Technická univerzita v Liberci

Transkript

1 Techická uiveita v Libeci Fakulta stojí Kateda výobích systémů VÝROBNÍ TROJE. Obáběcí stoje Podklady po cvičeí 005 g. Pet ZELENÝ

2 CVČENÍ VÝROBNÍ TROJE. Obáběcí stoje Výpočet sovávací saby stoje a výpočet doby úhady

3 Zadáí: Vypočtěte sovávací sabu stoje a dobu úhady, je-li dáo: - cea stoje, - áklady a avedeí stoje, - ástavbové oměy stoje, - příko stoje, - počet pacovích smě, - kusový čas, - mda a mdová ežie, - doba odpisu, úoková mía, áklady a údžbu a opavy, cea a ájem plochy, cea eegie, počet pacovích dí v oce. Postup výpočtu : Vtah po výpočet sovávací saby stoje : ( ) ( C N ) P F F F F F F O fakto odpisu stoje ( F O O O UR UO P E TR ), O doba odpisu stoje [ oky ], F UR U fakto úokové míy ( F UR ), 00 U úoková mía [ % ], F UO NU fakto údžby a opav ( F UO ), 00 N U áklady a údžbu a opavy [ % ], F P fakto ákladů a plochu : a b C p FP C N P a, b ástavbové oměy stoje [ m ], C P cea a ájem m / ok, F E fakto ákladů a eegii : P CE TR FE k p kv C N P P příko stoje [ kw ], C E cea eegie [ Kč / kwh ], k p 0, koeficiet příkou, k v 0,5 koeficiet páce a stoji, C cea stoje [ Kč ], N P áklady a avedeí ( pogamy, ástoje, istalace ) [ Kč ], T R efektiví časový fod stoje a ok [ hod ], ( po 8 pacovích hodi s 80 % využitím času ) : TR 8 P 0, 8 s P počet pacovích dí v oce, s počet smě, K TR 60 počet vyobeých kusů a ok ( K ), t K t K kusový čas stoje [ mi ].

4 Výpočet doby úhady ( poováím dvou stojů ) : kusový čas [ hod ] sovávací saba stoje [ Kč/hod ] mdová saba [ Kč/hod ] mdová ežie [ Kč/hod ] áklady a obsluhu [ Kč/hod ] saba stoje celkem [ Kč/hod ] toj - kovečí t K R O C R O toj NC t K R O C R O áklady a obobeí kusu [ Kč/ks ] N t K C N t K C U N ekoomický příos a ok [ Kč/ok ] ( ) C N TU doba úhady [ oky ] U N K P

5 CVČENÍ VÝROBNÍ TROJE. Obáběcí stoje Návh tlumiče vyvtávací tyče 5

6 Zadáí: Po vyvtávací tyč adaých oměů staovte : ) efomaci tyče ( obecě ), ) Tuhost tyče, ) Vlastí fekveci tyče, ) Receptaci. ále avhěte tlumič tyče a akeslete výkes. Jsou dáy tyto hodoty :, pomě L/, otáčky, délka kčku tlumiče l. výpočtový model tyče :,6,6 0,L 0,5L L Postup výpočtu : Vtah po výpočet defomace tyče : l l mometové plochy E E l E F fiktiví osík /l R y Fl E l l Fl E T.. Fl Fl Fl Fl E E E E 6

7 F y E ( l l ) F ( l l ) F ( l ) E E ; π 6 Vtah po výpočet tuhosti : k df dy Vtah po výpočet vlastí fekvece : l l E l l E l E k Ω m π m ρ V ρ Vtah po výpočet eceptace : Ω [ s ] ; f [ H] ( l ( l l ) ( l l )) π Návh tlumiče : R dc Ω k Ω ω tl hmota m tlumiče T E l tl G l Hmotu a oměy tlumiče je uto vhodě volit vhledem k oměům vyvtávací tyče při achováí předpokladu : Ω tyče Ω tlumiče m tl Ω tl k tl Ω k m E ltl l áo: l 0 mm tl E π ; l 6 tl l Rosah výsledků : tl tl ; k tl m ( při aedbáítuhosti hmoty tlumiče ) tl tl tl Volíme: φ ; l ; ρ Ω tl 6 m π 5 0 mm tl ; E tl Ω E tl l ltl 7

