Разработка мобильного робота-разведчика с маховичным аккумулятором энергии (Технология)

Посмотреть архив целиком

3. Технология сборки маховичного аккумулятора энергии.

3.1. Назначение узла.

Маховичный аккумулятор энергии (МАЭ) предназначен для преобразования энергии вращательного движения маховика в электрическую посредством генератора и дальнейшей передачи энергии на мотор-колесо.

В состав МАЭ входят:

  • Вал в сборе;

  • Корпус в сборе;

  • Подшипники магнитные осевые;

  • Крышка большая;

  • Крышки малая;

  • Прокладки 10 мм;

  • Прокладка 15 мм;

  • Болт М8х20 ГОСТ 7796-70;

  • Винты М5х10 ГОСТ 17474-80;

  • Винты М5х14 ГОСТ 17474-80.

Вал в сборе состоит из:

  • Генератора;

  • Вала;

  • Втулка;

  • Маховик;

  • Подшипник магнитный радиальный.

Корпус в сборе состоит из:

  • Корпус;

  • Винты М5х10 ГОСТ 17474-80;

  • Разъем электрический;

  • Штуцер вакуумный.

3.2. Анализ технических требований на сборку МАЭ.

Технические требования на сборку составлялись с учетом конструкции МАЭ, а также его отдельных элементов и рекомендаций, представленных в литературе.

  1. Детали, поступающие на сборку, должны быть без забоин на рабочих поверхностях, коррозии и в чистом виде (для обеспечения заданной точности при сборке). Данное требование обусловлено тем, что если, например, останутся следы ржавчины на деталях, то процесс продолжится в собранном изделии, что недопустимо. Для обеспечения этого требования детали необходимо тщательно протереть, продуть, удалить следы коррозии. Метод контроля – визуальный.

  2. Крепёжные детали должны быть надёжно затянуты во избежание их откручивания в процессе работы силового модуля. Винты М5 и болты М8, используемые при сборке МАЭ, в соответствии с ГОСТ Р 52644-2006, необходимо затягивать моментом 5...7 и 50...60 Нхм соответственно. Затяжку необходимо контролировать с помощью динамометрического ключа.


3.3. Анализ технологичности МАЭ.

Оценка технологичности изделия имеет целью установить соответствие конструкции современному уровню развития техники, её экономичность, удобство в изготовлении и эксплуатации.

В соответствии с ГОСТ 14.201-83 оценка технологичности бывает двух видов: качественная и количественная. Дополнительные показатели технологичности позволяют оценить уровень стандартизации и унификации изделия; надёжность выполнения установленных для изделия функций при минимальном числе составных частей; возможность рационального разделения на составные части.

3.3.1. Качественная оценка технологичности конструкции МАЭ

Все используемые в сборке крепежные детали: винты М5х10 ГОСТ 17474-80, винты М5х14 ГОСТ 17474-80, болты М8х20 ГОСТ 7796-70, являются стандартными изделиями, что позволяет сэкономить на разработке и производстве крепежных элементов и значительно упрощает сборку, что в свою очередь, повышает технологичность МАЭ.

Сборка проводится при помощи простых приспособлений, инструментов и сменных оправок. Запрессовка подшипников выполняется на гидравлическом прессе с использованием оправки, остальные операции выполняются вручную с применением таких инструментов как шестигранные ключи и щипцы.

Небольшие габаритные размеры - не более 350 мм по длине, ширине или диаметру. Небольшая масса деталей: 2,5 кг – самая тяжелая деталь, 4 кг – вес всей сборки. Все это позволяет перемещать и работать с деталями без дополнительных приспособлений, снижая нагрузку на сборщика изделия.

Шероховатости поверхностей колеблются от 3.2…6.3 мкм: посадочные поверхности для внутренней (вал) и внешней (корпус) поверхностей подшипников; до 120 мкм: внутренняя поверхность корпуса, торцы крышек, торцы корпуса.

При сборке производится только одна операция запрессовки с использование гидравлического пресса, все остальные операции производятся вручную на верстаке. Это позволяет использовать для сборки рабочих с невысокой квалификацией.









3.3.2. Количественная оценка технологичности конструкции МАЭ

Технологичность конструкции МАЭ ведущего колеса обеспечивается следующими факторами:

С учетом принципа агрегатирования изделие разбито на рациональное число составных частей, сборку которых можно производить независимо друг от друга. Этими составными частями являются:

  • Вал в сборе;

  • Корпус в сборе;

Коэффициент сборности конструкции:

- общее число сборочных единиц в изделии;

- общее число деталей, за исключением вошедших в сборочные единицы и крепёжные изделия;

Коэффициент повторяемости:

Ен – количество наименований деталей, вошедших в сборочные единицы;

Dн – количество наименований деталей, не вошедших в состав сборочных единиц;

К сожалению, специфика разрабатываемого изделия не позволяет сравнить коэффициенты сборности и повторяемости с нормативными значениями, т.к. они отсутствуют для данного типа изделия. Однако общие рекомендации, такие как применение стандартных изделий и увеличение числа сборочных единиц выполнены. В сборке МАЭ все крепежные элементы являются стандартными, а количество сборочных единиц максимально. Дальнейшее увеличение количества сборочных единиц физически невозможно, т.к. при этом невозможно будет произвести сборку изделия.

