OAP_лаб_раб2ч

Министерство образования и науки Украины Донбасская государственная машиностроительная академия

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам 8…13 по дисциплине

“Основы автоматизированного проектирования технологического оборудования ”

для студентов специальности 7.090218 "Металлургическое оборудование"

УТВЕРЖДЕНО

на заседании кафедры “Автоматизированные металлургические машины и оборудование” Протокол №2 от 05.02.2002 г.

Краматорск 2002

УДК 621.68

Методические указания к лабораторным работам 8…13 по дисциплине «Основы автоматизированного проектирования технологического оборудования» для студентов специальности 7.090218 «Металлургическое оборудование»/ Сост. А.В. Сатонин, Э.П. Грибков. – Краматорск: ДГМА, 2002. – с.

Рассмотрены вопросы, связанные с автоматизированным расчетом и проектированием основных конструктивных параметров металлургического оборудования.

Составители:	А.В. Сатонин, доц.,
	Э.П. Грибков, асс.
Отв. за выпуск	Э.П. Грибков, асс.

2

	СОДЕРЖАНИЕ
Общая часть................................................................................................................................		4
Правила выполнения лабораторных работ.............................................................................		4
Правила техники безопасности................................................................................................		5
Общие указания по оформлению отчета.................................................................................		5
1	Лабораторная работа № 8. Автоматизированное проектирование резьбовых со-
	единений...............................................................................................................................	6
2	Лабораторная работа № 9. Автоматизированное проектирование валов и осей
	приводов прокатных станов...............................................................................................	9
3	Лабораторная работа № 10. Автоматизированный расчёт и проектирование	вал-
	ковых узлов типа «дуо» ....................................................................................................	12
4	Лабораторная работа № 11. Автоматизированный расчёт и проектирование	вал-
	ковых узлов типа «кварто»...............................................................................................	16
5	Лабораторная работа № 12. Автоматизированное проектирование нажимных
	механизмов электромеханического типа........................................................................	20
6	Лабораторная работа № 13. Автоматизированное проектирование гидравлических
	нажимных механизмов......................................................................................................	24
Список рекомендуемой литературы......................................................................................		29
Приложения..............................................................................................................................		30

3

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Лабораторный практикум курса «Основы автоматизированного проектирования технологического оборудования» направлен на закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков по автоматизированному проектированию конструктивных параметров механического оборудования металлургических предприятий.

В ходе выполнения лабораторных работ студенты самостоятельно разрабатывают и осуществляют отладку программных средств, анализируют полученные численные результаты, делают выводы и формулируют практические рекомендации по выбору оптимальных конструктивных параметров металлургического оборудования. В ходе выполнения лабораторных работ студенты также получают практические навыки по использованию пакета прикладных программ расчета конструктивных параметров деталей механического оборудования.

Правила выполнения лабораторных работ

1Лабораторные работы выполняются по утвержденному графику, который вывешивается в лаборатории на доске объявлений кафедры.

2К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, ознакомившиеся заблаговременно с ее содержанием и методикой выполнения, изучившие соответствующие разделы теоретического курса.

3Перед началом лабораторных работ распределяются обязанности между студентами, работающими на одной персональной ЭВМ.

4Работы выполняются в последовательности, описанной в методических указаниях. Заключительными этапами каждой работы являются обработка и анализ результатов численной реализации, формулировка выводов и рекомендаций.

5В случае завершения работы на вычислительной технике до окончания занятий студенты приступают к оформлению отчета.

6Отчет о выполнении лабораторной работы в обязательном порядке предъявляется преподавателю в конце данной или перед началом следующей лабораторной работы. При наличии правильно оформленного отчета разрешается защита лабораторной работы, в противном случае студент к последующим занятиям не допускается.

4

7При защите лабораторной работы студент обязан знать основные теоретические положения по данной работе, уметь сформулировать выводы по полученным численным результатам.

8К выполнению лабораторной работы допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

Правила техники безопасности

1Запрещается включать или выключать вычислительную технику без разрешения руководителя занятий.

2При работе на персональных компьютерах разрешается находиться только со стороны обслуживания; уходить со своего рабочего места и переходить на другое без разрешения преподавателя запрещается.

3Запрещается заходить в лабораторию в верхней одежде, при этом личные вещи необходимо оставить в специально отведенном для этого месте.

4Запрещается оставлять включенный компьютер без присмотра, открывать задние панели и защитные крышки, трогать и переключать соединительные провода.

5Нельзя опираться на вычислительную технику, класть на нее какие-либо предметы и трогать без надобности руками.

Общие указания по оформлению отчета

1Отчеты о лабораторных работах оформляются в специальной тетради в порядке очередности их выполнения.

2Блок-схема и графики выполняются с обязательным применением чертежных принадлежностей и в строгом соответствии с нормативными документами.

3Графики рекомендуется выполнять на миллиметровой бумаге, при этом значения аргументов необходимо откладывать по горизонтальной оси, а значения функции – по вертикальной.

4Вдоль осей следует наносить масштабные метки, деления которых должны быть равномерными.

5

5 Отчет должен содержать наименование и цель данной лабораторной работы, краткое изложение методического и информационного обеспечения, укрупненную блок-схему алгоритма и запись программных средств, табличную и графическую интерпретации результатов численной реализации, их анализ, выводы и практические рекомендации.

1 Лабораторная работа № 8 Автоматизированное проектирование резьбовых соединений

Цель работы: приобретение практических навыков по автоматизированному расчету резьбовых соединений.

1.1 Математическое обеспечение

Различают два типа компоновки болтовых соединений: с зазором и без зазора. Вследствие этого имеются и отличия в расчете напряжений.

При наличии зазора в болтовом соединении (рис. 1.1) суммарная осевая сила будет

равна
Y = Q + T / f ,	(1.1)
где Q, T – внешние нагрузки, Н;
f – коэффициент трения между сопрягаемыми деталями.
Напряжение растяжения в этом случае определяется как
σ = 4Y /(π dв2 ),	(1.2)
где dв – внутренний диаметр резьбы, мм.
Условие прочности для компоновки резьбового соединения такого типа:
σ < [σ ] ,	(1.3)

где [σ ] – допускаемое напряжение материала, Н/ мм2 .

6

	Y
	Q
dB	T
DH	T

Рисунок 1.1 – Расчетная схема резьбового соединения

При компоновке без зазора в болтовом соединении будут возникать напряжения растяжения и среза. Напряжения растяжения будут равны:

σ	= 4Q /(π dв2 ),		(1.4)
напряжения среза:
τ	= 4T /(π dв2 ),		(1.5)
а эквивалентные напряжения в этом случае определяются по IV теории прочности:
σ экв	= σ	2 + 3τ 2 .	(1.6)
Условие прочности:
	σ экв ≤	[σ ] .	(1.7)

Собственно автоматизированное проектирование резьбовых соединений заключается в переборе из базы данных всех типоразмеров резьб (см. приложение А) с наименьшего и проверке их на удовлетворение условию прочности (1.3) или (1.7). Укрупненная блок-схема алгоритма решения [1] этой задачи представлена на рисунке 1.2.

7

	начало	Исходные		ИБД	Y, i=1	σ	; τ
				РС
		данные
	конец	dв, dср,	i=i+1	нет	σ экв≤ [σ ]	σ
							экв
		dн, σ экв
					да

Рисунок 1.2 – Блок-схема автоматизированного проектирования резьбовых соединений

1.2 Порядок выполнения работы

1Включить ЭВМ, набрать имя пользователя и пароль, загрузить операционную систему.

2Запустить программную оболочку.

3Набрать и отладить программу по автоматизированному проектированию резьбовых соединений.

4Запустить программу на выполнение, введя при этом следующие исходные данные:

Q=250n, кН; T=0.25 Q; f=0.4; [σ ] = 450 H / мм2 , где n – порядковый номер студента в

журнале преподавателя.

5Записать полученные результаты.

6Составить отчет о выполненной работе.

1.3 Содержание отчета

1Наименование и цель работы.

2Краткие теоретические сведения и математическое обеспечение.

3Текст программы.

4Результаты расчета.

1.4Контрольные вопросы

1В чем особенности расчета при различных компоновках болтового соединения?

2Какой закон трения используется при определении вертикальной реакции от силы трения сопрягаемых деталей?

8

3Поясните схему последовательного перебора вариантов, используемую в программе.

4Чем определяются допустимые напряжения материала болта?

5В каком месте болтового соединения находится опасное сечение?

2 Лабораторная работа № 9 Автоматизированное проектирование валов и осей приводов прокатных станов

Цель работы: приобретение практических навыков по автоматизированному проектированию валов и осей приводов прокатных станов.

2.1Математическое обеспечение

Вобщем случае вал привода прокатного стана представляет собой вал, на котором установлены два косозубых зубчатых колеса (рис. 2.1).

Силы, действующие на первое зубчатое колесо (I), будут равны:

	Pокр1 = 2M / D1; Pr1 = Pокр1tg α tg β ; Poc1 = Pокр1tg β ,	(2.1)
где α	= 20o – угол наклона образующей;
β	= 12o – угол наклона зуба;

Pокр , Pr 1, Poc 1 – окружная, радиальная и осевая составляющие силы, действующей в

зубчатом зацеплении, Н;
М – момент, передаваемый зубчатым зацеплением, Н мм;
D1	– делительный диаметр первого зубчатого колеса, мм.
Для второго зубчатого колеса (II):
	Pокр2 = 2M / d2 ; Pr2 = Pокр2tg α			tgβ ; Poc2 = Pокр2tgβ ,				(2.2)
где d2	– делительный диаметр второго зубчатого колеса, мм.
Реакции в левой и правой опорах, соответственно, в горизонтальной плоскости будут
равны
	Rcx =	Pокр1a − Poкк2 (a + b)	; Rax	=	Pокр1(b + c) − Poкк2c		,	(2.3)
					a + b + c
		a + b + c
	9

где a, b, c – расстояния от левой опоры до первого зубчатого колеса, от первого до второго зубчатого колеса и от второго зубчатого колеса до левой опоры (см. рис.2.1), соответственно, мм.

		II
					M
		Poc2	Poc1
	Pokp2	Pr2			Pr1
			P
				okp1
	c		b		a

Рисунок 2.1 – Расчетная схема для автоматизированного проектирования валов и осей

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости на первом и втором зубчатом колесе составят:

MxI = Raxa; MxII = Rcxc .

(2.4)

Аналогично определяются изгибающие моменты в вертикальной плоскости. Реакции в опорах:

	Ray =	Pr1(b + c) − Poc1D1 / 2 + Pr2c + Poc2d2 / 2	;
		a + b + c
			(2.5)
	Rcy =	Pr1a + Poc1D1 / 2 + Pr2 (a + b) − Poc2d2 / 2		.
		a + b + c

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости:

MyI = Raya; MyII = Rcyc .

(2.6)

Суммарные моменты в сечениях под зубчатыми колесами:

MизгI = M2xI + M2yI ; MизгII = M2xII + M2yII .

(2.7)

10