8 CVČENÍ VÝROBNÍ TROJE. Obáběcí stoje Návh převodovky vřeteíku 8

9 Zadáí: Poveďte ávh převodovky vřeteíku po adaé hodoty: - počet převodů p, - kvociet φ, - mi. otáčky mi ebo max. otáčky max [ot/mi], - otáčky motou [ot/mi], - přeášeý výko P [kw]. Nakeslete diagam převodů, diagam otáček, logaitmické oložeí mometů, kiematické schéma uspořádáí převodů. ále vypočtěte modul a oměy oubeých kol a staovte předběžým výpočtem oměy hřídelů. Učete skutečé osové vdáleosti hřídelů. Kají úchylky po výpočet převodů: 5% tředí sklu elektomotou: 8% Postup výpočtu: Převodový diagam: Například po adaý počet převodů p : p k k k tříkolí, dvojkolí, dvojkolí a φ φ ílčí převodové osahy: a a a ϕ ϕ ϕ k k ( k ) k k ϕ ( k ) ϕ ϕ 6 a k k a a k a k a a V 9

10 Otáčkový diagam, log. oložeí mometů, kiematické schéma uspořádáí převodů: VT / /6 /5 7/9 / max 0 8/ / 5 6 V mi V mi V max log Teoetické otáčky : max i Ti, Ti, kde i, p p i mi ϕ ϕ Výpočet mometu : mi [ Nm,, mi ] 0 P 0 P, max, W π max π max p ϕ 0

11 Výpočet oměů oubeých kol : - počet ubů oubeých kol : Z otáčkového diagamu vyplývá : ϕ ϕ 6 5 osové vdáleosti a,, a,5, a,6 musí být shodé, tj. a, a, a,5 a,6.,, 6 5 6,6 5,5, kost m m a a a i i Podobě i další soukolí :.,,.,, kost m kost m ϕ ϕ kutečé osové vdáleosti :, , a a a V Výpočet skutečých otáček : - otáčkového diagamu a kiematického schématu uspořádáí převodů : VT K VT K Pocetí úchylka otáček % a její gafické vyjádřeí : [ ] % % 00 ± T K T

12 % stupě převodovky -5 - % Výpočet modulu : - předběžé staoveí modulu vhledem k atížeí : m 0 c ψ π [ mm] momet [Nm], c povoí součiitel [Pa], 0 0 [Pa] - po pví stupě, 0 5 [Pa] - po posledí stupě, [Pa] - po velká atížeí, počet ubů, b ψ kostukčí paamet ψ ; m b šířka kola, ψ,, často ψ 6 8 Přehled paametů oubeých kol u obáběcích stojů : 97% oubeých převodů u obáběcích stojů má převod /. počet ubů kola a více astoupeí [%] 8 modul <,, 5 astoupeí [%] 8 80 mateiál oubeých kol astoupeí [%] do,,6 90,7

13 Oietačí výpočet půměů hřídelů: d d 0 0 P VT P P [ cm, kw, mi ] d 0 [ cm, kw, mi ] P [ cm, kw, mi ] d 0 [ cm, kw, mi ], vi otáčkový diagam a logaitmické oložeí mometů V mi

14 CVČENÍ VÝROBNÍ TROJE. Obáběcí stoje Optimaliace uložeí vřetea

15 Zadáí: Po daé atížeí a chaakteistické oměy vřetea obáběcího stoje (uvedeo a přiložeém výkesu) vypočtěte optimálí vdáleost ložisek. ále překeslete teto výkes vřetea v měřítku :. Postup výpočtu: Výpočtový model vřetea: L a F A E B E Celkový půhyb vřetea je dá součtem defomací vřetea a defomací ložisek.. Půhyb vřetea atížeého silou F a předpokladu, že ložiska jsou tuhá: A B yn Fa L Fa y N E E. Půhyb vřetea a předpokladu, že ložiska jsou poddajá a vřeteo tuhé: y A B A y B yp y A y a L P y A y L B y P ( y y ) ( a L) A B L y A 5

16 Pužé defomace ložisek y A, y B se učí podle ásledující tabulky: Typ ložiska Způsob atěžováí δ a 0 δ Q Naklápěcí kuličková ložiska δ cosα 5 Q Radiálí kuličková ložiska δ Q Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem cosα 5 0,9 Ložiska s přímkovým stykem a obou 8 0 Q koužcích 0, 8 cosα L Ložiska s přímkovým stykem a jedom koužku a bodovým stykem a duhém W W 0 5 δ δ a W si α 8 0 Q 5 0,9 δ δ a 0, siα 8 a La 5 / 5 / δ 0 Q 0 Q δ / a / cosα L si α a La Q Axiálí kuličková ložiska δ a si α íla a valivý elemet 5 F Q i cosα Q F Q a si α W W i počet řad valivých tělísek, počet valivých tělísek v jedé řadě, δ defomace v adiálím směu [mm], δ a defomace v axiálím směu [mm], W půmě valivého tělíska [mm], L a efektiví délka valivého tělíska [mm], α úhel styku, F atížeí v adiálím směu [N], F a atížeí v axiálím směu [N], Q síla a valivý elemet [N]. 6

