршрута обработки детали и способа получения заготовки производим расчёт припусков на механическую обработку.

Технологический маршрут обработки поверхности Ø238h8  состоит из чернового растачивания, чистового растачивания и тонкого шлифования.

При обработке цилиндрической поверхности минимальный припуск для

каждого i-го перехода можно оценить:

где R_z.(i-1) – шероховатость данной поверхности после обработки на предыдущем переходе (операции), мм;

H_i-1 – глубина дефектного поверхностного слоя от предыдущего перехода, мм;

r_i-1 – величина пространственных отклонений формы данной поверхности после предыдущего перехода, мм;

e_i – погрешность установки заготовки на данной операции, мм.

Минимальный припуск под растачивание:

Минимальный припуск под чистовое шлифование

Расчетный размер d_p обтачивается начиная с конечного размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к наименьшему предельному размеру:

Определим предельные значения припусков  и

Общий номинальный припуск

Произведем проверку правильности выполненных расчетов:

-=0,1-0,08=0,02 мм;

-=0,3-0,1=0,2 мм;

-=2,3-2,2=0,1 мм.

На остальные обрабатываемые поверхности припуски и допуски выбираем по таблицам (ГОСТ 1855-55) и записываем их значения в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 – Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности крышки подшипниковой по ГОСТ 1855-55

Операции	Размер	Припуск, мкм расчетный	допуск
Черновое точение	Ø238	­­2300
Чистовое точение		300
Шлифование		100

Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ø238^+0.09мм. показана на рисунке 5.3

Рисунок 5.3 – Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ø238h8 мм.

5.4 Определение режимов резания

Исходными данными для этого являются принятый маршрут механической обработки детали и назначенные припуски для каждого перехода, что соответствует глубинам резания t_i .

Мы принимаем материал лезвия инструмента Твёрдосплавная пластина Т15К6 , период стойкости для обработки чугуна  которой равен Т=120 мин.

В зависимости от вида обработки назначим подачу инструмента s .В нашем случаи s=2 мм/об.

Затем определяется скорость резания v , м/мин.

где    C_v – коэффициент скорости резания, определяемый;

     T – период стойкости инструмента, мин;

          t – глубина резания, мм;

          s – подача инструмента, мм/об;

           m, x, y – показатели степеней.

При черновом точении:

C_v=300;  Т=120 мин;  t=1мм;  s=2мм/об;  m=0,25;  x=0,2;  y=0,3.

74  м/мин.

При чистовом точении:

C_v=300;  Т=120 мин; t=0,5мм;  s=1мм/об m=0,25; x=0,2; y=0,3.

При шлифовании принимаем  v = 20 м/с.

После оценки v произведем вычисление проекций силы резания по координатным осям, Н

где  F_z , F_y , F_x – проекции силы резания соответственно на ось Z – окружная составляющая, Y – нормальная, X – осевая;

       C_Fz , C_Fy , C_Fx – коэффициенты силы резания;

       t – глубина резания, мм;

       s – подача, мм/об;

      v – скорость резания, м/мин;

      x_i , y_i , n_i – показатели степеней.

При черновом точении:

При чистовом точении:

Определим крутящий момент при резании M_к , Н×м

                                                   M_к = F_z D / 2                                            (5.4)

При черновом точении:

M_к = 2645 *0,239 / 2=314,7 Н×м

При чистовом точении:

M_к = 747 *0,238 / 2= 88,9 Н×м

Определим мощность резания N, кВт

где p = 3,14 – число Пифагора;

n – частота вращения шпинделя станка, об/мин

При черновом точении:

3,2 кВт

При чистовом точении:

1,3 кВт

При шлифовании:

1,4 кВт

Определим основное время T_о (мин) и штучно-калькуляционное T_шк (мин) для каждой операции. Общая зависимость для основного времени

где l – длина обработки в направлении подачи, мм;

      k – количество проходов инструмента;

     n – частота вращения шпинделя станка (об/мин) или число двойных ходов в минуту для станков с прямолинейным движением;

    s – подача, мм/об.

