2.1.5.1 Расчет толщины крышки.

В процессе работы камера вакуумируется, остаточное давление можно считать равным нулю. Необходимо рассчитать толщину крышки, обеспечивающую отсутствие деформаций. Поскольку деформация крышки может повлечь за собой разгерметизацию камеры, что представляет опасность жизни и здоровью людей, берем достаточно большой коэффициент запаса s=3. Исходные данные для расчета приведены в таблице 3.1.

Рисунок 3.6 – Эскиз крышки для расчета ее толщины

Таблица 2.1.5.1.1 – Исходные данные для расчета толщины крышки

Размеры элементов конструкции (рисунок 3.6)	a	0,16 м
	b	0,35 м
	d	0,35 м
Коэффициент Пуассона для стали		0,3
Распределенная нагрузка, действующая на крышку	q	10^5Па
Предел текучести материала при 20 С	0,2	225 МПа
Коэффициент запаса	s	3

В рамках настоящего расчета крышку условно можно представить в виде круглой пластинки с круглым отверстием в центре опертую по периметру и нагруженную распределенной силой q равной атмосферному давлению по всей поверхности и силой P приложенной по периметру центрального отверстия равной силе давления атмосферы на площадь круга диаметром d (рисунок 3.7).

Рисунок 3.7 – Расчетная схема

Максимальные напряжения в пластинке, вызываемые действием силовых факторов q и P при =0,3 определяются по формулам [30]:

_{max I} = k  q  a² / h², (3.1)

_{max II} = k  P  a² / h², (3.2)

где k – коэффициент, зависящий от схемы нагружения и соотношения a и b, определяемый по таблице в [30]. Для рассчитываемых схем нагружения и соотношения a/b=0,35/16=2,2 коэффициент k1,5. Из формул (3.1) и (3.2) находим суммарное напряжение, возникающие в конструкции.

_max = _{max I} + _{max II} =

= k  q  a² / h² + k  P  a² / h² =

= k / h²  (q  a² + P). (3.3)

Отсюда выводим формулу для расчета необходимой толщины пластинки при заданном допускаемом напряжении []:

. (3.4)

Сила Pравна силе давления атмосферы на круг диаметромd:

P = q  (  d² / 4) = (3.5)

= 10⁵(3,140,35²/ 4)9600 Н.

Допускаемое напряжение

[] =_0,2/ s = (3.6)

= 225 / 3 = 75 МПа.

Тогда необходимая толщина крышки

(3.7)

= 21 мм

Окончательно принимаем нормальный размер h=20 мм.

Изготовленная крышка с установленным на ней плазмогенератором «ПИНК» представлена на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 – Изготовленная крышка

с установленным плазмогенератором «ПИНК»

2.1.5.2 Кинематический расчет механизма вращения.

Устройство подачи деталей к месту обработки представляет собой планетарный механизм (рисунок 1). Вращение от двигателя передается на водило Н. Водило, представляющее собой диск, несет 36 сателлитов в 12 группах. Каждая группа состоит из трех сателлитов, один из которых (центральный) перекатывается по неподвижному колесу Z2, а два других сопряжены с первым (см. вид А на рис. 1). Таким образом сателлиты на которых расположены обрабатываемые детали, участвуют одновременно в двух движениях: вращении вокруг своего центра, вместе с водилом вращаются вокруг центра колеса Z2.

Рисунок 1. Схема планетарного механизма.

Применение данной схемы обусловлено технологической необходимостью нанесения покрытия на всю поверхность изделия и потребностью в увеличении числа обрабатываемых за один цикл деталей.

Числа зубьев колес Z1и Z2 определим исходя из габаритов камеры, так как они определяют размер водила, и условий нанесения покрытия. Детали находятся в эффективном потоке плазмы ¼ часть оборота водила. Поток плазмы имеет непостоянную плотность по сечению, то для более равномерного нанесения слоя покрытия на ¼ оборота несущего диска должно приходиться два или более оборотов сателлита, но при этом увеличивается их скорость вращения, что неблагоприятно сказывается на структуре покрытия. Наиболее оптимальным является два оборота сателлита, что и реализовано в данном приспособлении.

Получаем, что частота вращения водила должна быть в восемь раз меньше частоты вращения сателлитов (2/(1/4)=8), соответственно число зубьев сателлитов Z1 должно быть в семь раз меньше числа зубьев неподвижного колеса Z2. Это можно видеть, если провести кинематический анализ механизма.

Передаточное отношение обращенного механизма вид :

; (1)

где - частота вращения сателлитов, об/мин;

- частота вращения колеса Z2=0;

- частота вращения водила, об/мин.

Частоту вращения сателлитов выразим из формулы (1):

; (2)

Используя полученное ранее отношение частот вращения из формулы (2) находим, что отношение чисел зубьев равно семи: