Проектирование дипломное: Методические указания к дипломному проектированию для студентов специальностей ''Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы'', ''Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование''

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ____________________________________________________________________

Кафедра подъемно-транспортных машин и оборудования

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДИПЛОМНОЕ Методические указания к дипломному проектированию

Факультет машиностроительный Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста: 653200 – транспортные машины и транспортнотехнологические комплексы 170900 - подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование Специализация 170903 – комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ

Санкт-Петербург 2004

2

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.867(07) Проектирование дипломное: Методические указания к дипломному проектированию. –СПб.: СЗТУ, 2004. – 19 с. Методические указания разработаны в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 653200 – «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы» (специальность 170900 – «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»). Методические указания содержат описание тематики и задач дипломного проектирования, рекомендации по составлению расчетно-пояснительной записки и выполнению графической части проекта. Данные методические указания составлены с учетом требований «Стандарт предприятия. Проектирование дипломное. СТП.001-98», СЗТУ, СТП-00198 и вместе с методическими указаниями к выполнению экономического раздела образуют единый комплекс методической литературы, рекомендуемой студенту при работе над дипломным проектом. Рассмотрено на заседании кафедры подъемно-транспортных машин и оборудования 11 февраля 2004 г., одобрено методической комиссией машиностроительного факультета 18 февраля 2004 г. Рецензенты: кафедра подъемно-транспортных машин и оборудования СЗТУ (заведующий кафедрой Ю.П. Лапкин, канд. техн. наук, проф.); И.П. Тимофеев, д-р техн. наук, проф. кафедры конструирования горных машин и технологии машиностроения СПГГИ им. Г.В. Плеханова (ТУ). Составитель И.М. Пресс, канд. техн. наук, проф.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2004

3

ВВЕДЕНИЕ Заключительным этапом учебы студента в университете является дипломный проект – итог шестилетнего изучения разнообразных дисциплин и критерии оценки профессиональной зрелости выпускника вуза. За время обучения студенту приходилось выполнять большое количество различного рода самостоятельных работ – контрольные и курсовые работы, курсовые проекты и рефераты. Но все они носили учебный характер и имели целью закрепление полученных теоретических знаний по той или иной дисциплине. Дипломный проект является по-настоящему самостоятельной и, в отличие от курсовых проектов, комплексной работой. Существенной и главной особенностью дипломного проекта является и то, что здесь заранее не известны ни пути, ни результаты решения поставленной перед дипломником задачи. Характерной чертой проекта является конкретность и практическое приложение к совершенно определенному производству. Проблема, рассматриваемая в дипломной работе, поставлена реальными нуждами науки или производства и имеет совершенно четкое место приложения. Такая постановка вопроса налагает на автора проекта большую ответственность за правильность принимаемых инженерных решений и, естественно, требует от него не только хорошей теоретической подготовки, но и отличного знания условий эксплуатации проектируемой машины или комплекса, а также смежного оборудования, образующего единую транспортно-технологическую линию. В соответствии с квалификационной характеристикой инженера по специальности 170900 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» специалист этого профиля в результате обучения должен быть подготовлен для производственно-технологической, организационноуправленческой, проектно-конструкторской и исследовательской деятельности в области производства и эксплуатации подъемно-транспортных машин. Целью дипломного проектирования является: - систематизация, закрепление и расширение теоретических и практических навыков; - определение способности использовать знания и умение для конструирования ПТМ; - приобретение опыта решения конкретных инженерно-технических задач; - подготовка к самостоятельной инженерной деятельности. Приступая к работе над проектом любой машины, дипломник должен четко представлять, что создаваемая сегодня машина должна отвечать требованиям не сегодняшнего, а завтрашнего дня. Иными словами, проектирование должно носить опережающий характер, иначе разрабатываемая машина станет морально устаревшей еще на стадии проектирования.

4

Большую роль в улучшении качества проектирования играет использование электронно-вычислительных машин. Применение ЭВМ позволяет не только повысить достоверность и оперативность расчетов, но и ускорить и расширить поиск необходимых данных, решать возникающие в процессе проектирования сложные задачи анализа, прогнозирования и оптимизации. В связи с этим дипломник должен уметь правильно формулировать постановку задачи и конечные цели решения, составлять математическое описание задачи и блоксхему алгоритма. На кафедре ПТМиО разработана методика использования ЭВМ в дипломном проектировании и проводятся консультации по составлению конкретных программ. Особое внимание дипломник должен обратить на вопросы оптимизации, т.е. получение наилучших результатов в конкретных условиях. При выборе критерия оптимальности следует иметь в виду, что требования, предъявляемые к машинам или комплексам, как правило, противоречивы. Так, повышение надежности и долговечности машины может привести к ее удорожанию, а расширение функциональных возможностей – к снижению надежности и т.д. Поэтому в каждом конкретном случае следует выбирать наиболее важный для этого случая критерий оптимальности. Таким образом, правильный выбор критерия оптимальности является достаточно сложной задачей, которая может быть решена лишь на основании тщательного и всестороннего анализа как условий эксплуатации, так и предполагаемого объекта проектирования. Приступая к такой серьезной работе, как дипломный проект, дипломник должен четко представлять не только современное состояние науки и техники в своей отрасли, но и хорошо знать ее историю и перспективы развития. В этой связи следует не забывать, что простая механизация производственных процессов уже давно не отвечает требованиям сегодняшнего дня, а пришедшая ей на смену автоматизация вступает в более высокую стадию развития – в кибернетизацию производства. Кибернетизация позволяет наиболее полно раскрыть потенциальные возможности техники, создать предпосылки для разработки более мощных и сложных промышленных систем. Будущий инженер должен быть на уровне требований времени, достаточно вооружен знаниями для решения все усложняющихся технических задач. 1. ТЕМАТИКА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В последние годы роль подъемно-транспортных машин в современных производственных процессах существенно изменилась. Если раньше эти машины часто выполняли только вспомогательные функции, то теперь они стали неотъемлемой частью основных производственных процессов, зачастую определяющей уровень и эффективность всего производства. Внедряемые в настоящее время в промышленность гибкие автоматизированные производства включают в себя целый комплекс подъемнотранспортных машин и механизмов.

