Детальная конструкция захватного инструмента мастерская тезис
 Скачать 4.77 Mb.
|
|
Machine Translated by Google 8 Вариант 3, см. рис. 7. Вариант 4, см. рис. 8. Рис. 8. Вариант 4 для фиксированного входного напряжения. Рис. 7. Вариант 3 для фиксированного входного напряжения. Machine Translated by Google 9 Как показывают результаты в рейтинговой матрице, альтернатива 3 стала предложением, которое оказалось наиболее выгодным и лучшим вариантом для дальнейшего развития. Обсуждалось, среди прочего, как альтернатива 3 может иметь положительное влияние на прочность, когда захват подвергается разрушающим усилиям на различных чертежах. Также было объяснено, что нужно сделать при дальнейшей разработке, чтобы получить из захвата хорошее целое. Вариант 4, см. рисунок 9. На встрече с персоналом Brokk были обсуждены 5 различных вариантов фиксированного зажима одной из челюстей. На встрече были представлены различные предложения, а матрица оценок была проанализирована и принята во внимание, чтобы увидеть различные преимущества и недостатки всех идей. Для анализа этих 5 альтернатив была составлена матрица, в которой они ранжированы по силе, простоте, гибкости и размеру, см. Приложение 1 (1) . Рис. 9. Вариант 5 для фиксированного входного напряжения. Machine Translated by Google 3.4 Зажимное усилие 10 Где срабатывает F: = 8829 9000 Н Чтобы иметь возможность рассчитать размеры захвата, необходимо изучить и оценить подходящее усилие зажима на захвате. Это также необходимо для того, чтобы получить основу и иметь возможность производить дальнейшие расчеты усилий на стойках и гидроцилиндрах. = Тогда подходящая сила зажима составит 9000 Н. знак равно Ставили точку крутящего момента и составляли уравнение равновесия: знак равно (1) Для получения подходящей силы зажима предполагалось, что захват должен поднимать трубу массой 50 кг и длиной 1 м, с коэффициентом трения губок 0,5 и толщиной губок 50 мм. Была сделана экспозиция, см. рисунок 10. * * 0,5 0,05 50 9,81 0,45 Рисунок 10. Воздействие на трубы. Machine Translated by Google Чтобы получить сравнение и представление о том, как сила в гидравлическом цилиндре влияет на переключение между двумя состояниями, подвижной и неподвижной зажимной губкой, было выполнено два моделирования, по одному для каждого положения. Программа выполняет динамическую симуляцию, при которой зажимное усилие прикладывается к губкам, а неизвестная сила прикладывается к гидравлическому штоку. Затем программа измеряет усилие, которое должен приложить цилиндр, чтобы губки имели зажимное усилие в сумме 9000 Н. Это разделено на 100 шагов, т.е. 100 различных положений от полностью подвижных губок до полностью закрытых, где программа измеряет усилие, которое цилиндр должен тянуть в каждом положении для достижения силы зажима. Сила (Неизвестно Сила зажима челюстей варьируется в зависимости от того, открыты ли челюсти, закрыты или когда одна из них плотно зажата. В моделировании использовалось наименьшее усилие зажима, которое должны достигать кулачки, 9000 Н. Оптимальное позиционирование – это когда усилие зажима изменяется как можно меньше в течение всего движения захвата, желательно, чтобы оно было постоянным. Этого следует добиваться при позиционировании различных распорок и соединений. Сначала это делается на модели перед позиционированием различных суставов. Тогда сила в цилиндре изменится и достигнет другого максимального значения. Но чтобы иметь цилиндрическое усилие для начала при расчете сил во всех суставах и посмотреть, какие различия возникают при плотном зажиме челюсти, это было сделано в первую очередь. сила) ( Н ) После динамического моделирования сегодняшней модели выяснилось, что усилие прижима меняется с 8900 Н от полностью открытого до полностью закрытого. 3.4.1 Изменение силы зажима 11 Зажатая челюсть 6000E+03 1800E+04 1000E+04 4000E+03 1600E+04 0,000E+00 8000E+03 20 40 60 0 1400E+04 80 100 Рис. 11. Сила, возникающая в гидроцилиндре при плотном зажиме челюсти. 1200E+04 Номер шага (Н) 2000E+03 3.5 Фиксированная зажимная губка Machine Translated by Google 2000E+04 Когда обе челюсти подвижны, усилие должно быть в два раза больше, т.е. 31220 Н, см. рисунок 12. Результат показывает, что на усилие зажима захвата, а также на него, будет влиять плотное зажатие губки, оно будет в два раза больше. Это означает, что захват становится в два раза сильнее, когда одна из губок плотно зажата. 