17 Pokud ejsou oměy valivých elemetů a jejich počet udáy v katalogu, le je přibližě vypočítat : L W q a q ( d ) d W, W uh ložiska q q od do od do Radiálí ložiska Kuličková, jedořadá 0,6 0,0 0,890 0,990 Kuličková, dvouřadá 0,00 0,80,90,90 Kuličková s kosoúhlým stykem jedořadá 0,50 0,0,0,00 Kuličková s kosoúhlým stykem dvouřadá 0, 0,90,50,80 Kuličková aklápěcí 0,7 0,8,070,0 Válečková 0,05 0,57 0,970,0 oudečková 0,59 0,89,50,60 oudečková aklápěcí 0, 0,78,50,00 Kuželíková 0,0 0,80,00,600 Jehlová be klece 0,0 0,0,570,570 Jehlová s klecí 0,0 0,0 0,780,000 Axiálí ložiska Kuličková 0,8 0,86,90,0 oudečková aklápěcí 0,7 0,5,070,0 Kuličková axiálí s kosoúhlým stykem 0,0 0,80,0,0 Válečková 0,70 0,50 0,850,00 d vější půmě ložiska, vitří půmě ložiska. 7

18 Optimálí vdáleost ložisek je v případě, kdy je součet defomací miimálí učuje se gaficky : Půhyb vřetee y yn yp yc L/a Nejčastěji (L/a) opt ; 6. 8

19 CVČENÍ 5 VÝROBNÍ TROJE. Obáběcí stoje Výpočet pohou posuvu ( šoub matice ) 9

20 Zadáí: Po daé kiematické schéma pohou avhěte posuvový šoub a vypočtěte potřebý koutící momet a výko motou. ále je dáo: - hmotost supotu m [kg], - hmotost vývažku mv [kg], - maximálí dvih x max [mm], - ychloposuv v [m/mi], - pacoví ychlost v p [m/mi], - ychleí a [m/s ], - řeá síla F [kn], - součiitel třeí f, - úhel sklou stolu α [ ]. Postup výpočtu: a. Kotola ychloposuvové ychlosti: apř. po ampový oběh: v x lim max a T v v lim lim T,6 a x max [ m / mi] kde: a... ychleí supotu [m/s ], x max max. dvih [mm]. Po ychlost ychloposuvu musí platit: v v lim b. Návh posuvového šoubu: Při ávhu šoubu se vycháí e atěžující síly působící a šoub: F at F F T F G F d, kde: F F F T G d G cosα f ; G si α F ; m a. (absolutí hodota F G - bee se v úvahu vždy hoší případ) v G m g; F v m v g; 0

21 Tato síla F at esmí překočit dovoleou sílu při atížeí šoubu a vpě. fu π Fat x max E k [ N] kde: f u... koeficiet uložeí šoubu: E f u 0,5 f u,0 f u,0 f u,0 modul pužosti [Pa], pevý koec - volý koec oba koce podepřeé pevý koec - podepřeý koec pevý koec - pevý koec kvadatický modul půřeu 6 d d... malý půmě ávitu šoubu [mm], x max maximálí dvih [mm], k... součiitel bepečosti (, až 5). π [mm ], Po kátké šouby jsou přípustá tahová / tlaková atížeí v ásledující tabulce: Půmě šoubu [mm] Přípustá síla [kn] x max at Z předchoího vtahu le vyjádřit d šoubu : d [ mm] π f k F le vypočteého d volit příslušý kuličkový šoub katalogu ( poo a jedotky v ěkteých kataloích apř. kgf 0N ). Po takto avžeý šoub se dále počítají maximálí přípusté otáčky (při ychloposuvu): kit [ mi ] λ E π x max ρ A kde: λ... koeficiet uložeí šoubu: λ,875 λ, λ,97 λ,70 x max maximálí dvih [mm], E modul pužosti [Pa], kvadatický modul půřeu [mm ], u E pevý koec - volý koec, oba koce podepřeé, pevý koec - podepřeý koec, pevý koec - pevý koec, ρ... hustota, po ocel ρ 7850 [ kg m ], d A... půře jáda šoubu A [ mm ] π.