5

Роботизация целого ряда производственных операций и процессов подняла роль подъемно-транспортных машин на качественно новую ступень, так как механической основой практически любого робота или манипулятора являются устройства, осуществляющие захват, подъем и перемещение грузов. Особое значение при разработке темы дипломного проекта приобретают научно-техническое прогнозирование и ясное представление о перспективах развития как отрасли подъемно-транспортного машиностроения, так и всех отраслей народного хозяйства, где применяются подъемно-транспортные машины. Таким образом, научно-техническое прогнозирование есть логическое развитие принципов опережающей педагогики. Резко возросла значимость подъемно-транспортных операций и на вспомогательных работах, ибо низкий уровень их механизации является тормозом на пути дальнейшего повышения производительности труда. Именно поэтому сейчас поставлена задача усовершенствования и увеличения выпуска средств механизации погрузочно-разгрузочных и складских работ. Вместе с тем в последние годы в области подъемно-транспортного машиностроения появился целый ряд новых проблем. Возведение высотных зданий требует создания новых башенных кранов и строительных подъемников с большой высотой подъема. В настоящее время разрабатываются башенные краны, высота которых превышает высоту Исаакиевского собора. Для подъема машиниста на рабочее место кран оборудуется специальным лифтом. Широкое строительство телевизионных башен и радиорелейных мачт вызывает необходимость изыскания новых средств вертикального транспорта для их обслуживания. В связи с увеличением выпуска продукции важнейшее значение приобретают механизированные склады, основой которых являются автоматизированные краны-штабелеры и другое подъемно-транспортное оборудование. Широкое развитие автомобильного транспорта вызвало необходимость строительства многоэтажных гаражей, эксплуатация которых невозможна без специальных подъемников. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей также требуют применения подъемно-транспортного оборудования в виде специальных подъемников, конвейеров и т.п. Перечень таких проблем практически безграничен. Поэтому без преувеличения можно сказать, что в настоящее время подъемно-транспортные машины стали тем звеном, без совершенствования которого невозможен дальнейший технический прогресс различных отраслей промышленности. Студенты при разработке дипломного проекта должны внести свой вклад в дело развития подъемно-транспортного машиностроения. Однако при выборе темы проекта следует избегать обширных проблем, за исключением тех случаев, когда их решение было подготовлено всей предыдущей производственной деятельностью дипломника. Практика показывает, что разработка таких тем, как комплексная механизация и автоматизация подъемно-транспортных

6

операций целого завода или даже достаточно крупного цеха не под силу одному проектировщику. Для дипломного проекта уместны более локальные темы, что, конечно, ни в коем случае не исключает необходимости четкого представления обо всем производственном комплексе в целом. В качестве примерного списка возможных тем дипломных проектов можно представить следующий перечень. 1. Комплексная механизация и автоматизация поточных линий. Эта тематика, будучи теснейшим образом связана с развитием гибких автоматизированных производств, является ведущей в общем направлении кафедральных научно-технических разработок. Сюда же относятся и темы по разработке роботизированных участков и цехов. Конкретное содержание тем в основном определяется заявками промышленных предприятий, с которыми кафедра ПТМиО имеет тесные и разносторонние связи. К таким предприятиям относятся прежде всего Кировский завод, объединение «Подъемтрансмаш», металлургические и сталепрокатные заводы и др. Все дипломные проекты этой тематики, как правило, рекомендуются к внедрению и должны обеспечивать реальный экономический эффект. 2. Разработка проекта отдельной машины, предназначенной для горизонтального и вертикального перемещения либо для погрузки и разгрузки грузов в специфических условиях. Примером такого проекта может быть разработка грузового лифта для многоэтажных гаражей, гаража-элеватора, пассажирского конвейера, крана для загрузки металлических листов в вагоны, крана-штабелера и т.д. Проекты этого типа должны содержать принципиально новые конструктивные решения, отвечающие заданным специфическим условиям работы. Наиболее успешно они выполняются дипломниками, имеющими опыт самостоятельной работы в конструкторских бюро или других организациях. 3. Разработка проекта модернизации какого-либо подъемнотранспортного оборудования. Необходимость в модернизации существующей машины может возникнуть либо с целью повышения ее производительности, надежности и долговечности, либо с целью использования этой машины в условиях, отличных от первоначальных. Модернизация может иметь самый различный характер, начиная с усовершенствования отдельных узлов и кончая заменой целых механизмов. В качестве примера таких проектов можно назвать модернизацию башенного крана с целью увеличения высоты подъема или вылета стрелы, модернизацию ленточного конвейера с целью увеличения его производительности и долговечности (повышение скорости благодаря использованию новых конструкций роликоопор, применению новых конструкций лент и т.д.). 4. Научно-исследовательские работы студентов занимают особое место в тематике дипломного проектирования. Как правило, дипломные проекты такого рода являются результатом довольно длительного участия студента в научно-исследовательских работах кафедры. Допускается также представление