11. сила) ( Н ) Подходящее усилие гидравлического цилиндра, таким образом, теоретически составляет не менее 31220 Н. Однако в реальности эта сила будет несколько выше, что будет учитываться при выборе гидроцилиндра и различных силовых расчетах. Когда одна из губок плотно зажата, максимальное усилие, которое гидроцилиндр должен тянуть в определенном положении для достижения расчетного усилия зажима, составляет 15610 Н. См. рисунок Сила (Неизвестно 40 20 1500E+04 60 3000E+04 2500E+04 100 0,000Е+00 3500E+04 0 Номер шага 1000E+04 Рис. 12. Сила, возникающая в гидроцилиндре при подвижности обеих челюстей. 5000E+03 80 (Н) 12 Обе челюсти двигаются Machine Translated by Google 3.6 Позиционирование лидера Чтобы создать оптимальное распределение силы во всех включенных стойках, было изучено положение включенных шарниров в существующей модели, чтобы увидеть, возможно ли и выгодно ли изменить их положение. Чтобы иметь возможность производить дальнейшие расчеты сил, требовалось, чтобы это было сделано до определения размеров остальных частей. Различные суставы были названы, чтобы лучше понять, как сила распределяется по ним, см. рисунок 13. Во-первых, было исследовано положение шарниров 1, 2, 3 и 4, так как они образуют четырехзвенный механизм, что означает, что поверхности захвата челюстей всегда параллельны друг другу. Линии 5 и 6, соединяющие фиолетовую стойку, в свою очередь направляют усилие от гидроцилиндра на четырехзвенный механизм. Усилие изменяется в стойках и точках крепления в зависимости от расстояния между ними. 13 Рисунок 13. Нумерация и положение включенных суставов. Machine Translated by Google 14 Были проведены тесты на 3D-модели, когда оранжевая ножка была сдвинута на 20 мм вправо. Расстояние между стыками 3 и 4 увеличилось с 30 до 50 мм. Чтобы сравнить положение в текущей ситуации и с возможными изменениями, было проведено моделирование до и после позиционирования, а сила в цилиндре была установлена равной Оптимальное положение, дающее наименьшую нагрузку на суставы, состоит в том, чтобы раздвинуть две стойки как можно дальше друг от друга. Рекомендуется сдвинуть оранжевую ножку как можно дальше вправо, см. рис. 14. 31220 Н. Рисунок 14. Расположение оранжевой ножки. Machine Translated by Google 15 Рисунок 15. Сравнение до и после установки оранжевой ножки (30-50 мм). четырехзвенный механизм во время всего движения захвата до и после позиционирования шарниров 2 и 4. Пунктирные линии — результат до позиционирования, а сплошные линии — после позиционирования. Поэтому это звено было выбрано в качестве отправной точки для достижения хорошей прочности. На рис. 15 показано сравнение величины сил, возникающих во всех четырех суставах. Результат показывает, что распорки и соединения выигрывают от перемещения оранжевой распорки по мере уменьшения нагрузки. След, на котором возникает наибольшая сила, — это след 3, внизу синего штага, см. рис. 14. Machine Translated by Google Рис. 16. Расположение соединения 5. 16 3.6.1 Позиционирующее соединение 5 Были проведены тесты на 3D-модели, когда стык 5 был сдвинут максимально вправо, на 14 мм, см. рис. 16. Сплошные линии — изменение силы до, а сплошные линии — изменение силы после установки соединения 5. Положение шарнира, удерживающего стойку от гидравлического цилиндра, предпочтительно может быть сдвинуто ближе к центру захвата, поскольку сила в гидравлическом штоке уменьшается. Точно так же сила в стойке, удерживающей гидравлический цилиндр вместе с синей стойкой, уменьшается по мере того, как рычаг становится длиннее. Было выполнено два моделирования, одно до и одно после позиционирования, чтобы получить сравнение. Machine Translated by Google 17 Рисунок 17. Сравнение до и после установки сустава 5. 