Анализ исходных данных для проектирования сборки

Результаты анализа зависят от содержания задания, выданного на курсовую работу (проект).

1.1. Общая сборка изделия. Если задание выдано на общую сборку машины или аппарата из готовых сборочных единиц и к текстовой части задания приложен сборочный чертёж со спецификацией, тогда результат анализа может быть представлен следующим образом.

Из текстовой части задания установить наименование и тип изделия, этапы технологического процесса, которые необходимо разработать, и срок окончания проектирования.

По заданной программе выпуска принять решение о типе производства (единичное, мелкосерийное, серийное, крупносерийное, массовое) и выбрать организационную форму сборки (стационарная, подвижная, поточная, непоточная).

Один из элементов анализа описание конструкции изделия. Оно позволяет лучше оценить связи при анализе служебного назначения, подготовиться к оценке технологичности конструкции, учесть возможные пути сборки. Описание должно включать перечень и назначение сборочных единиц и деталей, входящих в общую сборку изделия, описание их связей и анализ технических требований к изделию в целом. Эта информация заложена в сборочном чертеже и в спецификации.

Заканчивается анализ исходных данных описанием служебного назначения изделия. Под служебным назначением изделия понимается максимально уточненная и четко сформулированная задача, для решения которой предназначено изделие. Служебное назначение изделия содержит: сведения о производимой им продукции – вид, качество, количество (электрическая энергия определенного напряжения и мощности, крутящий момент при заданной частоте вращения, время срабатывания и т.д.). Сведения об условиях эксплуатации – температура, влажность, запыленность, взрывозащищённость и пр. окружающей среды. Сведения о безопасности изделия при эксплуатации – уровень шума и вибраций. Сведения о безопасности обслуживания, а также эксплуатационные показатели – долговечность, надёжность, ремонтопригодность, степень автоматизации; эргономика изделия – эстетичный вид, удобство обслуживания.

Технолог отвечает за качественное изготовление изделия и сдачу его заказчику. Поэтому технолог должен досконально изучить служебное назначение изделия и технические требования к нему для того, чтобы перейти от требований служебного назначения к точности изготовления и соединения составных частей в изделие. Такой переход достаточно сложен и длителен и в курсовой работе его выполнять не следует, но служебное назначение необходимо проанализировать на базе той информации, которая есть на изделие в задании, в стандартах, в справочниках [9, 10, 13, 32, 33,42].

Пример 1. Выполнить анализ исходных данных для проектирования технологического процесса общей сборки асинхронного двигателя. Задание на курсовую работу (Приложение 1), спецификация (Приложение 2), чертёж (Приложение 3). Составить описание конструкции двигателя и служебное назначение.

В работе следует выполнить анализ исходных данных и служебного назначения; провести оценку технологичности конструкции двигателя; разработать схему сборки двигателя и маршрутную технологию общей сборки; выбрать оборудование, приспособления и инструменты для сборочных работ; определить нормы времени на сборочные работы; рассчитать количество оборудования, необходимого для обеспечения выпуска заданной годовой программы. Срок выполнения проекта – 23.12.10.

Двигатель состоит из статора поз. 1, в сердечнике которого уложена трехфазная обмотка, ротора поз. 2, в пазах которого литая короткозамкнутая обмотка. На вал ротора напрессованы подшипники поз. 19. Подшипники закрытые, со смазкой, заложенной в них при изготовлении на весь срок службы. Ротор ориентируется относительно расточки статора с помощью подшипниковых щитов поз. 5 и 6. Для уменьшения осевых перемещений ротора в проточку подшипникового щита поз. 5 установлено пружинное кольцо поз. 7. Подшипниковые щиты после напрессовки на станину статора крепятся болтами поз. 12 с пружинными шайбами поз. 15 по три штуки на каждый щит. На статоре установлено выводное устройство поз. 3, в котором расположена клеммная колодка с присоединенными выводами обмотки статора. На лыску ступени вала под вентилятор установлена пластина поз. 9, затем напрессован вентилятор поз. 8. Конец пластины подогнут, чтобы вентилятор не перемещался вдоль вала. На щите со стороны вентилятора тремя винтами поз. 13 с шайбами поз. 14 закреплен кожух поз. 4. Для уменьшения шума в отверстия кожуха под винты вставлены резиновые втулки.