7

дипломного проекта, выполненного по материалам научных или экспериментальных исследований, которые проводились дипломником по месту его работы. Дипломные проекты с научно-исследовательской тематикой наиболее интересны для студентов, имеющих склонность к теоретической и экспериментальной деятельности, хотя в принципе они вполне доступны любому студенту. В последнее время кафедра занимается экспериментальными и научными исследованиями в области конвейерного транспорта и перегрузочных машин. Поэтому в качестве примерных тем для дипломных проектов можно назвать такие, как исследование тяговой способности барабанов ленточных конвейеров с различными видами футеровок, исследование различных типов роликоопор, разработка и исследование новых типов быстроразъемных соединений конвейерных лент, исследование работы штабелеров с накопителями, вакуумных захватов, крутонаклонных конвейеров и пр. Дипломники кафедры принимают также участие в научноисследовательских работах по программе автоматизированного расчета конструкций различных машин. Эти работы строятся на широком использовании ЭВМ, что предполагает достаточно высокую компьютерную грамотность студентов. При разработке научно-исследовательской темы дипломник должен уметь обосновать выбор методики исследований и сформулировать основные требования к теоретической модели или экспериментальной установке. Важной задачей является также правильный выбор средств измерений и определение погрешностей. Тема дипломного проекта предлагается студенту кафедрой с учетом его производственной деятельности и личных пожеланий, также тема может назначаться в соответствии с письменной заявкой предприятия, на котором работает студент. Для руководства дипломным проектированием кафедрой назначается руководитель дипломного проекта. При наличии широкой комплексной темы допускается создание коллектива дипломников, в котором каждый выполняет свое задание, являющееся частью общей проблемы. Рекомендуется также использование сквозного проектирования, при котором тема будущего дипломного проекта частями последовательно разрабатывается в курсовых проектах. Задание на выполнение дипломного проекта выдается руководителем и утверждается заведующим кафедрой. Задания по разделам обеспечения безопасной жизнедеятельности и технико-экономическому обоснованию выдаются консультантами проекта, выделенными соответствующими кафедрами. 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА Дипломный проект состоит из графической части и расчетнопояснительной записки, содержание и объем которых определяются диплом-

8

ником совместно с руководителем проекта и утверждаются кафедрой и деканом факультета. 2.1.Содержание расчетно-пояснительной записки Пояснительная записка выполняется на листах писчей бумаги формата А4 (297х210) и может быть оформлена с использованием любого вида печати или рукописным способом. На листах основной линией наносятся рамки рабочего поля, которое отстоит от внешней стороны листа слева на 20 мм, а с других сторон – на 5 мм. Листы предварительно следует нумеровать карандашом, так как в процессе доработки и исправлений нумерация страниц может измениться. Титульный лист не нумеруется. Содержание расчетно-пояснительной записки определяется темой проекта, но в общем виде ее структура должна быть следующей: 1. Введение. 2. Описание объекта, для которого разрабатывается проект. 3. Сравнение возможных вариантов и обоснование предлагаемого подъемно-транспортного оборудования. 4. Общее описание предлагаемого оборудования. 5. Расчет узлов предлагаемого оборудования. 6. Технологическая часть. 7. Вопросы техники безопасности, промышленной эстетики и экологии. 8. Технико-экономическое обоснование. Каждый раздел в тексте записки должен разбиваться на подразделы, которые последовательно нумеруются в пределах данного раздела. Наименование разделов оформляется в виде заголовков прописным шрифтом размером 7, а подразделов – строчным шрифтом 5. Переносить слова в заголовках и подчеркивать заголовки не допускается. В конце заголовков точки не ставятся. Каждый раздел следует начинать с новой страницы. Расстояние между заголовком и последующим текстом должно быть не менее 10 мм. Ссылки на использованные в работе источники должны нумероваться арабскими цифрами в квадратных скобках; цифры соответствуют порядковому номеру источника в списке использованной литературы, который приводится в конце расчетно-пояснительной записки. Расчетно-пояснительная записка должна содержать иллюстрации, поясняющие описание узлов и расчеты. В качестве иллюстраций могут быть использованы фотографии, ксерокопии, эскизы и т.п. Количество иллюстраций должно быть достаточным для понимания текста записки. Под любой иллюстрацией приводится ее номер и текст подрисуночной надписи.

9

Нумерация рисунков идет последовательно в пределах всей расчетнопояснительной записки. Все приводимые в тексте формулы пишутся посередине строк и должны иметь сквозную нумерацию. Номер формулы пишется справа от нее в круглых скобках. Значения буквенных обозначений, входящих в формулу, должны быть приведены непосредственно под формулой. Значение каждого символа дают с новой строки в той последовательности, в какой они приводятся в формуле. Каждая строка, кроме последней, заканчивается точкой с запятой, перед которыми ставится размерность данной величины. Первая строка расшифровки должна начинаться со слова «где» без двоеточия после него. Выше и ниже каждой формулы необходимо оставлять по одной свободной строчке. При ссылке в тексте на формулу ее номер дается в круглых скобках (например: в формуле (3) ). Числа, употребляемые в тексте без размерности, воспроизводятся словами, например: более чем в два раза, доставили десять изделий. Число с указанием размерности пишется цифрой, например: 10 кг, 15 м, 160 МПа и т.д. Если в тексте приводится ряд числовых значений одного и того же параметра, то размерность указывается после последнего числового значения. Например: «краны пролетом 13, 17 и 23 м». Основным видом знака умножения является точка. Знак умножения в виде косого креста (х) применяется при переносе формулы с одной строки на другую, причем этот знак повторяется и на новой строке. Пояснительная записка должна быть написана технически и литературно грамотно и, как правило, в безличной форме (принято, установлено и т.п.). Не допускаются фразы от первого лица. Рекомендуется пользоваться простыми предложениями и применять прямой порядок слов в предложении (подлежащее перед сказуемым, определение перед определяемым словом). Сокращение слов в тексте не допускаются, за исключением установленных правилами русской орфографии и пунктуации: и т.д., и т.п., и др., и пр., г. (год), гг. (годы). Сокращения допускаются также при ссылке на какой-либо источник, например: (см. формулу (1), см. разд. 2, см. п. 2.2, см. с. 10, см. пп. 2.2.1 и 2.2.3). Во введении необходимо показать народнохозяйственную значимость рассматриваемого вопроса, современный отечественный и зарубежный уровень развития данного вида оборудования и направления его совершенствования, обосновать актуальность поставленной темы, четко сформулировать цели и задачи работы.

10

В описании объекта следует дать общее описание предприятия, основных технологических процессов и характеристику перемещаемых грузов. Более подробно необходимо остановиться на описании того цеха или участка, где должно работать проектируемое оборудование. В этом же разделе дается анализ и оценка действующего на данном участке транспортного оборудования и обосновывается необходимость его замены. При сравнении возможных вариантов необходимо дать инженерный анализ нескольких технических решений поставленной задачи и доказать, что предлагаемый вариант является наиболее рациональным по сравнению с другими. При этом надо привести краткое описание сравниваемых вариантов с обоснованным доказательством их достоинств и недостатков, причем это сравнение должно производиться применительно к заданным условиям. Следует рассмотреть не менее 3-4 вариантов, включая предлагаемый. Например, для перемещения некоторых штучных грузов с одного участка на другой можно использовать электрокары, напольный конвейер, подвесной конвейер, монорельсовую дорогу и т.п. В своем анализе автор должен продемонстрировать знание технических возможностей любых подъемно-транспортных машин и показать хорошую инженерную эрудицию при их сравнительном анализе. Сравнительный анализ должен сопровождаться рисунками с принципиальными кинематическими схемами или эскизами рассматриваемых вариантов. Схемы могут быть упрощенными, но достаточными для полного представления об особенностях данных машин. Рисунки следует выполнять на отдельных страницах пояснительной записки. Если для пояснения требуются графики, то их можно делать на миллиметровке. В общем описании предлагаемого оборудования дается подробное описание принципа действия и устройства машины в целом и отдельных ее узлов или звеньев. Описание следует пояснить схемами и эскизами независимо от того, показаны эти узлы на чертежах или нет. При описании основных узлов необходимо дать обоснование их конструктивных решений, воспользовавшись методом сравнения вариантов, но уже в рамках того или иного узла. Например, при выборе колес крана необходимо оценить все возможные конструкции (двухребордные, одноребордные, безребордные); при выборе подшипников нужно обосновать необходимость принятия данного типа подшипника, а не какого-либо другого. Нельзя ограничиваться фразой «по конструктивным соображениям принимаем». Все конструктивные соображения должны быть отражены в тексте записки. Если объектом проектирования является кран, то в проекте особое внимание должно быть уделено обоснованию типа и формы металлоконструкции, поскольку от правильности их конструирования в значительной степени зависит вес и стоимость крана. Здесь следует дать сравнительную оценку листовых и решетчатых конструкций, а также конструкций из прокатных и гнутых профилей, из трубчатых элементов.