  • удобный доступ к местам, требующим контроля;

  • соблюдение принципа взаимозаменяемости, как на уровне стандартных деталей и элементов, так и на уровне сборочных единиц;

  • использование в качестве крепежных элементов стандартных изделий;

  • количество наименований деталей и сборочных единиц сведено к минимуму;

  • отсутствие применяемых при сборке сложных оправок и специальных инструментов;

Приведенный анализ количественной оценки технологичности конструкции свидетельствует о достаточном уровне технологичности сборочного процесса силового модуля.

3.4. Методы обеспечения точности

Методы обеспечения заданной точности замыкающих звеньев размерных цепей конструктор выбирает при создании сборочных чертежей. Требуемая точность сопряжения деталей при сборке обеспечивается методами полной, неполной и групповой взаимозаменяемости, регулировкой и индивидуальной пригонкой.

Для достижения требуемой точности взаимного положения элементов собираемого изделия следует совмещать сборочные базы с установочными и измерительными. Базовая деталь изделия должна иметь технологическую базу, обеспечивающую достаточную устойчивость собираемого узла. Для соблюдения принципа взаимозаменяемости необходимо избегать многозвенных размерных цепей, которые сужают допуски на размеры составляющих звеньев. Если сократить число звеньев невозможно, то в конструкции изделия следует предусмотреть жесткий или регулируемый компенсатор. Проведение регулировочных работ, разборок и повторных сборок требует ручных операций.

При сборке в зависимости от типа производства различают пять методов достижения точности замыкающего звена. Далее проводится сравнительный анализ методов обеспечения точности и выбор пригодного для данных условий.

  1. Метод полной взаимозаменяемости. При этом методе качественное соединение образуют любые сопрягаемые детали, входящие в сборочную единицу. Пригонки деталей отсутствуют. Допуски на сопрягаемые детали устанавливает конструктор, но взаимозаменяемость может произойти, если эти допуски равны или больше допусков технологических. Чем больше деталей в размерной цепи сборочной единицы, тем более жестким должен быть допуск на каждую деталь. Это обстоятельство существенно удорожает производство.

  2. Метод неполной взаимозаменяемости. В этом случае требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у заранее обусловленной части объектов путем включения в неё составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений. Таким образом, у части изделий погрешность замыкающего звена может выходить за пределы допуска на сборку, т.е. возможен риск не собираемости.

  3. Метод групповой взаимозаменяемости. В этом случае конструкторские допуски меньше технологических. Все полученные детали сортируют на группы, а затем соответствующую точность обеспечивают подбором деталей из соответствующих групп.

  4. Метод пригонки. При этом методе требуемая точность замыкающего звена достигается в результате изменения размера одного из заранее намеченных составляющих звеньев.

  5. Метод регулировки. При этом методе размеры деталей, входящих в размерную цепь, имеют технологические допуски, т.е. характеризуются точностью, обеспечиваемой в данном производстве, а требуемая точность замыкающего звена достигается путём изменения величины заранее выбранного компенсирующего звена без снятия с него слоя металла. Компенсирующим звеном может оказаться шайба, втулка или прокладка, которую в процессе сборки можно регулировать, а после регулирования закрепить. Метод регулировки имеет значительные преимущества перед методом пригонки, т.к. не требует дополнительных затрат, его можно применять для достижения точности замыкающего звена многозвенных размерных цепей.

Компенсирующим звеном может оказаться шайба, втулка или прокладка, которую в процессе сборки можно регулировать, а после регулирования закрепить. Метод регулировки имеет значительные преимущества перед методом пригонки, т.к. не требует дополнительных затрат, его можно применять для достижения точности замыкающего звена многозвенных размерных цепей.

Учитывая данные факты, можно сделать вывод о том, что при сборке силового модуля метод регулирования является наиболее предпочтительным, поскольку отсутствует риск несобираемости, и отсутствуют дополнительные затраты.

3.5. Разработка технологических схем сборки

Построение технологического процесса сборки может быть представлено в виде технологических схем, которые отражают структуру и последовательность сборки изделия и его составных частей.

Сборку машины, механизма, сборочной единицы нельзя проводить в любой последовательности. Её необходимо согласовывать с конструкцией собираемого изделия и его составных частей.