Асинхронный короткозамкнутый двигатель АИР112М4У3 предназначен для эксплуатации на открытом воздухе или в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе при отсутствии прямого воздействия солнечной радиации и атмосферных осадков.

Исполнение двигателя по способу монтажа IM1081. Это означает, что двигатель с одним цилиндрическим концом вала и может работать с любым направлением конца вала.

Исполнение по степени защиты от воздействия окружающей среды IP54. Это означает, во-первых, что пыль может проникать внутрь оболочки двигателя, но в количествах не достаточных для нарушения его работы, и, во-вторых, на работу двигателя не должно оказывать вредного воздействия разбрызгивание на оболочку воды в любом направлении.

Режим работы двигателя продолжительный S1. Способ охлаждения двигателя IC0141 – обдувом с помощью внешнего вентилятора, расположенного на валу двигателя. Двигатель выполнен на напряжение 380 В и развивает полезную мощность на валу 5,5 кВт при синхронной частоте вращения 1500 об/мин. Кратность пускового момента двигателя равна двум, а пускового тока – семи. [36].

1.2. Сборка узла изделия. Если задание выдано на сборку сборочной единицы – составной части какой либо машины или аппарата и к текстовой части задания приложен сборочный чертёж, тогда анализ исходных данных по структуре не отличается от анализа задания на общую сборку, но есть особенности.

При общей сборке изделия, как правило, отсутствует дополнительная механическая обработка поверхностей. При сборке сборочных единиц – узлов или агрегатов изделия, достаточно часто применяют дополнительную механическую обработку, как правило, для повышения точности или качества поверхностей узла или специальные технологические процессы, например, настройка, пропитка, намагничивание, окрашивание, и прочие.

Вместо размерного анализ могут быть заданы: расчёт усилий при выполнении прессовых соединений для выбора способа соединения и соответствующего оборудования, расчёт припусков на дополнительную механическую обработку при наличии информации об изменении качества или размеров поверхностей в процессе сборки. Определение режимов и оснащения контроля характеристик обмоток, определение режимов пропитки с выбором пропиточного оборудования и т.п. [4, 10, 35, 36, 37].

Пример 2. Выполнить анализ исходных данных для проектирования технологического процесса изготовления ротора асинхронного двигателя. Задание на курсовую работу (Приложение 4), спецификация (Приложение 5), чертёж (Приложение 6). Составить описание конструкции ротора и служебное назначение.

Требуется спроектировать технологический процесс изготовления ротора асинхронного двигателя. В работе следует выполнить анализ исходных данных и служебного назначения (введение); провести оценку технологичности конструкции ротора; определить усилия напрессовки ротора на вал и выбрать способ прессования, оборудование и оснащение; разработать схему сборки ротора и маршрутную технологию его изготовления; выбрать оборудование и оснастку; определить нормы времени по всем операциям; рассчитать количество оборудования, необходимого для обеспечения выпуска заданной годовой программы 34000 штук. Срок выполнения проекта – 23.12.10.

Ротор состоит из сердечника поз. 1 с короткозамкнутой обмоткой, отлитой из алюминиевого сплава. Одновременно с отливкой обмотки отлиты вентиляционные лопатки и между ними бобышки для крепления балансировочных шайб поз. 3.

Сердечник ротора с обмоткой напрессован на вал поз. 2. Неподвижность сердечника на валу обеспечивается за счёт посадки с натягом. Ротор после сборки с валом подлежит дополнительной механической обработке: точить наружный диаметр сердечника и галтели; шлифовать шейки вала под подшипники и выходной конец вала.

