1. Задание на проектирование 

1. Требуется разработать шлюзовое устройство для перемещения  образца из помещения  с нормальным давлением (в  рабочую) вакуумную  камеру и обратно;
2. Основанием для разработки является курсовой проект по КПУ и САПР задание 9 вариант 5;
3. Условия эксплуатации:
1. 3.1  Составные части должны быть герметичными, проверены на вакуум, при давлении P = 10МПа;
1. 3.2  Устройства перемещения  образца должны  быть установлены  в определенных  частях шлюзового  устройства (загрузка  и работа);
1. 3.3   Краны должны иметь дистанционное и ручное управление;
1. 3.4   Конструкция шлюзового устройства должна быть блочной.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Техническое задание 

2.1  Наименование и область применения:

       2.1.1 Шлюзовое загрузочное устройство;

       2.1.2  Вакуумная техника;

2.2 Основание для разработки:

       2.2.1 Основанием для разработки является учебный план физико-технического        факультета НИЯУ МИФИ;

2.3 Цель и технико-экономическое обоснование разработки:

       2.3.1 Целью разработки является создание работоспособного шлюзового загрузочного устройства, приобретение навыков компьютерного проектирования;

       2.3.2   Создание шлюзового устройства с высокой долговечностью и возможностью к ремонту позволяют утверждать об экономической обоснованности данной разработки;

2.4 Источники разработки:

       2.4.1  Специальная и общетехническая литература по курсовым проектам;

       2.4.2 Рекомендации преподавателя;

2.5   Технические требования:

       2.5.1 Специальные технические требования:

 

       2.5.2  Составные части герметичны при давлении P = 10 МПа;

       2.5.3 Конструкция шлюзового устройства блочная: загрузочный, рабочий и вакуумный блоки;

       2.5.4 Коммутирующее устройство имеет дистанционное и ручное управление;

       2.5.5 Для передачи вращательного момента на рабочий вал используется  упругая муфта;

2.6  Этапы разработки:

       2.6.1 Получение задания на проектирование;

       2.6.2 Ознакомление с техническим заданием и техническими требованиями;

       2.6.3 Выбор привода;

       2.6.4 Проверка привода на самоустанавливаемость рабочего органа с расчетом на наличие избыточных связей;

       2.6.5 Проведение расчетов;

       2.6.6 Разработка чертежа общего вида на миллиметровой бумаге;

       2.6.7 Создание трехмерной  модели в Solid Edge;

       2.6.8 Создание рабочих чертежей деталей, чертежа общего вида, сборочного чертежа узла;

       2.6.9 Оформление пояснительной записки и защита проекта; 
 
 
 
 
 

   3. Анализ схемно-конструкционных вариантов 

   Проанализировав задание на проектирование и технические  требования можно  сделать вывод, что  для решения поставленной задачи подходят шлюзовые загрузочные устройства  с несколькими типами затворов, а именно:

- с шаровым затвором;

- с тарельчатым  затвором;

- с шиберным затвором;

   Определяем  весовые показатели для интересующих нас условий. 

3.1 Выбор тематического варианта 

Показатели  качества для матрицы  выбора оптимальных  решений: 

1. Долговечность. Сохранение работоспособности в течение срока службы;
2. Износоустойчивость;
3. Простота конструкции. Чем сложнее конструкция, тем меньше надежность;
4. Обеспечение герметичности. Простота достижения герметичности;
5. Ремонтопригодность. Блочная конструкция установки позволяет легко заменять

       неисправные части;

6.   Габариты установки. Чем компактнее конструкция, тем удобнее в эксплуатации.

3.2 Матрица выбора оптимальных решений 

Таблица 1. Матрица выбора оптимальных решений

 
 

                     Итог: Шлюзовое загрузочное устройство с шаровым затвором по выбранным параметрам  качества превосходит аналоги более чем на 20%.

 
 
 
 
 
 

4. Расчет механизма на избыточные связи

                      

 

Кинематические  пары:

• цилиндрическая направляющая-шпиндель, пара 5-го класса (РV);
• шаровая поверхность-уплотнение, пара 3-го класса (РIII);
• квадратный (в сечении) конец шпинделя - паз шара, пара 1-ого класса (РI);

Используя формулу Малышева [1]:

   

                                                                                                                (1) 
 

,

в закрытом положении W=2, n=4, тогда

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Расчет шлюзового загрузочного устройства 

5.1 Выбор электродвигателя 

Для выбора электродвигателя необходимо определить мощность на ведомом  валу [5]:

1.Определим  удельное давление  на прокладке,  обеспечивающее плотность  по формуле:

Выбираем  прокладку из фторопласта P

2.Площадь  контакта 

3.Тогда  сила F, обеспечивающая  плотность на прокладке 

4.Определим  скорость движения  шара 

5.Определим мощность N по формуле: 

                                                                                                                                     (2) 

6.Опредлим расчетную мощность на валу с учетом КПД передачи и подшипников: