Типоразмерные ряды ПР. Задачи кинематического и точностного расчетов ПР

Для выбора основных проектных параметров ПP, применяемых в машиностроении и приборостроении, предусмотрены типоразмерные ряды, включающие значения грузоподъемности, максимальных линейных и угловых перемещений.

Ниже приведены ряды грузоподъемности ПР следующих групп:
сверхлегких (до 1,0 кг) — 0,08; 0,16; 0,32; 0,63;
легких (1,0...10 кг) — 1,25; 2,5; 5,0; 10,0;
средних (10...200 кг) — 20; 40; 80; 120; 160; 200;
тяжелых (200... 1000 кг) — 250; 320; 500; 1000;
сверхтяжелых (свыше 1000 кг) — 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 5000; 7500; 10000

Грузоподъемность ПР, выбираемая из указанных рядов, должна быть не менее чем на 10 % больше массы объекта манипулирования.

Ряд максимальных линейных перемещений включает следующие значения, мм: 12; 20; 32; 50; 80; 125; 160; 200; 260; 320; 400; 600; 630; 800; 1000; 1250; 1400; 1600; 1800; 2000.

Ряд максимальных угловых перемещений, : 30, 45, 60, 90,120, 180, 210, 260, 300, 360.

Сведения параметров ПР в ряды облегчает при проектировании проведение унификации, а также создание агрегатно-модульных конструкций. На основе агрегатно-модульных конструкций разрабатываются базовые конструкции ПР. Для сокращения многообразия конструкций ПР рекомендуются группы с наиболее часто встречаемыми сочетаниями параметров, например:

- напольные ПР со средней грузоподъемностью 10...200 кг, горизонтальными и вертикальными перемещениями в диапазоне 1...1,5 м, двумя и тремя ориентирующими степенями подвижности, с позиционной или контурной системой управления;

- подвесные (или портальные) ПР со средней грузоподъемностью 10...200 кг, горизонтальным перемещением по порталу 2...10 м, вертикальным перемещением 0,5...1 м, двумя или тремя ориентирующими степенями подвижности с позиционной или цикловой системой управления;

- напольные легкие ПР грузоподъемностью 1...10 кг с радиальным перемещением 0,5...1 м, перемещением вдоль оси поворота руки 0,1...0,2 и, одной или двумя ориентирующими степенями подвижности с цикловой системой управления;

- напольные ПР мини-ПР грузоподъемностью 0,06...0,2 кг, горизонтальным перемещением Б0...200 мм, подъемом руки 20...30 мм, двумя или тремя ориентирующими степенями подвижности с цикловой системой управления.

Описанные выше группы ПР можно рассматривать как базовые, имеющие различные параметры. Ниже приведена методика выбора их кинематических схем.

Задачи кинематического и точностного расчетов ПР. После выбора кинематической схемы в процессе проектирования выполняются кинематический, а также точностный расчет этой схемы.

Кинематическая схема ПР обычно представляет собой открытую кинематическую цепь. Положение звеньев такой цепи задается с помощью обобщенных координат q_i, характеризующих относительные перемещения звеньев, составляющих i кинематических пар, где I = 1, 2,..., n.

Кинематический расчет ПР включает следующие два этапа: определение положений звеньев; нахождение линейных и угловых скоростей и ускорений звеньев.

Указанные этапы подразделяются на ряд самостоятельных задач:

1. Прямая задача о положениях звеньев ПР, при решении которой рассчитывают положение ЗУ в неподвижной системе координат по заданным обобщенным координатам. Путем решения этой задачи уточняются геометрические характеристики рабочей зоны ПР, а также точностные и сервисные показатели кинематической схемы.

2. Обратная задача о положении звеньев ПР, путем решения которой определяются обобщенные координаты по заданному положению ЗУ. Результаты решения обратной задачи о положении используются при проектировании подвижных соединений схемы, я также при программировании ПР.