11

Убедительное обоснование должен получить выбор кинематических схем основных механизмов крана (подъема, передвижения, поворота и пр.). При определении основных параметров подъемно-транспортных машин принятые значения следует увязывать с действующими ГОСТ. Так, например, при расчете основных параметров кранов необходимо руководствоваться рекомендациями ГОСТ 1575-81 «Краны грузоподъемные. Ряды основных параметров». При расчете ленточных конвейеров следует пользоваться данными ГОСТ 22644-77 «Конвейеры ленточные. Основные параметры и размеры». При проектировании конвейеров необходимо обосновать расположение и тип привода, конструкцию натяжного устройства, способы загрузки и разгрузки конвейеров и другие конструктивные решения. Так, при проектировании подвесного конвейера тяговым элементом могут служить разборная штампованная, втулочно-роликовая, двухшарнирная катковая и другие цепи, поэтому окончательный выбор типа цепи должен быть обоснован. При определении скорости движения тягового органа конвейера нужно руководствоваться нормальными рядами чисел, которые рекомендуются для отдельных типов машин. Введение ограничений на эти параметры позволит сократить номенклатуру редукторов, двигателей, муфт и прочего оборудования. При разработке лифтов следует оценить различные кинематические схемы лифтов применительно к заданным условиям эксплуатации, тип лебедки, конструкцию и расположение шахты в здании, размещение противовеса и т.п. Следует помнить, что в конструкторской работе нет мелочей, и неправильный выбор даже стопорной шайбы может привести к непредвиденным поломкам и авариям. Однако дипломники, как правило, мало уделяют внимания таким вопросам, как выбор типа соединительных муфт, типа подшипников и уплотнений, способов смазки, рационального способа стопорения резьбовых соединений, закрепление деталей на валах от осевого смещения. Практика работы ГЭК показывает, что именно на эти вопросы дипломники дают самые неудовлетворительные ответы при защите. Таким образом, в этом разделе важно не столько описание конструкции, сколько доказательства обоснованности всех принятых конструктивных решений как машины в целом, так и отдельных ее элементов. Расчет узлов предлагаемого оборудования должен содержать все расчеты, подтверждающие обеспечение заданной производительности машины или комплекса, а также работоспособность и надежность конструкции. Производительность машины определяется в соответствии с методиками, изложенными в специальных курсах подъемно-транспортных машин. При расчете производительности машины следует иметь в виду возможность неравномерной подачи грузов, а также остановки машины. Поэтому расчетная производительность должна быть больше, чем эксплуатационная. Если данная машина работает в комплексе с другими машинами, то производительность принимающей машины должна быть несколько выше подающей.

12

Работоспособность конструкции определяется обычно расчетами на статическую и усталостную прочность, а для некоторых деталей и узлов еще и на жесткость и устойчивость. Эти расчеты должны сопровождаться эскизами или схемами рассчитываемой детали (узла, машины), четкой формулировкой поставленной задачи, обоснованием принятых исходных данных и допущений. При проведении расчетов необходимо определить величины и характер нагрузок, действующих на деталь, и наиболее опасное сочетание этих нагрузок. Для расчета детали важно выбрать и обосновать наиболее простую и вместе с тем достаточно точную расчетную схему. При этом необходимо вычертить эпюры изгибающих и крутящих моментов, поперечных и продольных сил. Основные размеры деталей (валов, осей, планок и т.п.) или элементов машин (конвейерных лент, тяговых и приводных цепей) следует определять методами проектного расчета с последующим уточнением, исходя из требований технологичности, удобства сборки, эксплуатации и обслуживания, а также техники безопасности и промышленной эстетики. Как показывает практика, довольно часто допускаются ошибки при расчете приводных валов, нагруженных крутящими и изгибающими моментами, особенно если последние действуют в разных плоскостях. Расчет валов ведется обычно в два этапа. На первом этапе по расчетным нагрузкам определяются основные размеры вала. Такой расчет называется проектным. Он может быть ориентировочным или приближенным. При ориентировочном расчете предполагается, что вал испытывает только кручение, а изгиб учитывается понижением величины допускаемого напряжения. Приближенный расчет ведется с учетом совместного действия кручения и изгиба. Основным критерием прочности является допускаемое напряжение. Величина допускаемого напряжения зависит от характера нагрузки и материала. Вал при работе испытывает знакопеременную нагрузку по симметричному циклу, поэтому за опасное напряжение принимается предел выносливости σ-1. В качестве материала для валов могут применяться стали углеродистые обыкновенного качества (ГОСТ 380-71) марок Ст5 и Ст6, сталь углеродистая качественная (ГОСТ 1050-74) марки сталь 45, а также легированные стали (ГОСТ 4543-71) марок 40Х или 40ХН. Первые применяются для малонагруженных валов, а последние – для валов с повышенными нагрузками. Основным же материалом для валов считают сталь 45 нормализованную или улучшенную. При предварительном расчете можно принять для сталей Ст5 и Ст6 [σ-1]п = =40…50 МПа; для стали 45 [σ-1]п = 55…65 МПа; для сталей 40Х и 40ХН [σ-1]п = =90…110 МПа. Определив на основании проектного расчета диаметр в наиболее опасном сечении, приступают к конструктивной разработке вала – назначаются диаметры и длины отдельных участков, расположение шпоночных канавок и т.д.

