Стенд для разборки и сборки головок блока цилиндров двигателей (конструкторский раздел дипломного проекта)

2.9 Конструкторская разработка.
В качестве конструкторской разработки в дипломном проекте по согласованию с консультантом предложена конструкция стенда для разборки и сборки головок цилиндров двигателей легковых автомобилей.
Назначение стенда.
Стенд предназначен для разборки и сборки головок цилиндров двигателей легковых автомобилей.
Устройство и работа стенда.
На столе 1 стенда закреплены боковые стойки 2 и пневматический цилиндр 8. В боковых стойках с помощью осей шарнирно закреплена поворотная плита 5, имеющая две колонки 4, по которым передвигается нажимная планка 3. На конце штока пневматического цилиндра закреплен прижим 7.
Устанавливая ручку распределительного пневматического крана 6 в различные положения, сжатый воздух подводят либо для перемещения поршня пневматического цилиндра вниз, либо вверх. При подводе сжатого воздуха сверху поршень движется вниз, нажимая прижимом 7 на нажимную планку 3, которая сжимает пружины клапанов и дает возможность производить сборку или разборку головки цилиндров.
При подводе сжатого воздуха снизу поршень движется вверх и прижим освобождает головку цилиндров. Плита 5 поворачивается вручную с фиксацией ее положения через каждые 900.
Для установки головок цилиндров различных моделей автомобилей на поворотной плите устанавливаются сменные упоры.
Внешний вид стенда представлен на рисунке 2.1.
Расчет пружин сжатия.
Исходные данные для расчета: сила пружины при предварительной деформации F1 = 500 Н; сила пружины при рабочей деформации F2 = 2000 Н; рабочий ход пружины h = 80 мм; наибольшая скорость перемещения подвижных концов пружины Vmax = 1 м/с; выносливость пружины циклов.
Сила пружины при максимальной деформации, Н:
, (2. )
где – относительный инерционный зазор пружины сжатия,[ ].
.
По нагрузке выбираем пружину II класса 3 разряда по ГОСТ 13772–86 с такими параметрами [ ]: сила пружины при максимальной деформации F3 = 2500 Н; диаметр проволоки d = 7,0 мм; наружный диаметр пружины D1 = 48 мм; жесткость одного витка пружины с1 = 340,9 Н/мм; наибольший прогиб одного витка пружины ; максимальное касательное напряжение кручения МПа [ таблица ].
Критическая скорость пружины, м/с:
, (2. )
где - модуль сдвига для пружинной стали, МПа [ ];
- динамическая плотность материала пружины, Нс2/м4 [ ].
  .
Отсутствие соударения витков проверено по зависимости [ ]:
, (2. )

Условие (2. ) выполняется, соударение витков пружины отсутствует.
Жесткость пружины, Н/мм2:
, (2. )
.
Число рабочих витков пружины:
, (2. )
.
Принято: 18 рабочих витков пружины.
Уточненная жесткость пружины (по формуле (2. ):
.
Полное число витков пружины:
, (2. )
где - число опорных витков пружины [ ].
.
Средний диаметр пружины, мм:
  , (2. )

Внутренний диаметр пружины, мм:
, (2. )

Предварительная деформация пружины, мм:
, (2. )

Рабочая деформация пружины, мм:
, (2. )
.
Максимальная деформация пружины, мм:
, (2. )
.
Длина пружины при максимальной деформации, мм:

, (2. )
.
Длина пружины в свободном состоянии, мм:
, (2. )
.
Длина пружины при предварительной деформации, мм:
, (2. )
.
Длина пружины при рабочей деформации, мм:
, (2. )
.
Шаг пружины в свободном состоянии, мм:
, (2. )
.
Напряжение в пружине при предварительной деформации, МПа:
, (2. )
.
Напряжение в пружине при рабочей деформации, МПа:
, (2. )
.
Длина развернутой пружины, мм:
, (2. )

Масса пружины, кг:
, (2. )
.
Объем, занимаемый пружиной, мм3:
, (2. )
.
Работа деформации, мДж:
, (2. )
.
Расчет параметров пневматического цилиндра.
Расчетное усилие на штоке пневматического цилиндра (при анализе похожих конструкций, а также с учетом сжатия пружин стенда и пружин клапанов разбираемой головки цилиндра) должно быть в пределах 10000 Н.
Диаметр пневматического цилиндра:
, (2. )
где РС = 63 –давление воздуха в пневмосистеме, Н/см2 [ ].

.
Принят диаметр пневмоцилиндра по ГОСТ 15608 – 81 160 мм [ ]. Диаметр штока пневмоцилиндра dШТ = 40 мм [ ]. Усилие на штоке пневмоцилиндра при D = 160 мм составляет 10700 - 11400 Н [ ].
Расход воздуха пневмоцилиндром:
, (2. )
где F – площадь поршня пневмоцилиндра, м2;
v = 0,5 – скорость движения поршня, м/с.

.
Следует отметить, что фактический расход воздуха будет менше, поскольку стенд не загружено постоянно.
Техническая характеристика стенда для разборки и сборки головок цилиндров представлена в таблице 2..


Таблица 2.15 - Техническая характеристика стенда.
Наименование параметра Значение параметра

Тип стенда Универсальный поворотный
Зажим изделия пневматический
Давление сжатого воздуха, МПа 0,63
Расход сжатого воздуха, м3/ч 36,17
Габаритные размеры, мм 1700 х 640 х 1272
Масса, кг 245