22 ále se povádí výpočet životosti šoubu: L kde: Ca f w F at 0 6 [ otáčky] Ca... ákladí dyamická úosost ( katalogu) [N], f w... fakto atěžováí: f w,0, klidé pohyby be áů, f w,,5 běžé pohyby, f w,5,0 pohyby s áy. Takto avžeý šoub je třeba ještě kotolovat jako součást sevopohou stoje (t. jeho vlastí fekvece musí být větší ež 50 H a celková vůle meší ež 0 µm). Výpočet tuhosti šoubu k podle typu uložeí: A. oboustaé (oba koce pevé) B. jedostaé uložeí šoubu L 0 [ m N L R A µ ] R R 0 [ m N ] E A B A µ kde: R... poddajost šoubu [µm N - ], L... délka šoubu (L x max délka matice ) [mm], E... modul pužosti [Pa], A... půře šoubu [mm ]. Tuhost šoubu : k [ N µ m ] Výpočet tuhosti šoub - matice: [ N ] k i d χ µ m R A, B kde: i... počet ávitů v matici ( katalogu), d... půmě šoubu [mm], χ... koeficiet, χ 5 [N mm - µm - ]. E A

23 Výpočet tuhosti axiálího ložiska (popř. ložiska s kosoúhlým stykem): Fat - vi cvičeí a katalog ložisek k [ N µ m ] Celková tuhost posuvu: k celk [ N µ m ] Vlastí fekvece posuvu: f 0 π k celk m [ H] δ a k k k kde: k celk celková tuhost posuvu [N m - ], m hmotost supotu [kg]. f 0 > 50 H (mi. 0 H velké stoje) velká mechaika supotu podmíka () f 0 > 000 H malá mechaika (po sestavu měřítko, símač) Ztáta pohybu (defomace posuvu při ojedu, pojevující se po odměřováí jako vůle): h FT m k µ kcelk [ µ m] ; [ N; N ] h k h v < 0 µm (max. 0 µm) podmíka () kde: h k... vůle od tuhosti [µm] h v... mechaická vůle [µm] Platí-li podmíka () a současě podmíka (), pak šoub VYHOVUJE. Návh stoupáí šoubu: - stoupáí je dáo max. dovoleými otáčkami šoubu dov (buď katalogu ebo výpočet, kdy [ mi ] dov 0,8 kit ) v s [ ] max mi s kde: v ychlost ychloposuvu [m mi - ], usí platit podmíka: s s... stoupáí šoubu [m]. max dov Pokud evyhovuje, je třeba většit stoupáí šoubu.

24 c. Návh pohou: dx ss Převod šoubu: K [ m ad ] Redukce paametů a šoub: ed ω kde: ω m v dϕ π ed m K ed edukovaý momet setvačosti, [ kg m ] π d L momet setvačosti šoubu, ρ [ kg m ] d L půmě šoubu [m], délka šoubu [m], ρ hustota [kg m - ], m hmotost supotu [kg]. Třecí momet a šoubu: F K [ N m], tatický momet: F K ± [ N m], Pacoví momet: F K [ N m], T TAT PRAC a yamický momet: ε [ N m], ε [ s ] YN PRAC Potřebý výko motou: P ω π [ W] Po volbu motou musejí být splěy ásledující podmíky: Poámka: 0, P tv tv tv ed P T P,, PRAC YN,,, P T G YN ed T TAT K max YN kde: max otáčky šoubu při ychloposuvu [s - ]. kde:... momet setvačosti motou [kg m ], tv... tvalý (jmeovitý) momet motou [N m], P výko motou [W]. Takto povedeý výpočet posuvového šoubu je oietačí, přesější výpočty udává každý výobce ve svém katalogu kuličkových šoubů. max,

25 CVČENÍ 6 VÝROBNÍ TROJE. Obáběcí stoje Kulisový a maltéský mechaismus 5

26 Zadáí po kulisový mechaismus: Po kulisový mechaismus vypočtěte: - potřebé otáčky motou, - momet a motou k, - potřebý výko motou P, - pětou ychlost smykadla v, - hlaví čas t h, - vedlejší čas t v. Je-li dáo: - oměy mechaismu e,, R, - ychlost stolu v s, - atížeí stolu F s. alteativa: Z daých otáček kliky a výkou motou učete pacoví ychlost smykadla a max. řeou sílu a smykadle. Postup výpočtu: a. Výpočet potřebých otáček motou: le ob.: v k ω ω k ( e ) kde : ω π a ω k vs R ( e ) [ mi ] v s π R 6

