Расчёт инерционно-ударного гайковёрта
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Политехнический институт
Кафедра «Автомобили и автомобильное хозяйство»
Методические указания
К ПРАКТИЧЕСКому ЗАНЯТИю № 3
«Изучение устройства гайковёртов.
Расчёт и эксплуатация гайковёртов»
по учебной дисциплине
«Типаж и эксплуатация технологического оборудования»
Уровень профессионального образования: высшее образование – бакалавриат
Направление подготовки:
23.03.01 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
Профиль подготовки: Автомобили и автомобильное хозяйство
Квалификация выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Тула 2017
Методические указания к практическим занятиям составлены доцентом Н.В. Григорьевой и обсуждены на заседании кафедры АиАХ,
протокол № ____ от "____"______________20___ г.
Зав. кафедрой ____________ И.Е. Агуреев
Методические указания к практическим занятиям пересмотрены и утверждены на заседании кафедры АиАХ,
протокол № ____ от "____"______________20___ г.
Зав. кафедрой ______________ И.Е. Агуреев
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3
ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА ГАЙКОВЁРТОВ.
РАСЧЁТ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЙКОВЁРТОВ
|
|
|
Цели и задачи практического занятия
Целями практического занятия является изучение назначения и устройства основных типов гайковёртов, освоение методики расчёта инерционно-ударного гайковёрта и знакомство с вопросами безопасной эксплуатации различных типов гайковертов.
Теоретические сведения
Для выполнения крепежных работ с усилием затяжки более 400 Нм применяют электромеханические и пневматические гайковерты. Гайковерты делают ручными или передвижными (на тележках, перекатываемых по полу или передвигаемых по направляющим в осмотровых канавах).
Наиболее часто используют электромеханические реверсивные инерционно-ударные гайковерты, например, мод. И-318 (рис. 1). Он смонтирован на трехколесной тележке 1 со стойкой 2, по которой перемещается в вертикальном направлении каретка с плитой 3. На плите закреплены электродвигатель 0,55 кВт и приводимый им во вращение через клиноременную передачу 5 маховик 6, а также электромагнит 7 для включения в работу ударного механизма. При введении подвижной полумуфты 6, перемещаемой по шлицам вала 9, в зацепление с полумуфтой 10, крутящий момент от маховика 6 ударным импульсом передается на вал и торцовой ключ 11. Одновременно с включением электромагнита электродвигатель отключается. Величина крутящего момента на валу зависит от величины выбега маховика.
|
|
|
| 
|
Рис. 1. Схема инерционно-ударного гайковерта:
1 – тележка; 2 – стойка; 3 – плита; 4 – электродвигатель;
5 – клиноременная передача; 6 – маховик; 7 – электромагнит;
8 – подвижная полумуфта; 9 – вал; 10 – полумуфта; 11 – ключ
а)
б)
Рис. 2. Схема электромеханического гайковерта (а)
и его применение (б):
1 – ключ; 2 – редуктор; 3 – муфта; 4 – гайка; 5 – электродвигатель
Чем меньше выбег, тем больше момент. Поэтому наибольший момент достигается на последней стадии заворачивания гайки или в начальный момент ее отворачивания, т.е. когда он и требуется. Применение инерционно-ударного механизма позволяет достигать больших моментов при сравнительно малой мощности двигателя, простой и легкой трансмиссии.
Недостатком таких гайковертов является повышенная шумность при работе и сложность регулирования момента затяжки. Кроме того, вследствие амортизирующего действия трансмиссии гайковерта, момент не может быть увеличен беспредельно и в ряде случаев он оказывается недостаточным.
Для повышения крутящего момента и уменьшения шума применяет электромеханические гайковерты непосредственного действия (рис. 2) с приводом вала ключа через редуктор 2 с большим передаточным числом. Для предохранения вала от поломки служит кулачковая предохранительная муфта 3. С помощь гайки 4 можно регулировать величину момента на валу.
|
|
|
Пневматические гайковерты, преимущественно ручные, хорошо зарекомендовали себя в серийном производстве автомобилей для выполнения однотипных операций, а в процессах ТО и ТР автомобилей практически не применяются.
Методика расчёта гайковёртов
При расчете гайковерта инерционно-ударного действия следует придерживаться следующей методики:
1. Рассчитывают осевую силу, действующую вдоль болта и моменты сил трения на опорном торце гайки, в резьбе и момент сил на заворачивании (Тз) гайки.
1. Определяют диаметр вала ключа и параметры сцепной кулачковой муфты.
2. Задаваясь длиной вала ключа, определяют угол поворота маховика в процессе заворачивания гайки, замедление маховика и его момент инерции. Исходя из конфигурации маховика, рассчитывают его геометрические размеры.
3. Выполняют расчет мощности электродвигателя. Электромеханический гайковерт непосредственного действия рассчитывают по следующей методике.
|
|
|
1) Определяют момент Тз.
2) Подбирают редуктор с выходным валом, рассчитанным на момент Тз при частоте вращения 40...70 мин-1.
3) Исходя из передаточного числа редуктора подбирают электродвигатель с частотой вращения ротора 750, 1000, 1500 или 3000 мин-1.
4) Определяют мощность электродвигателя по формуле:
, (1)
где i – передаточное число редуктора; n – частота вращения ротора электродвигателя; 
– КПД редуктора.
5) Рассчитывают предохранительную кулачковую муфту. Если предполагается изготовление гайковерта с регулируемым моментом, то рассчитывается длина винта, по которому будет перемещаться регулировочная гайка муфты.
Расчёт инерционно-ударного гайковёрта
Расчет гайковерта начинают с определения момента, необходимого для заворачивания гайки заданного размера (рис. 3)
, (2)
где ТT – момент сил трения на опорном торце гайки, Нм;
Тp – момент сил в резьбе, Нм.
, Нм , (3)
(4)
Рис. 3. К расчету сил Тр в резьбе
Здесь F – осевая сила, Н; f – коэффициент трения на торце гайки. При сухом трении стали по стали принимаем f = 0,15.
Момент сил в резьбе определяется по формуле:
, Нм, (5)
где 
– угол подъема резьбы, град.; 
– средний диаметр резьбы, d – наружный диаметр резьбы; Р – шаг резьбы; 
– угол трения в резьбе, град; fпр – приведенный коэффициент трения. Для крепежных резьб имеем fпр=0,174, тогда 
=9,9 град.
После подстановок и преобразований получим момент затяжки:
,Н∙м. (6)
Момент при отворачивании гайки будет несколько меньше:
, Н∙м.
Поэтому в расчетах используется формула (6).
Осевую силу F рассчитываем исходя из условия прочности резьбы по направлениям среза. Наиболее сильнее нагружена резьба винта, так как диаметр впадин винта меньше диаметра впадин гайки, тогда
, Н , (7)
где 
– допускаемые касательные напряжения среза, Н/м2; Н = 0,8d1 – высота гайки, м; d1 = d - 1,08P – диаметр впадин резьбы винта, м; К = 0,87 – коэффициент полноты треугольной резьбы; Км = 0,6 – коэффициент неравномерности нагрузки по винтам резьбы. Для большинства сталей имеем
= (250...400)160 Н/м2.
Следующим этапом является расчет диаметра вала ключа. В общем случае, с учетом коэффициента запаса получим:
, (8)
где W0 – момент сопротивления вала; 
=50·106 Н/м2 – допускаемые касательные напряжения; W0 = 0,2d3в. Тогда из формулы имеем (8)
.
Следующий шаг – расчет кулачковой сцепной полумуфты (рис. 4). Полностью расчет муфты приводится в специальной литературе. В нашем случае можно воспользоваться рекомендациями по выбору основных размеров муфты в зависимости от диаметра вала dв.
dв н= dв + 10 мм; Dн = 2dв.
Высота зубьев муфты h и их ширина 
выбирается из табл. 1.
Таблица 1
Размера зубьев муфты
| d в, мм | h, мм |  , град
|
| 20-28 | 4 | 45 |
| 32-45 | 6 | 36 |
| 50-60 | 8 | 30 |
| 70-80 | 10 | 30 |
| 90-100 | 12 | 30 |
Частота вращения маховика определяется наибольшей частотой вращения, при которой допускается включение муфты на ходу:
, мин-1 , (9)
где V = 0,8 м/с – допускаемая окружная скорость;
– средний диаметр кулачков.
Угловая скорость вращения маховика:
, 1/с (10)
Рис. 4. К расчету кулачковой муфты
Рис. 5. Основные размеры маховиков:
а - сплошного; б - кольцевого
Момент инерции маховика вычисляется по формуле:
, кГм2 , (11)
где 
– угловое ускорение (замедление) маховика.