После балансировки ротора обработанную наружную поверхность сердечника необходимо окрасить эмалью ГФ-92ГС серой или ЭП-91 тёмно-зелёной ГОСТ 15943-80.

Ротор вместе со статором предназначен для преобразования в асинхронном двигателе электрической энергии в механическую. Сердечник ротора является элементом магнитной цепи. Вращающий момент на валу ротора образуется в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля, созданного обмоткой статора, и тока, наведённого в литой короткозамкнутой обмотке.

Для того, чтобы обеспечить качество продукции двигателя, то есть вращающего момента (величину, стабильность), а так же самого двигателя (уменьшить шумы, вибрации, потери, увеличить долговечность и пр.), необходимо повысить точность формы, размеров, относительного положения и движения исполнительных поверхностей двигателя.

В роторе для этой цели предусмотрены конструкторские и технологические меры. Балансировочные шайбы и предусмотренные для их монтажа бобышки позволяют выполнить динамическую балансировку ротора и уменьшить вибрации и шумы. Применение посадки ротора на вал с натягом позволяет уменьшить число деталей (нет шпонки) и снизить трудоемкость при сборке. Проточка наружного диаметра сердечника и шлифовка шеек вала под подшипники позволяет обеспечить точность и равномерность воздушного зазора, тем самым повысить качество двигателя и снизить стоимость штампа для штамповки листов сердечников.

1.3. Сборка изделия при отсутствии чертежа. Возможен вариант, когда к текстовой части задания на проектирование технологического процесса сборки изделия в качестве графической части приложен рисунок, дающий достаточно полное представление о конструкции изделия и особенностях его применения. Желательно указание на литературу, в которой можно более подробно ознакомиться с изделием. В этом случае рисунок необходимо преобразовать в чертёж. На рисунках, как правило, указывают не только детали и сборочные единицы, входящие в изделие, но и детали и сборочные единицы, являющиеся составными частями составных частей изделия. Это делается для того, чтобы в описании дать по возможности более полное представление о конструкции изделия и его особенностях. В конструкторской документации изображают на чертеже и записывают в спецификацию только составные части (детали и сборочные единицы) данной сборочной единицы. На сборочную единицу – составную часть составляется своя спецификация и, если необходимо, свой чертёж. Поэтому, преобразовав рисунок в чертёж и составив спецификацию, можно выполнять работу по разделу 1.1 или 1.2 в зависимости от типа изделия.

Пример 3. Выполнить анализ исходных данных для проектирования технологического процесса общей сборки контактора постоянного тока типа КПВ605 для экскаватора: задание на курсовую работу (Приложение 7),рисунок общего вида контактора (Приложение 8). Составить описание конструкции контактора и служебное назначение.

Требуется спроектировать технологический процесс общей сборки контактора постоянного тока типа КПВ605 на номинальный ток главной цепи 630 А, номинальное напряжение втягивающей катушки 220 В, потребляемую мощность 75 Вт.

В работе следует выполнить анализ исходных данных и служебного назначения, провести оценку технологичности конструкции контактора; расчленить конструкцию контактора на функциональные узлы, разработать схему сборки и маршрутную технологию общей сборки контактора; выбрать оборудование, приспособления и инструменты для сборочных работ; определить нормы времени на сборочные работы; рассчитать количество оборудования, необходимого для обеспечения выпуска заданной годовой программы. Срок выполнения проекта – 25.11.10.

Для снижения трудоемкости сборочных работ электрического аппарата его конструкцию необходимо разбить на функциональные сборочные узлы (магнитопровод, катушка, контактный узел, пружина и т.д.), которые можно собирать и контролировать их качество на других участках производства. Тем самым сокращается наименование комплектующих деталей и узлов на участке общей сборки, а также объем приемо-сдаточных испытаний.

Преобразовав рисунок в чертёж (Приложение 9) и составив спецификацию (Приложение 10), можно сделать описание конструкции контактора.