13

При конструировании вала необходимо учитывать удобство монтажа и демонтажа подшипников и барабана, а также надежность их осевой фиксации. Для облегчения монтажа барабана на концах вала и на переходах от цапфы к ступицам делаются фаски под углом 450. Для удобства демонтажа подшипников высота заплечиков или толщина распорных втулок должна быть не более половины толщины кольца подшипника (для возможности захвата кольца съемником). При выборе конфигурации вала необходимо учитывать технологичность изготовления и экономию металла. После окончательной разработки конструкции вала приступают к второму этапу расчета, к так называемому уточненному (проверочному) расчету. Суть его заключается в определении фактического запаса прочности с учетом концентраторов напряжения (шпоночные пазы, места перехода от одного диаметра к другому, канавки для установочных колец или для выхода режущего инструмента, отверстия под крепежные элементы и т.п.). Для проведения уточненного расчета необходимо вычертить вал со всеми принятыми размерами, посадками, сопряжениями и обработкой. На валу необходимо показать расположение шпоночных канавок, канавок для выхода режущего инструмента или шлифовального круга и т.п. Как уже отмечалось, уточненный расчет заключается в определении фактического коэффициента запаса прочности в опасном сечении. Подробную методику уточненного расчета валов и осей можно найти в любом справочнике конструктора. Если в результате уточненного расчета окажется, что фактический коэффициент запаса прочности меньше допускаемого, то следует либо улучшить качество материала за счет термической обработки и поверхностного упрочнения, либо увеличить диаметр вала, либо взять более прочную сталь. Некоторые трудности возникают иногда при расчете подшипников валов и осей. В действующих ГОСТ подшипники качения характеризуются статической и динамической грузоподъемностью. По статической грузоподъемности подшипники выбираются в том случае, если при их работе отсутствует вращение или частота вращения не превышает 1 мин-1. Во всех остальных случаях подшипники выбираются по динамической грузоподъемности. Предварительный выбор подшипника производится по расчетному посадочному диаметру и динамической грузоподъемности. Расчетный диаметр округляется до ближайшего большего внутреннего диаметра подшипника. Очень важно определить наиболее рациональный тип подшипника, ибо от этого зависит не только работоспособность, но и стоимость подшипникового узла. Наиболее простыми, дешевыми и имеющими к тому же наименьшие потери на трение являются радиальные однорядные шарикоподшипники. Такие подшипники целесообразно и предпочтительно применять в тех случаях, когда осевая нагрузка не превышает 70% от неиспользованной допустимой радиальной нагрузки, а угол перекоса колец составляет не более 0,250. Однорядные ра-

14

диальные шарикоподшипники могут быть с защитными шайбами или встроенными уплотнениями, а также с канавкой на наружном кольце для стопорного кольца. При установке подшипников в разных корпусах, что характерно для большинства валов подъемно-транспортных машин, появляется опасность значительной несоосности опор. В этом случае необходимо применять двухрядные сферические самоустанавливающиеся шариковые или роликовые подшипники. Такие подшипники допускают перекос колец до 30 и могут воспринимать осевую нагрузку в обе стороны, не превышающую 20% (для роликовых – 25%) от неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Если не требуется особо большой грузоподъемности, то предпочтение следует отдавать сферическим двухрядным шариковым подшипникам как более дешевым и простым по сравнению с роликовыми. При расчете металлоконструкции подъемно-транспортных машин большое внимание следует уделить прежде всего выбору материала для основных и вспомогательных элементов. Необходимо оценить целесообразность применения низколегированных сталей и алюминиевых сплавов. В случае применения углеродистой стали обыкновенного качества нужно обосновать выбор стали по степени раскисления (кипящая, полуспокойная и спокойная плавка). Важным этапом расчета является определение расчетных нагрузок и их комбинаций в различных состояниях. Для практических расчетов достаточно принять две наиболее неблагоприятные комбинации и определить для этих случаев действующие усилия в элементах металлоконструкции. При расчете деталей и узлов ПТМ следует использовать имеющиеся на кафедре программы расчета с применением ЭВМ. Часть, посвященная обеспечению безопасности жизнедеятельности, выполняется под руководством консультанта соответствующей кафедры. В разделе дается описание предохранительных устройств и приспособлений, а также перечень мер по технике безопасности и пожарной профилактике. Особое внимание следует уделить вопросам экологии. Здесь же рассматриваются вопросы технической эстетики. Технико-экономическая часть дает объективную экономическую оценку эффективности внедрения предложенного оборудования. Эта часть проекта выполняется по конкретному заданию под руководством консультанта, назначаемого заведующим кафедрой экономики и менеджмента. Конкретное содержание этого раздела зависит от характера проекта, но в целом в нем должны быть отражены следующие вопросы: 1) выбор объекта для сравнения (базовый вариант); 2) оценка прогрессивности предлагаемых технических решений с точки зрения унификации и нормализации; 3) расчет годовой производительности по сравниваемым вариантам; 4) определение необходимого количества машин для каждого варианта по заданному годовому объему работы; 5) расчет и сравнительная оценка капитальных вложений по вариантам;