При черновом точении Операция 010 Переход1:

При чистовом точении Операция 010 Переход2:

При шлифовании Операция 040:

Штучно-калькуляционное время для каждой операции вычисляется как сумма

                                          T_шк = T_о + T_в + T_об + T_ф ,                                   (5.8)

При черновом точении:

где T_в – вспомогательное время

      T_об – время обслуживания станка

      T_ф – время на физические надобности рабочего

При черновом точении Операция 010 Переход 1:

T_в = (0,01 … 0,2) T_о=0,015*0,2=0,003мин

                              T_об=(1-6)% T_о=0,05*0,2=0,1 мин

          T_ф=(4-8)%( T_о + T_в)=0,05*(0,2+0,003)=0,01 мин

                              T_шк =0,003+0,2+0,1+0,01=0,3 мин

При чистовом точении Операция 010 Переход 2:

T_в = (0,01 … 0,2) T_о=0,015*0,15=0,00225мин

                           T_об=(1-6)% T_о=0,05*0,15=0,0075 мин

             T_ф=(4-8)%( T_о + T_в)=0,05*(0,15+0,00225)=0,0076 мин

T_шк =0,00225+0,15+0,0075+0,0076=0,17 мин

При шлифовании Операция 040:

T_в = (0,01 … 0,2) T_о=0,015*0,04=0,0006мин

                            T_об=(1-6)% T_о=0,05*0,04=0,002 мин

           T_ф=(4-8)%( T_о + T_в)=0,05*(0,04+0,0006)=0,002 мин

                           T_шк =0,0006+0,04+0,002+0,002=0,045 мин

5.5 Подбор оборудования и уточнение режимов резания

Основным критерием при выборе оборудования является номинальная мощность привода станка N_пр , которая должна на 5 … 10 % превышать вычисленную мощность резания N, а также габариты заготовки, то есть возможность установки её на данном станке. Вторым требованием к оборудованию является способность обеспечить необходимые или близкие параметры режимов резания – частоту вращения шпинделя n, подачу s и т.д. При этом надо учитывать, что передаточные числа коробок скоростей современных станков выбраны по закону геометрической прогрессии, то есть n_max = n_min j ^m-1, где n_max , n_min – максимальная и минимальная частоты вращения шпинделя; j – знаменатель прогрессии (чаще 1,26 или 1,41); m – число скоростей. Третий критерий выбора оборудования – его габариты, масса и стоимость.

Для изготовления детали используем следующее оборудование:

1. Токарный многорезцовый копировальный полуавтомат 1Н713.

Таблица 5.3 – Характеристики станка 1Н713

Параметр	Наибольший обрабатываемый диаметр, мм	Наибольший ход инструмента, мм	Частоты вращения шпинделя nmin , nmax , об/мин	Число подач	Мощность главного привода, Nпр, кВт	Габариты, мм: длина ширина высота	Масса, т
1Н713	400	350	63 … 1250	21	5	2450 1250 1980	4,7

2. Круглошлифовальный универсальный станок 3У10В

Таблица 5.4 –  Характеристики станка 3У10В

Параметр	Наибольшие размеры заготовки, мм:диаметр длина	Наименьший шлифуемый диаметр, мм: наружный внутренний	Угол поворота стола, град.	Частота вращения заготовки (регул. безступ.) nmin , nmax , об/мин	Частота вращения круга nmax, об/мин: наружная шлифовка внутренняя шлифовка	Наибольшие размеры круга, мм: диаметр ширина	Подачи врезания, мм/мин	Мощность главного привода, Nпр, кВт	Габариты, мм: длина ширина высота	Масса, т
3У10В	100 160	3 40	+6 -7	100 … 950	1910 1910	250 20	0,05 … 0,5	1,25	1360 1715 1690	2

3. Вертикально-сверлильный универсальный станок 2Н125Л

Таблица 5.5 – Характеристики станка 2Н125Л

Параметр	Наибольший обрабатываемый диаметр, мм	Наибольший ход инструмента, мм	Частоты вращения шпинделя nmin , nmax , об/мин.	Число скоростей, m	Подачи, мм/об диаметр ширина	Мощность главного привода, Nпр, кВт	Габариты, мм: длина ширина высота	Масса, т
2Н125Л	25	250	90 … 1420	9	0,1-0,3	1,5	770 780 2235	0,65