Контакторы предназначены в основном для управления электродвигателями постоянного тока и применяются в качестве линейных контакторов, реверсирующих контакторов, контакторов ускорения и др. Контакторы КПВ605 исполняются с одним замыкающим главным контактом. Номинальное напряжение главных контактов – 220 В постоянного тока. Контакторы могут быть применены для работы при других напряжениях по согласованию с заводом – изготовителем. Максимальная допустимая частота включений в час – 1200. Коммутационная износостойкость, млн. циклов ВО – 0,2. Механическая износостойкость, млн. циклов ВО – 10,0. Режим работы – продолжительный, прерывисто-продолжительный, повторно-кратковременный и кратковременный. Контакторы для продолжительного режима работы имеют контакты с серебряными вставками.

Контакторы, поставляемые без плиты, допускают установку на изоляционных панелях, а на металлической изолированной плите – на металлических рейках. Присоединение внешних проводников – переднее и заднее. Климатическое исполнение – У3, ХЛ3, Т3 по ГОСТ15150-69. Степень защиты – IР00.

Контактор собран на основной скобе 6 (Приложение 8) магнитопровода, которую рекомендуется устанавливать на изоляционной асбоцементной плите. Пусковая цепь привода коммутируется главными контактами (подвижным 7 и неподвижным 1). При подаче напряжения на катушку 20 к ее сердечнику 21 притягивается якорь 16, на котором закреплен скоба 12, несущая подвижный подпружиненный контакт 7. Неподвижный контакт закреплен на нижней части скобы магнитопровода совместно с выводом дугогасительной катушки 3. Второй контакт этой катушки является контактным зажимом. Дугогасительная система (катушка 3, скоба, камера) позволяет гасить электрическую дугу главных контактов. Для предотвращения вибраций контактов контактная пружина 12 создает предварительное нажатие, равное примерно половине конечной силы нажатия. При износе контактов неподвижный контакт 1 заменяется новым, а пластина подвижного контакта поворачивается на 180^о и неповрежденная сторона ее используется в работе. Возврат якоря в начальное положение (после отключения электромагнита) производится пружиной. В процессе работы происходит износ призмы 19, которую можно заменить при регламентных работах и восстановить работу механизма. В процессе эксплуатации работа контактора сопровождается механическими вибрационными нагрузками, вызванных работой электро- и гидроприводов экскаватора. Для исключения разрушения деталей и узлов контактора, а также отвинчивания крепежных деталей под действием этих вибраций использованы детали повышенной жесткости и прочности, крепеж (болты, винты) укомплектованы пружинными шайбами.

1.4. Сборка узла электрического аппарата. Если задание выдано на сборку сборочной единицы электрического аппарата (магнитопровод, корпус, блок контактов и пр.), тогда анализ исходных данных по структуре не отличается от анализа задания, изложенного в примере 2. Есть только технологические особенности изготовления катушки электрического аппарата, например, намотка, пропитка, изготовление каркаса и прочие. Также возникают трудности при составлении чертежа и спецификации катушки, особенно когда к текстовой части задания на проектирование технологического процесса изготовлении катушки в качестве графической части приложен рисунок и справочная информация электротехнического изделия. В таком случае в процессе анализа исходных данных необходимо экспертным путем определить приблизительное число витков обмотки, сечение обмоточного провода, среднюю длину витков. В качестве информации для этого необходимо использовать следующие показатели: номинальное напряжение катушки, номинальную мощность катушки, допустимую плотность тока в обмотке электрического аппарата, геометрические размеры катушки.

Пример 4. Выполнить анализ исходных данных для проектирования технологического процесса изготовления сердечника с катушкой тормозной муфты механизма подъема крана: задание на курсовую работу (Приложение 11), спецификация (Приложение 12), сборочный чертёж (Приложение 13). Составить описание конструкции сердечника с катушками и служебное назначение.