95,8-92,2 = 3,6 кН Затем разница увеличилась с 8900 Н до 6200 Н. Результат показывает, что после позиционирования максимальная сила, возникающая на этапе 3, уменьшается с 95,8 кН до 92,2 кН. См. рис. 17. Сила челюсти также показала более постоянное поведение, поскольку теперь она варьируется от 15,7 кН до 9,5 кН. 15,7 -9,5= 6,2 кН Machine Translated by Google 18 3.7 Выбор гидроцилиндра Мощность в гидроцилиндре от выбора цилиндра стандартных размеров, который давал усилие на штоке 38,2 кН. Однако потребовались новые исследования, когда были внесены некоторые поправки в размеры гидроцилиндра. после (Н) Когда положение всех различных соединений захвата было определено, снова было исследовано изменение усилия в гидравлическом цилиндре. Теперь обе губки были установлены в подвижное положение, и была проведена новая симуляция изменения силы, так как общая сила зажима губок составляла 9000. Максимальное усилие оказалось равным 29,5 кН вместо измеренного ранее усилия в 31,2 кН. Он также показал более постоянное изменение силы во время движения, см. Рисунок 18. Н. в пределах (Н) Последующие расчеты силы зависят от силы в гидравлическом цилиндре. Предыдущие размеры, касающиеся размера максимальной силы гидравлического цилиндра, были опущены. Размеры и силы гидравлического цилиндра должны были быть приняты во внимание, чтобы выполнить последующие расчеты сил, чтобы проверить, какие внешние силы должен выдерживать цилиндр. (Н) 2000E+04 20 0 40 3500E+04 5000E+03 Рис. 18. Изменение силы в гидроцилиндре до и после установки шарниров. 2500E+04 3000E+04 0,000E+00 100 1000E+04 1500E+04 60 Номер шага 80 Machine Translated by Google Рисунок 19. Падение трещины для этого типа цилиндра. 19 3.7.1 Раскалывающая сила Было выполнено новое моделирование, в котором сила 6 кН была приложена к внешней стороне одной из челюстей. Чтобы иметь возможность выбрать гидроцилиндр с нужными размерами, необходимо изучить разрывное усилие, в том числе для выбора подходящего диаметра штока. Поэтому был изучен случай потери устойчивости Эйлера и проанализирован способ, которым возможна потеря устойчивости, см. рис. 19. Где P — сила потери устойчивости, а L — длина стержня, когда он находится в максимально выдвинутом положении. увидеть, насколько велика становится максимальная сила изгиба в стержне, а также при каком положении челюсти, от полностью открытого до полностью закрытого, это происходит. Моделирование можно сравнить с тем, как машина ломает захват и одну из челюстей в земле и, таким образом, поднимает себя. Разрывная сила, возникающая при прижатии захвата к полу, соответствует весу машины. Machine Translated by Google 20 21456Н Раскалывающее усилие P (Н) (Н) (4) (3) Где выпускается диаметр стержня d: знак равно ) Для этого случая взлома формула Эйлера утверждает, что: П ( Н ) (2) Вставка (3) в (2) дает: Было установлено, что наибольшая сила составляет 21,5 кН, см. рисунок 20. знак равно = ( 64 Где: знак равно 4 2 2 2 2 2 4 * 64 64 ( 1 4 ) 2 * 2200E+04 1950E+04 40 60 1900E+04 80 2050E+04 2000E+04 20 Рисунок 20. Максимальное разрушающее усилие, возникающее в гидравлическом штоке. 0 2150E+04 2100E+04 1850E+04 100 1800E+04 Номер шага Machine Translated by Google = 25,28 Испытания проводились с диаметром стержня 20 мм на снижение предела текучести: 89 200 20 = ( 21456 64 4 126,4 , (модуль упругости) 4 (допустимая нагрузка на изгиб) знак равно = = Таким образом, этот случай коробления относится к нелинейному типу, что означает, что коробление может происходить и при других условиях. Для достижения подходящего диаметра стержня необходимо провести дополнительные исследования. знак равно Где: А = (π * d2) / 4 знак равно = = Е= 210000 Н/мм2 Предел текучести был проверен, чтобы убедиться, что этого диаметра достаточно. Сила была установлена здесь вместо максимальной силы, которая возникает в суставе. То есть, когда цилиндр оказывает всю свою силу на сустав. F = 38200 Н. Но это применимо только тогда, λ: ) (5) 4 126,4 (Площадь для круга) Где предел текучести рассчитывается в соответствии с: (свободная длина изгиба) Что в данном случае будет: (коэффициент безопасности) 210000 знак равно (7) п = 4 4 38200 Затем вставка числовых значений в уравнение (4) дает: , (6) знак равно ( 4 2 4 38200 4 ) ( 202) 1 2 = 419,32 ( *10 772) 21 Lf= 0,8*L= 0,8*158= 126,4 мм Fкт = 21456 Н Machine Translated by Google Компания Anjo Mekanik AB, имеющая опыт работы в этой области и частый поставщик гидравлических компонентов для Brokk (2) , Возникла идея удалить этот подшипник для экономии места и веса, а вместо него, возможно, использовать гидроцилиндр другого типа, обладающий тем свойством, что он позволяет вращать шток под действием натяжения и давления. Таким образом, вращение может происходить в цилиндре, а не на конце штока. С менеджером по строительству Anjo Mekanik AB связались, и после обсуждения выяснилось, что производство цилиндра такого типа вполне возможно. Поскольку максимальное тяговое усилие, которое