3. Прямая задача о скоростях заключается в определении абсолютных линейных скоростей звеньев по известным значениям обобщенных скоростей q_i(I = 1, 2,..., n). Эту задачу обычно решают для проверки технологических скоростных характеристик ЗУ.

4. Обратная задача о скоростях состоит в нахождении обобщенных линейных и угловых скоростей звеньев по заданной скорости ЗУ, определяемой технологическим процессом (например, скоростью головки в сварочном ПР). Результаты решения этой задачи используют для расчета передаточных отношений редукторов отдельных координат ПР, а также для подготовки управляющей программы движения его приводов.

Точностный расчет ПP позволяет найти действительные положения ЗУ в зависимости от изменения обобщенных координат, воспроизводимых с ошибками Δq_i. В этом случае положения ЗУ будут отличаться от заданных программой.

Обеспечение надежности машин на стадии их разработки.

Повышение надежности сельскохозяйственной техники при ее разработке производится с применением следующих конструктивных мероприятий:

1. Разработка конструкции машины соответствующей требованиям технического задания на ее разработку (показатели безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости, качества выполнения технологического процесса, энергопотребления и экономичности).

2. Выбор необходимых по прочности и износостойкости материалов для изготовления деталей узлов и агрегатов машины (конструкционные, легированные стали; серые, ковкие, высокопрочные чугуны, цветные металлы).

Основные металла используемые в разработке машин: ст. 3 - рамы с/х машин, ст. 20 - крепежные изделия, ст. 45 - валы оси с упрочнением поверхности термообработкой, ст. 40Х - шестерни, шлицевые валы, ст. 20ХГТ - шестерни с цементацией, ст. 65Г - пружины, стрельчатые лапы, ножи режущих аппаратов, серый чугун СЧ - 20-40 - корпусные детали.

Перспективные материалы для деталей сельскохозяйственной техники - низколегированные (для гильз и блоков цилиндров) и модифицированные (для коленчатых валов) чугуны; низколегированные цементуемые стали 25Х1Т, 20ХСНТ, 18ХНТФ (для шестерен и шлицевых валов); среднеуглеродистые низколегированные закаливаемые стали 38ХГСА, 45ХНМФА, 45ХМФА, 45ГРФА, 50ГСШ, 50ХФАШ (для подшипников скольжения); сплавы на основе алюминия (для головок и блоков цилиндров, кожухов муфт сцепления, корпусов гидронасосов), полимерные материалы (для втулок, подшипников скольжения, сальников, шестерен, крышек, ручек, деталей тормозных устройств и др.).

3. Применение современных методов расчета деталей машин на прочность, ударную вязкость и устойчивость к циклическим и динамическим нагрузкам (коленвалы, распредвалы, полуоси, шестерни, оси колес и т.п.)

4. Снижение концентрации напряжений при выборе формы и размеров деталей (галтели, закругления пазов, канавок).

5. Создание оптимальных температурных режимов работы сопряженных деталей и сборочных единиц (охлаждение водой, воздухом, маслом).

6. Снижение воздействия абразивного износа с помощью устройств для очистки воздуха, топлива и масла (циклонные и комбинированные воздухоочистители, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, масляные центрифуги, использование подшипников с одноразовой смазкой и т.п.).

7. Обеспечение условий работы деталей с минимальной скоростью износа от трения, улучшение конструкции уплотняющих устройств и герметизации сборочных единиц и агрегатов с/х техники.

8. Применение радиальных самоподжимных каркасных уплотнителей, специальных прокладок и герметизирующих паст.

9. Обеспечение достаточной жесткости базовых деталей и повышение их устойчивости к вибрации (статическая и динамическая балансировка сборочных единиц и т. п.).

10. Применение двухслойных износостойких поверхностей (пальцы гусениц, поддерживающие ролики с резиновыми бандажами, тормозные ленты, ножи режущего аппарата, рабочие органы плугов, культиваторов).