В пункте 3.1 данной части дипломного проекта определена разбивка МАЭ по отдельным узлам и сборочным единицам.

В данном разделе строятся технологические схемы сборки как МАЭ в целом, так и отдельных сборочных единиц и узлов.

Далее рассматривается процесс сборки МАЭ мобильной роботизированной платформы в виде технологических схем.

Прежде всего необходимо закрепить вал в сборе поз. 2 на корпусе в сборе поз. 1. Без этого невозможно осуществить последующую сборку МАЭ. Далее устанавливаем подшипник магнитный осевой поз. 3 на вал в сборе поз. 1 с помощью винтов М5х14 поз. 10. После этого устанавливаем прокладку 70 мм поз. 6 и прижимаем ее крышкой малой поз. 5, которую крепим к корпусу с помощью винтов М5х14 поз.10. После этого с другой стороны корпуса устанавливаем прокладку 310 мм поз. 7 под крышку большую поз. 4, которую закрепляем с помощью болтов М8х20. После этого устанавливаем подшипник магнитный осевой поз. 3 на вал в сборе поз. 1 и закрепляем его на валу с помощью винтов М5х14 поз.10. Остается установить вторую крышку малую поз. 5, предварительно поставив прокладку 70 мм поз. 6 и поджать крышку винтами М5х14 поз.10. В завершении проверить, герметична ли конструкция.

На рисунке 3.1 представлена технологическая схема сборки МАЭ мобильного робота.


Рисунок 3.1. Технологическая схема сборки МАЭ мобильной роботизированной платформы.


На рисунке 3.2 представлена технологическая схема сборки вала в сборе мобильной роботизированной платформы.


Рисунок 3.2. Технологическая схема сборки вала в сборе мобильной роботизированной платформы.

На рисунке 3.3 представлена технологическая схема сборки корпуса в сборе.


Рисунок 3.3. Технологическая схема сборки корпуса в сборе мобильной роботизированной платформы.

3.6. Разработка маршрута сборки МАЭ.

Обоснование маршрута сборки МАЭ приведено в пункте 3.5 данного дипломного проекта.

Операция 005: Комплектовочная.

Оборудование:-

Приспособление:-

Переходы:

  1. Скомплектовать детали и сборочные единицы.

  2. Визуально проверить детали и сборочные единицы на наличие повреждений.

Операция 010: Сборочная (2 установа).

Оборудование: верстак.

Приспособление: сборочное.

Переходы:

Установ 1:

  1. Установить корпус в сборе поз. 2 в приспособление и закрепить.

  2. Установить вал в сборе поз. 1.

  3. Установить подшипник магнитный осевой поз. 3 на вал в сборе поз. 1.

  4. Установить и затянуть моментом 5…7 Нхм винты поз. 10.

  5. Установить прокладку 70 мм поз. 6 в корпус в сборе поз. 2.

  6. Установить крышку малую поз. 5.

  7. Установить и затянуть моментом 5…7 Нхм винты поз. 10.

  8. Снять сборочную единицу.

Установ 2:

  1. Перевернуть вал в сборе с корпусом в сборе.

  2. Установить вал в сборе с корпусом в сборе в приспособление и закрепить.

  3. Установить прокладку 310 мм поз. 7 в корпус в сборе поз. 2.

  4. Установить крышку большую поз. 4.

  5. Установить и затянуть моментом 50…60 Нхм болты поз. 8.

  6. Установить подшипник магнитный осевой поз. 3 на вал в сборе поз. 1.

  7. Установить и затянуть моментом 5…7 Нхм винты поз. 10.

  8. Установить прокладку 70 мм поз. 6 в корпус в сборе поз. 2.

  9. Установить крышку малую поз. 5.

  10. Установить и затянуть моментом 5…7 Нхм винты поз. 10.

  11. Снять МАЭ в сборе.

3.6.1. Разработка маршрута сборки вала в сборе.

Базовым элементом при сборке вала в сборе является вал поз. 2. Это обусловлено тем, что данная сборочная единица имеет наиболее удобную технологическую базу для напрессовки маховик поз. 4. После напрессовки маховика, устанавливается генератор поз. 1 и надевается на вал втулка поз. 3. Затем устанавливаются подшипники магнитные радиальные поз. 4.

Операция 005: Комплектовочная.

Оборудование:-

Приспособление:-

Переходы:

  1. Скомплектовать детали и сборочные единицы.

  2. Визуально проверить детали на наличие повреждений.

Операция 010: Сборочная.

Оборудование: пресс вертикальный, шайба подкладная, щипцы.

Приспособление: сборочное.

Переходы:

  1. Установить вал поз. 2 в приспособление и закрепить.