Угловое ускорение: 
, 1/с2 , (12)
где 
– угол поворота маховика в процессе передачи момента на ключ гайковерта. Приближенно можно определить из угла закручивания вала ключа:
, рад, где К = 10...15 . (13)
Угол закручивания вала ключа:
, рад (14)
где l = 20d – длина вала ключа; G=8·1010 Н/м2 – модуль сдвига стали;
– полярный момент инерции сечения вала.
Определив 
и J, задаются конфигурацией маховика (см. рис. 5), его размерами, и исходя из этого, находят его массу. Для сплошного маховика имеем:
, кг (15)
Для маховика в виде кольца формула имеет вид:
, кг (16)
Зная массу маховика и его радиус, можно найти ширину маховика h.
Для сплошного маховика: 
, (17)
Для маховика в виде кольца имеем:
, м (18)
где 
– плотность материала маховика, кг/м3.
Мощность электродвигателя определяется из условия достаточно интенсивного разгона маховика, ротора электродвигателя и преодоления потерь на трение в ременной передаче и подшипниках.
Энергия вращения маховика вычисляется по формуле:
, Дж (19)
Мощность, необходимая для разгона, вычисляется по формуле:
, Вт (20)
где 
= 0, 1...0,2 с – время разгона.
Так как в массовой справочной литературе момент инерции ротора электродвигателя не приводится, а пренебрегать им нельзя, то берется коэффициент запаса КЗ = 2...3. В конечном итоге получаем формулу для расчета мощности электродвигателя в приводе гайковерта:
, Вт, (21)
где 
= 0,96...0,98 – КПД ременной передачи; 
= 0,99 – КПД подшипника; z – число подшипников.
Hа этом расчет гайковерта инерционно-ударного действия считается законченным. При детальном проектировании необходимо рассчитать клиноременную передачу и подобрать подшипники качения.
Эксплуатация гайковертов
Меры безопасности
Операторы инструмента и обслуживающий персонал всегда должны соблюдать меры безопасности, приведенные в данном руководстве и на наклейках и ярлыках, прикрепленных к инструменту и шлангу.
Эти меры безопасности приведены для обеспечения безопасности. Перед приведением инструмента в действие, и перед выполнением технического обслуживания и ремонта внимательно просмотрите их.
Контролирующий персонал должен разработать дополнительные меры предосторожности, связанные с конкретной рабочей зоной и местными правилами безопасности.
Общие меры безопасности
Ударный гайковерт IW12 обеспечивает безопасную и надежную работу, если он эксплуатируется в соответствии с инструкциями, приведенными в данном руководстве. Перед приведением в действие инструмента и шланга прочтите и усвойте данное руководство и любые наклейки и ярлыки, прикрепленные к инструменту и шлангу. Невыполнение этого требования может привести к телесным повреждениям или к повреждению оборудования.
• Операторы должны запускать инструмент в рабочей зоне без наблюдателей. Отлетающие частицы могут причинить серьезные телесные повреждения.
• Оператор должен знать все запрещенные зоны работ, как, например, слишком крутые склоны и местность с опасными условиями.
• При эксплуатации инструмента всегда надевайте защитное снаряжение, как, например, защитные очки, средства защиты ушей и головы и защитную обувь.
• Нельзя эксплуатировать инструмент, если он поврежден, неправильно отрегулирован или не полностью и неправильно собран
• Нельзя переходить установленные пределы. Все время сохраняйте надлежащее положение ног и равновесие.
• Нельзя проверять или чистить инструмент, в то время как присоединен источник гидравлической энергии. Случайное включение инструмента может привести к серьезным телесным повреждениям.
• Перед включением источника гидравлической энергии всегда присоединяйте шланги к соединительным муфтам шлангов инструмента.
• Для обеспечения безопасной эксплуатации организуйте программу обучения для всех операторов.
• Нельзя приводить в действие инструмент, если оператор не прошел тщательную подготовку или не работает под контролем инструктора.
• При выполнении работы рядом с электрическими проводниками всегда следует рассчитывать на то, что во все проводники подается питание и что изоляция, одежда и шланги могут проводить электричество. Используйте шланг, маркированный и сертифицированный как непроводящий.
• Нельзя эксплуатировать инструмент при температурах рабочей жидкости свыше 140 °F/60 °C. Эксплуатация при повышенных температурах может привести к более высоким, чем обычно, температурам инструмента, что может причинить неудобство оператору.
• Во избежание телесных повреждений или повреждений оборудования все работы по ремонту, техническому обслуживанию и эксплуатации должны выполняться уполномоченным и подготовленным должным образом персоналом.
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 1358; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!