15

6) расчет и сравнительная оценка эксплуатационных расходов по вариантам; 7) расчет приведенной годовой экономии; 8) определение срока окупаемости капитальных вложений. В качестве объекта для сравнения следует принимать лучшие из существующих образцов подъемно-транспортных машин, независимо от того, эксплуатируются они в настоящее время или находятся еще в стадии разработки. Оптимальным считается тот вариант, который обеспечивает наименьшие приведенные затраты при одинаковом годовом объеме перерабатываемого груза. С целью более качественного выполнения технико-экономического анализа каждый дипломник должен ознакомиться с методическими указаниями, подготовленными и изданными кафедрой экономики промышленности, планирования и организации предприятий. В заключение этого раздела приводится сводная таблица техникоэкономических показателей, которые дублируются на специальном демонстрационном плакате, вывешиваемом вместе с чертежами при защите диплома. В целом объем расчетно-пояснительной записки должен быть в пределах 120…150 листов рукописного текста. 2.2. Содержание графической части проекта Графическая часть проекта должна содержать 8…10 листов чертежей формата А1, на которых изображаются: 1) план участка или цеха с указанием линий грузопотоков по существующей и предлагаемой схемам; 2) общий вид машины или комплекса с общими габаритными размерами (для сложных машин рекомендуется также давать кинематические схемы); 3) чертежи основных узлов машины с наиболее показательными разрезами; 4) плакат с технико-экономическими показателями. Все чертежи выполняются в соответствии с требованиями ЕСКД и снабжаются штампом установленного образца. При выборе масштаба чертежа следует иметь в виду, что все детали изображения должны быть четко видны на расстоянии 6…8 метров. При этом необходимо стремиться к максимальному использованию листа. Чертеж считается рационально спланированным, если на нем нет свободного места, на котором могла бы разместиться ладонь. Чертежи основных узлов должны снабжаться всеми необходимыми габаритными размерами. На чертежах с изображением различных барабанов, звездочек, блоков и колес требуется давать разрезы по осям с указанием размеров всех элементов и посадок. Все чертежи выполняются в карандаше. Диаграммы на плакате с технико-экономическими показателями рекомендуется давать в цветном исполнении. Чертежи законченного дипломного проекта подписываются руководителем, после чего их просматривает и визирует заведующий кафедрой.

16

Если дипломный проект был посвящен научно-исследовательским разработкам, то содержание графической части определяется в индивидуальном порядке руководителем проекта и заведующим кафедрой. В некоторых случаях графическая часть может быть частично заменена макетами, моделями или кинофильмами, снятыми в процессе проведения исследований. 3. ЗАЩИТА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА Для выхода на защиту необходимо получить отзывы руководителя проекта и консультантов по экономической части и технике безопасности, а также рецензию одного из ведущих специалистов в области данной проблемы. Отзывы и рецензия должны быть написаны на специальных бланках, выдаваемых на кафедре. Рецензент назначается кафедрой по списку рецензентов, утвержденному заведующим кафедрой. Разрешение на защиту выдается кафедрой после просмотра полностью законченного проекта. Защита дипломного проекта происходит индивидуально в присутствии Государственной аттестационной комиссии, в которую входят ведущие специалисты по проектированию и эксплуатации подъемно-транспортных машин и оборудования, комплексной механизации и автоматизации производства, а также преподаватели ряда кафедр СЗТУ. Для доклада по проекту дипломнику отводится 10…12 минут. Доклад делается устно, без конспекта. Однако для того, чтобы в довольно ограниченное время дать исчерпывающее изложение проделанной работы, необходимо предварительно составить текст доклада. Доклад начинается с названия темы проекта и краткого описания объекта (участка, цеха и т.п.) с характеристикой применяемого подъемнотранспортного оборудования. Затем докладчик обосновывает необходимость разработки новых транспортных средств (или модернизации старых) и дает описание предлагаемого оборудования, пользуясь чертежами общего вида машины или комплекса. Дальнейшее описание проекта ведется по чертежам основных узлов. В связи с этим чертежи должны быть развешены в последовательности, соответствующей построению доклада. Для удобства к каждому листу рекомендуется прикрепить хорошо заметный на расстоянии номер. Если по ходу сообщения необходимо сослаться на чертеж, о котором уже шла речь, то в этом случае нет надобности вновь подходить к этому чертежу, а достаточно сослаться на него, назвав его номер. После изложения конструкторской части проекта дается краткое описание мероприятий по технике безопасности. Завершается доклад перечислением технико-экономических показателей. При составлении доклада не следует стремиться рассказать абсолютно все, так как в отведенные сроки это невозможно. Вместе с тем доклад должен