  2. Напрессовать маховик поз. 3.

  3. Установить генератор поз. 1 на вал поз. 2.

  4. Установить на вал стопорное кольцо поз. 5.

  5. Установить подшипники магнитные радиальные поз. 4.

  6. Снять сборочную единицу.


3.6.2. Разработка маршрута сборки корпуса в сборе.

Базовым элементом при сборке корпуса в сборе является корпус поз. 1. Это обусловлено тем, что данная сборочная единица имеет наиболее удобную технологическую базу для фиксации и последующей сборки на верстаке. После фиксации зажимами на верстаке, на корпус поз. 2 устанавливается штуцер вакуумный поз. 4. Затем устанавливается электрический разъем поз. 3. В завершении, устанавливаются и затягиваются винты поз. 2.

Операция 005: Комплектовочная.

Оборудование:-

Приспособление:-

Переходы:

  1. Скомплектовать детали и сборочные единицы.

  2. Визуально проверить детали на наличие повреждений.

Операция 010: Сборочная.

Оборудование: верстак.

Приспособление: сборочное.

Переходы:

  1. Установить корпус поз. 1 в приспособление и закрепить.

  2. Установить штуцер вакуумный поз. 4.

  3. Установить разъем электрический поз. 3.

  4. Установить и затянуть моментом 5…7 Нхм винт поз. 2.

  5. Снять сборочную единицу.


3.7. Подготовка деталей к сборке

Надёжная работа узла обеспечивается строгим выполнением подготовительных операций перед сборкой.

  • все составные детали освободить от упаковки, очистить от предохранительной смазки, протереть;

  • провести визуальный контроль, а при необходимости дефектоскопию;

  • стальные детали промыть в горячем водном растворе соды и обдуть сжатым воздухом;

3.8. Расчёт усилий запрессовки

Для сборки МАЭ необходимо определить усилия запрессовки для всех посадок с натягом, осуществляемых на прессе.

Из сборочного чертежа МАЭ видно, что непосредственно при его сборке нет ни одной посадки с натягом.

При сборке вала в сборе необходимо осуществить посадку с натягом в следующем сопряжении:

  1. Вал (поз. 2) {∅45} - маховик (поз. 3).

На рисунке 3.4 представлена расчётная схема для определения усилия запрессовки.

Рисунок 3.4. Схема определения усилий запрессовки.

Усилие запрессовки определяется по следующей формуле:

, мм - номинальный диаметр соединения;

, мм - длина соединения;

, МПа - максимальное давление в соединение от натяга;

- коэффициент трения при прессовании;

, мкм- максимальный натяг в соединении (является характеристикой каждой конкретной посадки на конкретном диаметре);

, МПа- модули упругости первого рода вала и ступицы;

- коэффициенты жёсткости вала и ступицы;

, мм - диаметр отверстия пустотелого вала;

, мм - условный наружный диаметр ступицы;

- коэффициенты Пуассона материалов вала и ступицы;

3.8.1. Определение усилия напрессовки маховика на вал.

30 H7/p6

мм

Материал ступицы маховика – алюминиевый сплав (МПа)

Материал вала - сталь (МПа)

На рисунке 3.5 представлена схема расположения полей допусков внутреннего кольца подшипника и корпуса мотор-редуктора.

Рисунок 3.5. Схема расположения полей допусков внутреннего кольца подшипника и корпуса мотор-редуктора.

3.9. Нормирование времени на операции сборки силового модуля

Обоснование выбранных маршрутов сборки приведено в пункте 3.6 данного дипломного проекта.

Производится расчет оперативного времени на приемы и комплексы приемов слесарно-сборочных работ, а также нормативы подготовительно-заключительного времени, времени на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности. Нормативы времени, рассчитанные по приведенным формулам, учитывают основные факторы, влияющие на продолжительность приемов и комплексов приемов.

Для большей наглядности и простоты восприятия, целесообразно привести расчёт норм времени к табличному виду.

В таблице 3.1 представлен приведённый к табличному виду расчёт норм времени на сборку.

Таблица 3.1. Расчёт норм времени.

Сборочная единица

Номер операции

Номер перехода

Определение нормы времени, мин

(формула + расчёт значения)

МАЭ

005

1

-

2


010


Установ 1


1

2

3

4

5

6

7

8

Установ 2


9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19



2.631



Вал в сборе

005

1

-

2


010

1

2

3

4

5

6



0.971



Корпус в сборе

005

1

-

2


010

1

2

3

4

5



0.362




Определённое в таблице 3.1 оперативное время указывается на эскизах операций в графическом приложении к данной части дипломного проекта.


Случайные файлы

Файл
book.doc
20540.rtf
8888-1.rtf
112192.rtf
48425.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.