Требуется спроектировать технологический процесс изготовления сердечника с катушкой электромагнита постоянного (выпрямленного) тока для тормозной муфта грузоподъемного механизма. В работе следует выполнить, анализ исходных данных, оценку технологичности конструкции сердечника электромагнита. Выбрать оборудование для механической обработки полюсов сердечника; выбрать и разработать измерительное оборудования и оснастку для серийного производства электрических аппаратов на программу выпуска 14 000 штук; разработать маршрутную технологию сборки, выбрать оборудование и оснастку для сборки; рассчитать нормы времени для операций сборки и механообработки, рассчитать количество необходимого оборудования для выполнения годовой программы.

Сердечник с катушкой (см. Приложение 13) собирается из монолитного стального сердечника (поз. 6) и катушки (поз. 1) с двумя выводами и припаянными наконечниками (поз. 5).

Сердечник изготовлен из стали с нормированными магнитными свойствами, в данном случае - Сталь 10. Сердечник является составной частью электромагнита постоянного (выпрямленного) тока с коротким ходом якоря. Величина рабочего зазора составляет от 1.0 до 2.5 мм. Бронированная конструкция сердечника и относительно малый рабочий зазор обеспечивают относительно небольшие потоки рассеяния по сравнению с основным потоком, проходящего через рабочий зазор. Это обуславливает высокие удельные тяговые характеристики электромагнита.

Сердечник имеет два полюса в плоскости В: наружный и внутренний. Для равномерного распределения усилий и магнитного потока площади полюсов выполнены равными.

Пропитанная лаком катушка поз. 1 размещена в сердечнике. В спинке магнитопровода фрезерован паз Г. В этом пазу с отверстием протягивают выводы обмотки, защищенные изолирующей трубкой поз. 2. Крепление выводов осуществляется пластиной поз. 4 и винтами поз. 7. Для защиты от внешних воздействий паз Г и отверстие заполняются компаундом. Также компаундом поз. 8 заливается катушка. Кроме защитных функций компаунд, вытесняя воздух из обмоточного пространства, значительно повышает коэффициент теплопроводности катушки. Для закрепления катушки имеется проточка в магнитопроводе на ширину 5 мм (на сборочном чертеже не указана). После застывания компаунда образуется прочная монолитная конструкция, которая обеспечивает неподвижность катушки и ее хороший теплоотвод.

В электромагнитах постоянного тока сила тяги зависит от величины и равномерности воздушного зазора при включении. При подключении катушки электромагнита к источнику постоянного (выпрямленного) напряжения создается намагничивающая сила, которая образует магнитный поток. Этот поток замыкается через магнитопровод, воздушный зазор и подвижный якорь. Создается сила притяжения, которая притягивает якорь к полюсам магнитопровода и освобождает фрикционные накладки механического тормоза. В номинальном режиме сила притяжения и быстродействие при отключении зависят от остаточного воздушного зазора. Поэтому после пропитки компаундом и сушки осуществляется операция тонкой механической обработки полюсной зоны, обеспечивающая размещение полюсов в одной плоскости и заданную величину шероховатости.

Контроль отклонений от формы осуществляется с помощью специальной технологической оснастки. Для этой цели необходим специальный вал, на котором размещается собранный сердечник с катушкой. Вал закрепляется в центрах, при его вращении, с помощью датчика биений, определяется абсолютное значение биений плоскостей полюсов. Шероховатость полюсов можно определить, сравнивая полученную поверхность с эталонными образцами. Высоту сердечника можно контролировать штангенциркулем и другими приборами измерения линейных размеров.

Рекомендуемая литература: [13, с. 142–146], [16, с. 456–464], [31, с. 7–16], [32, с. 530–532], [33, с. 5–22], [36].

Контрольные вопросы:

1. Основные исходные данные для проектирования технологического процесса сборки.

2. Что содержит описание конструкции изделия?

3. Что содержит служебное назначение?

4. Основные требования к электрическим машинам по ГОСТ Р 58776-2007.