11. Применение гидротрансмиссий и гидропривода рабочих органов с/х машин.

12. Мероприятия конструктивного характера: применение двойных силовых пружин для муфт сцепления (двигатели типа СМД), использование распределительных валов с безударным профилем кулачков (двигатель Д-240), гидравлическое натяжение гусениц и защитных устройств для них (тракторы Т-150, Т-130); повышение качества крепежа; увеличение жесткости трансмиссий тракторов, использование поддерживающих роликов с резиновыми бандажами;

повышение надежности пружин подвески; применение двухслойных пальцев гусениц (со слоем из стали Х12Ф1) и измененной конструкции звеньев гусениц, обеспечивающих безударную работу опорных катков и лучший контакт со звездочкой в зацеплении (трактор Т-150); введение гидротрансмиссии (трактора МТЗ-80, Т-150 и др.); использование новой конструкции тормозных лент с легкосъемными элементами из фрикционных материалов высокой долговечности (трактор ДТ-75С);

введение торцовых металлических уплотнений на цапфах (трактор ДТ-75С); ужесточение допусков на подбор деталей цилиндро-поршневой группы по массе (двигатель Д-240); введение динамической балансировки деталей двигателей, муфт сцепления, карданных валов; применение сменных стаканов под подшипники качения в корпусных деталях трансмиссий.

Обеспечение и повышение надежности машин на стадии их производства

Повышение качества изготовления деталей, а следовательно надежности узлов и агрегатов сельскохозяйственной техники при ее производстве производится путем выполнения следующих технологических мероприятий:

1. Обеспечение необходимой точности и качества изготовления деталей, за счет, использования высокоточного современного оборудования и применения соответствующей оснастки, инструмента и последовательности выполнения технологических операций.

2. Применение на заключительных этапах обработки деталей доводочных и сверхдоводочных операций (хонингование, суперфиниш, полирование), с целью получения более низких отклонений микропрофиля рабочих поверхностей деталей.

3. Выбор наиболее рациональной технологии обработки различных групп деталей и их рабочих поверхностей.

4. Применение упрочнения поверхностей деталей термической (закалка + отпуск), химико-термической (цементация), электро-химической (хромирование), механической (наклеп, накатка) обработками.

5. Повышение долговечности деталей нанесением на их рабочие поверхности износостойких наплавленных слоев (индукционная наплавка твердыми сплавами лемехов, лап культиваторов повышает их срок службы в 2-3 раза).

6. Изготовление шестерен, шлицевых валов и других деталей методом обкатывания (вместо нарезания заготовок в нагретом и холодном состояниях).

7. Армирование деталей и упрочнение быстроизнашиваемых поверхностей методом установки втулок, колец, вставок из высококолегированных и износостойких материалов и сплавов.

8. Применение искусственного старения корпусных деталей (блоки, головки, картеры) для обеспечения стабильности свойств материалов с течением времени.

9. Применение селективной сборки для уменьшения зазоров в соединениях (плунжерные пары) и весовой подбор сборочных единиц для уменьшения вибрации агрегатов (поршневые группы).

10. Применение цеховой обкатки и испытаний узлов и агрегатов машин (приводы режущих аппаратов на заводе « Симселъмаш»).

11. Введение шлицевых соединений повышенной твердости; проведение статической и динамической балансировок деталей (особенно в связи с форсированием машин); обеспечение стабильности свойств материалов деталей с использованием искусственного старения для деталей из чугуна (блоки цилиндров, головки цилиндров, картеров трансмиссий и др.) и дополнительной обработки холодом закаленных сталей;

повышение точности и качества сборки и окраски узлов, агрегатов и машин в целом; введением новых методов соединения деталей, особенно комбинированных, а также применение многих других мероприятий и повышение технологической дисциплины в целом. Этот комплекс мероприятий позволит машиностроителям добиться значительного повышения доремонтного технического ресурса машин.