17

дать достаточно ясное представление об условиях эксплуатации, необходимости применения данной машины, ее принципе действия и устройстве. Доклад не рекомендуется вести от первого лица. Так, вместо «я рассчитал, я предложил, мной разработана» и т.п. более корректной формой следует считать «в проекте рассчитано…, предложено…, разработана…» и т.д. Наиболее ответственной частью защиты дипломного проекта являются ответы дипломника на вопросы членов ГАК. Как правило, именно эти ответы определяют уровень теоретической и инженерной подготовки дипломника и дают основание для общей оценки его работы. Поэтому при ответах нужно быть особенно внимательным и собранным. Каждый вопрос должен быть выслушан до конца и, если он не вполне ясен, нужно попросить повторить его. Ответы на вопросы должны быть короткими и достаточно убедительными. В них не следует дублировать содержание уже сделанного доклада. Библиографический список 1. Аллегри Т. Транспортно-складские роботы. Пер. с англ. –М.: Машиностроение, 1989. -335 с. 2. Брауде В.И., Тер-Мхитаров М.С. Системные методы расчета грузоподъемных машин. –Л.: Машиностроение, 1985. 3. Егоров В.А., Лузанов В.Д., Щербаков С.М. Транспортнонакопительные системы для ГПС. –Л.: Машиностроение, 1989. -293 с. 4. Казак С.А. Статистическая динамика и надежность подъемнотранспортных машин: Учеб. пособие. –Свердловск: Изд-во УПИ, 1987. -86 с. 5. Курсовое проектирование грузоподъемных машин /Под ред. С.А. Казака. –М.: Высш. школа, 1989. -319 с. 6. Лапкин Ю.П., Малкович А.Р. Перегрузочные устройства: Справочник. –Л.: Машиностроение, 1984. -224 с. 7. Литвинов В.М. Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ: Учеб. пособие. –Л.: СЗПИ, 1991. -74 с. 8. Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта: Учеб. пособие. –М.: Машиностроение, 1987. -432 с. 9. Ивашков И.И. Монтаж, эксплуатация и ремонт подъемнотранспортных машин: Учебник для вузов по спец. «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование». -2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1991. -400 с. 10. Маликов О.Б., Малкович А.Р. Склады промышленных предприятий: Справочник. –Л.: Машиностроение, 1989. -672 с. 11. Петухов П.З., Ксюнин Г.П., Серлин Л.Г. Специальные краны. –М.: Машиностроение, 1985. -248 с. 12. Пресс И.М. Расчет лифтов и подъемников: Учеб. пособие. –Л.: СЗПИ, 1989. -47 с. 13. Сергеев В.П. Строительные машины и оборудование. –М.: Высш. школа, 1987. -376 с.

18

14. Справочник по кранам /Под ред. М.М. Гохберга. –Л.: Машиностроение, 1988. Т.1. -536 с.; Т.2. -559 с. 15. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины: Учеб. пособие. –М.: Машиностроение, 1983. -487 с. 16. Проектирование дипломное: Стандарт предприятия. СТП.001-98. – СПб.: СЗПИ, 1998. -20 с. 17. Андреев Л.Н., Бортяков Д.Е., Мещеряков С.В. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие. –СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000. -76 с. 18. Роботехнические системы и комплексы: Учеб. пособие для вузов /И.И. Мачульский, В.П. Запятой, Ю.П. Майеров и др.; Под ред. И.И. Мачульского. –М.: Транспорт, 1999. -446 с. 19. Проектирование автоматизированных участков и цехов: Учеб. пособие. -2-е изд., испр. /В.П. Вороненко, В.А. Егоров, М.Г. Косов и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева.. –М.: Высш. школа, 2000. -272 с. 20. Федосеев В.Н. Приборы и устройства безопасности ГПМ: Справочник.-М., 1990. -317 с. 21. Приводы и их элементы. Рынок продукции: Каталог-справочник /А.Б. Чистяков, Б.М. Парфенов, В.К. Свешников и др.; Под ред. А.Б. Чистякова. –М.: Машиностроение, 1995. -432 с. 22. Основы проектирования: Письм. лекции /А.С. Владимиров, П.В. Гордин, И.М. Пресс, В.И. Эвелеков. –СПб.: СЗПИ, 1998. -42 с. 23. Лобов Н.Н. Пассажирские лифты грузоподъемностью 400 и 630 кг. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. -183 с. 24. Лапкин Ю.П. Перегрузочные устройства транспортных комплексов: Учеб. пособие. –СПб.: СЗПИ, 1993. -96 с. 25. Готшальк О.А. Теория массового обслуживания: Письменные лекции. –СПб.: СЗПИ, 2000. -42 с. 26. Гордин П.В., Лапкин Ю.П., Пушкарев Б.И. Надежность и диагностика подъемно-транспортных машин: Письменные лекции. -СПб.: СЗТУ, 2003. -98 с. 27. Александров М.П. Грузоподъемные машины: Учеб. для вузов / МГТУ им. Н.Э. Баумана. –М.: Высш. школа, 2001. -552 с. 28. Оборудование грузоподъемное: Общие технические требования. РД 36-6200. –СПб.: ДЕАН, 2002. -128 с. 29. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. ПБ-10-382-00. –СПб.: ДЕАН, 2002. -272 с. . 30. Правила по охране труда при погрузочно-разгрузочных работах и размещении грузов. РМ-007-00. –СПб.: ДЕАН, 2001. -240 с. 31. Правила устройства и безопасной эксплуатации лифтов. -СПб.: ДЕАН, 2000. -224 с.

19

Содержание Стр. Введение……………………………………………………… 3 1. Тематика дипломного проектирования …………………… 4 2. Содержание дипломного проекта …………………………. 7 2.1. Содержание расчетно-пояснительной записки …………… 8 2.2. Содержание графической части проекта ………………….. 15 3. Защита дипломного проекта ……………………………….. 16 Библиографический список ……………………………….. 17

Редактор А.В. Алехина Сводный темплан 2004 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 21.11.2003 г.

Подписано в печать Б. кн.-журн. П.л. 1,25. Тираж

2004. Б.л. 0,625. Заказ

Формат 60х84 1/16. РТП РИО СЗТУ.

Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186 Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д. 5