Основы конструирования подъемно-транспортных машин

Методически существует два подхода к разработке конструкции механизмов или машин:

- расчет, изделие, проверочный расчет;

- расчет, изделие, проверочный расчет вместе.

Объект проектирования при этом следует рассматривать с позиций функциональной и параметрической взаимосвязи с механизированным комплексом, т.е. системно. При этом проектирование заключается в следующих этапах.

Разработка структурной и кинематической схем оборудования.

Составление структурной схемы - один из начальных этапов конструирование машин. Структурная машина - это совокупность ее элементов и связей между ними. Структуру машины изображают посредством структурной схемы, которая кроме основных элементов и связей показывает пути передачи энергии от двигателя к механизмам, а также пути перемещения перерабатываемого материала, поэтому используется для определения общего КПД машины, уровня ее надежности, комплектности и других данных.

Иногда структурную схему первого вида подают как совокупность структурных схем отдельных функциональных систем.

Следующим важным этапом конструирования (модернизации) машин является составление кинематической схемы машины. Кинематическая схема машины - это исходный документ для кинематического и силового расчетов. Кинематическая схема машины - это условно плоское или аксонометрическое изображение всех ее механизмов и звеньев в их взаимосвязи; она дает представление о последовательности присоединения механизмов, распределение энергии, кинематические связки элементов машин и их взаимное размещение. Поскольку составление полной кинематической схемы машины требует значительных расходов времени, то можно составлять кинематическую схему по функциональными системам, использовавшимися для структурной схемы.

Разработка циклограммы работы машины.

Графическое изображение последовательности отдельных периодов перемещений и рабочих органов машины за время одного кинематического цикла, а также их длительность называют циклической диаграммой.

Правильное составление циклической диаграммы дает возможность увеличить производительность машины без роста скоростей перемещения рабочих органов и усилий, с которыми рабочие органы действуют на транспортируемый объект. Посредством циклограммы определяют относительное положение исполнительных механизмов в общем цикле машины.

Расчетная часть.

Расчет излагается кратко, четко, с достаточно аргументированными ссылками на источники. Каждую приведенную в расчетах величину нужно давать с такой степенью точности ( к какому-то знаку), которая была бы достоверной под время измерения ее существующими техническими средствами. Во время выполнения инженерных расчетов и последующего анализа работы устройства (машины) нужно выделять те параметры, которые определяют и ограничивают функционирование объекта, после чего нужно так сформулировать вопрос на данном этапе проектирования, чтобы получить его конкретный численный результат.

Приведенные в объяснительной записке расчеты должны отвечать расчетной схеме (или наоборот) и быть достаточно четко обоснованными с точки зрения изделия расчетных уравнений, формул. У использованных зависимостей должен быть объяснен каждый символ (формулы должны быть последовательно раскрыты), цифровые величины нужно давать в соответствующих размерностях. В случае отсутствия в доступных литературных источниках готовых расчетных зависимостей, необходимо привести корректный вывод требуемой зависимости. При этом различают такие виды расчетов:

- технологический

включает определение технической производительности, расхода энергии и основных геометрических параметров устройства (машины) во взаимосвязи с технологическими операциями;

- кинематический и силовой расчеты приводов исполнительных механизмов

включают выбор вида привода (электромеханический, гидравлический и т.п.), определение видов движения, сил сопротивления, скоростей звеньев привода, исполнительных механизмов и рабочих органов во взаимосвязи с производительностью и другими технологическими параметрами, подбор электродвигателя, вида передач привода, их передаточные числа, определяются моменты вращения всех валов привода;

- проверочные расчеты

включает расчет на прочность передач, валов, осей, опор, направляющих плоскостей грузозахватных устройств, полиспастов, канатов, барабанов и др., а также расчет устойчивости машины.

В процессе выполнения расчетов рекомендуется использование стандартных, прикладных и специальных программ расчета на ПК.

При разработке проекта изделия необходимо в первую очередь максимально удовлетворять требования заказчика, изложенные в техническом задании и определяющие назначение, технические и экономические характеристики объекта, уровень надежности, ресурс и др. При этом следует стремиться к тому, чтобы технические характеристики были на уровне мировых достижений и имели резерв развития. При принятии решений необходимо помнить и руководствоваться основными общими принципами конструирования, обеспечивая:

‐ выбор наиболее рациональной схемы конструкции и её элементов, реализующей высокие скорости и производительность, низкую стоимость и др.;

‐ условие равнопрочности всех элементов конструкции, т.к. нет необходимости конструировать отдельные элементы машины с излишними запасами несущей способности, которые не могут быть реализованы в связи с выходом из строя других элементов;

‐ снижение материалоемкости, что выполняется при создании компактных конструкций и изготовлении деталей из материала с высокой удельной прочностью;

‐ применение в обоснованных случаях новых материалов – пластмасс, композиционных и порошковых материалов и др.;

‐ применение упрочняющей технологии и узловой сборки; ‐ малое энергопотребление, что достигается при минимальных потерях на трение в узлах машин и высоком КПД;

‐ обоснованное назначение точности и шероховатости деталей и обеспечение их взаимозаменяемости; использование стандартизации и унификации деталей и их элементов;

‐ исключение попадания грязи, пыли и влаги на подвижные детали изделий и вовнутрь конструкций;

‐ включение элементов (смотровых лючков, регулировочных устройств и т.п.) для технического обслуживания, контроля и ремонта;

‐ создание безопасности и комфорта оператору или исключение его присутствия (автоматизированный процесс), устранение вредного воздействия на человека и окружающую среду;

‐ учет производственно‐технологических требований (например, при конструировании деталей необходимо стремиться к тому, чтобы форма и размеры готовой детали приближались к форме и размерам заготовки, что сокращает объем механической обработки на станках и т.п.).