27 b. Výpočet koutícího mometu a motou: F R F Kmax P K F K ( e ) F K F R e [ N m] c. Výpočet výkou motou: Kmax ω Kmax π [ W] Příklad: áo: vs 50 m mi ; F 000 N; R 700 mm; 50 mm; e 50 mm; Vypočítat: 0, mi ; K 6,5 N m; P 8,9 W; max.pětá ychlost v 00 m mi ; hlaví čas t h, s; vedlejší čas t v 0,58 s.

28 Zadáí po maltéský mechaismus: Po daý mechaismus (vější, vitří) vypočtěte potřebé otáčky motou, momet a motou K a potřebý výko motou P. Je-li dáo: A. vedlejší čas t v, B. vedlejší čas t v, oměy mechaismu e,, vdáleost os e, paamety stolu ø, h, ρ, počet poloh j, dopočítat počet poloh j. paamety stolu ø, h, ρ, dopočítat velikost kliky. Postup výpočtu:. altéský mechaismus vější a. opočet paametů mechaismu: Počet poloh j: si α e α Velikost kliky : π α j α π α j j si α e

29 b. Výpočet potřebých otáček motou: tůl se otočí o jedu poici a vedlejší čas t v : t v β ω ω π ; β accos ; e e λ accosλ π t v c. omet setvačosti stolu: m π [ kg m ]; hmotost m h ρ [ kg] d. Výpočet kouticího mometu a motou: Po otočeí stolu je třeba momet: K ψ && F t e e cosϕ F t e ψ&& e cosϕ ϕ β; β ; ψ f ( ϕ) Z geometie le učit: ( λ ) ϕ& λ si ϕ ( λ cosϕ λ ) λ si ϕ ϕ λ & cosϕ ϕ λ & ψ actg ψ & ψ, && λ cosϕ λ cosϕ λ kde ω ϕ & kost. Kouticí momet motou je: K F t, kde F t F t π si ϕ ψ F t cos ( ϕψ) K ψ && cos e ( ϕψ) e cosϕ

30 e. Výpočet výkou motou: P Kmax ω Kmax π Potože eí převod mechaismu kostatí, eí maximálí koutící momet motou Kmax při maximálí úhlovém ychleí stolu ψ& &. Po jištěí maximálího kouticího mometu je vhodé využít ějaký matematický pogam (apř. ATHCA, EXCEL apod.).

31 Příklad po šesti polohový mechaismus: úhlová ychlost stolu atočeí stolu koutící momet a motou a úhlové ychleí stolu koutící momet k úhlové ychleí stolu atočeí kliky převodový pomě atočeí kliky

32 . altéský mechaismus vitří Výpočet je podobý jako u maltéského mechaismu vějšího. opočet paametů mechaismu a výpočet mometu setvačosti stolu je úplě stejý. a. Výpočet potřebých otáček motou: tůl se otočí o jedu poici a vedlejší čas t v : t v β ω π ; ω accos π t ( λ) v e e ( π β) accos ; λ β accos( λ) b. Výpočet kouticího mometu a motou: Po otočeí stolu je třeba momet: K ψ && F t e e cos ( π ϕ) F t e ψ&& e cosϕ ϕ β; β ; ψ f ( ϕ)

33 Z geometie: λ si ϕ ψ actg λ cosϕ ψ && ( λ ) ϕ& λ si ϕ ( λ cosϕ λ ) ϕ λ & cosϕ ϕ λ & ψ & λ cosϕ λ, kde ω ϕ & kost. Kouticí momet motou je: K F t, kde F t F t cos ( ϕ ψ) K ψ && cos e ( ϕ ψ) e cosϕ c. Výpočet výkou motou: P Kmax ω Kmax π Platí de opět, že vlivem ekostatího převodu mechaismu eí maximálí momet motou v okamžiku maximálího ychleí stolu a poto je opět vhodé využít ějaký matematický pogam (ATHCA, EXCEL a jié). 5

34 Příklad po šesti polohový mechaismus: úhlová ychlost stolu atočeí stolu koutící momet a motou a úhlové ychleí stolu koutící momet k úhlové ychleí stolu atočeí kliky převodový pomě atočeí kliky 6