должен выдерживать цилиндр, относительно невелико, возможности облегчаются. шток поршня мм. Это тогда имеет растягивающее усилие при 160 бар 4,02 тонны, а цилиндр имеет внешний диаметр 73 мм. Расчетного диаметра 20 мм оказалось недостаточно, так как был очевиден риск того, что шток поршня со временем затормозит на канавках без резьбы. связались, чтобы выяснить, какие размеры, по их мнению, являются подходящими для этого гидравлического цилиндра. Все размерные ограничения и силы, которые должен выдерживать цилиндр, были определены таким образом, чтобы можно было предположить подходящие размеры. В предыдущих испытаниях учитывалось, что шток гидравлического цилиндра не должен вращаться, поэтому на конце штока был установлен подшипник, см. рис. 21. Аньо Меканик предложил использовать цилиндр с поршнем 63 мм и 25 3.7.2 Связаться с поставщиком гидравлических компонентов 22 Рисунок 21. Хранение в конце бара. Machine Translated by Google Светодиод1 (Н) Светодиод 3 (Н) Различные оси, соединяющие захват во всех шарнирах, на четырехзвенном механизме и на гидравлическом штоке, должны иметь размеры в соответствии с установленными требованиями к прочности. Для того, чтобы иметь возможность рассчитать их размеры, в качестве отправной точки было установлено максимальное тяговое усилие гидравлического цилиндра. Максимальное усилие от гидроцилиндра на захвате возникает, как уже упоминалось ранее, в положении, когда одна из губок неподвижно зажата, так как гидроцилиндр передает все свое усилие на подвижную губку, а не на обе. Поэтому максимальное усилие возникает в суставах, которыми обладает подвижная челюсть. Поэтому диаметры валов были рассчитаны на основе этих соединений, а максимальное усилие цилиндра было установлено на уровне 40200 Н. Светодиод 2,4 (Н) Наибольшие усилия, возникающие в соединениях четырехзвенного механизма, рассматривались на рис. 22. Максимальное усилие, возникающее на стадии 3, оказывается равным 116,5 кН, максимум на стадии 2.4 доходит до 62,8 кН и на стадии 1 до 76,1 кН. 0,000Е+00 (Н) Четырехзвенный механизм 3.8 Размеры валов 23 20 0 6000E+04 40 1200E+05 2000E+04 Рис. 22. Силы, возникающие в четырехзвенном механизме в течение всего движения. 8000E+04 1000E+05 80 1400E+05 4000E+04 60 100 Номер шага Machine Translated by Google Крафт я привел 5,6 ( Н ) Рисунок 23. Положение шарниров 5 и 6. 3000E+04 40 60 Номер шага 6000E+04 0 4000E+04 5000E+04 20 Рис. 24. Изменение силы на стадиях 5 и 6. 1000E+04 0,000E+00 80 2000E+04 100 Светодиод 6 (Н) В новом моделировании изучались силы в этих соединениях, см. рис. 24. Диаметры валов остальных соединений, соединений 5 и 6, также должны были быть проанализированы. См. рис. 23. (Н) 24 Machine Translated by Google 2,4 1 5,6 3 Рис. 25. Распределение усилия по точкам крепления. Однако силы, показанные моделированием, должны быть несколько скорректированы. Моделирование показывает общую силу, создаваемую в суставе. Следовательно, сила, показанная при моделировании, должна быть разделена на количество точек крепления вала. В этом случае результат нужно разделить на 2, так как все оси в этих соединениях имеют по две точки крепления, см. рис. 25. 2 знак равно знак равно Чтобы определить требуемый диаметр вала, чтобы избежать поломки, необходимо определить материал вала. Был проанализирован ряд часто используемых конструкционных сталей, см. Приложение 7. 116542 76093 знак равно знак равно 62835 2 2 Вместо этого силы стали: Установлено, что максимальное значение силы составляет 55,3 кН. 2 знак равно знак равно 55304 знак равно знак равно 25 Machine Translated by Google * 4 *4 0,58 355 * 2 д = 4 2 2 = 18,98 0,58 355 Соответствующий диаметр для соединения 1 будет тогда: * 4 Чтобы иметь запас, был выбран подходящий диаметр вала 20 мм, чтобы он прослужил на практике. Площадь поперечного сечения составляет: = 0,58 355 (8) Вставки (8) и (9) в (10) дают: 0,58 460 знак равно знак равно Сначала было проведено испытание стали с пределом текучести Re = 355 МПа, С355М. Было составлено уравнение для расчета подходящего диаметра вала, где напряжение сдвига составляет: знак равно Re= 460 МПа: (10) 0,58 355 Также было проведено исследование других соединений, чтобы, возможно, иметь два разных диаметра вала в захвате. Вставка F = 58271 Н в (11) дает: В надежде уменьшить диаметр вместо него использовали сталь S460N с пределом текучести |