Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ВКР

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Описание работы участка флотации

2.2 Расчет и проектирование привода пеноснимателя флотационной машины

2.3 Расчет и проектирование гидропривода регулятора пульпы

2.4 Расчет и проектирование блок-импеллера

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка технологического процесса изготовления червячного вала с использованием станков с ЧПУ

3.2 Расчет и конструирование токарного проходного резца с пластиной из твердого сплава

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Череповецкий коксохим - одно из крупнейших производств отрасли, производит более 4 миллионов тонн кокса в год и выпускает 25 наименований товарной продукции для народного хозяйства страны, 4 из них поставляются на экспорт.

Обогащение угля - часть технологической цепочки КХП - совокупность процессов механической обработки его для удаления минеральных примесей, попавших в уголь при добыче.

Цель обогащения коксующегося угля - получение качественных углей для коксования с определенным и равномерным содержанием влаги, золы и серы, хорошими коксующимися свойствами, с высокими технико-экономическими показателями. Для решения этой задачи на коксохимическом производстве ОАО «Северсталь» в углеобогатительном цехе работы ведут в следующих направлениях:

– расширяют гамму коксующихся углей и привлекают для коксования слабо спекающиеся и труднообогатимые угли;

– улучшают качество концентрата по влаге, золе, сере и коксуемости;

– снижают потери чистого угля в отходах обогащения;

– ликвидируют выпуск шламовых вод обогатительной фабрики в реки и водоемы общего пользования;

– упрощают технологические схемы обогатительной фабрики;

– внедряют новое, высокопроизводительное оборудование и повышают производительность и эффективность существующего оборудования;

– механизируют и автоматизируют производственные процессы.

Флотация применяется па углеобогатительных фабриках не только для обогащения шламов, но и для своевременного удаления из оборотной воды тонких илов. Последнее создает благоприятные условия для замыкания водного цикла, что необходимо в современных условиях. Такая двойная роль флотации выдвигает ее в число основных технологических процессов при обогащении углей.

Углеобогатительная фабрика №2 введена в эксплуатацию 28 декабря 1966 года. Её проектная мощность - 5100 тысяч тонн в год по рядовому углю. На то время это была самая крупная в странах бывшего СНГ фабрика по обогащению углей. Она предназначена для обогащения углей Печорского и Кузнецкого угольных бассейнов.

Сырьевая база, сложившаяся к пуску цеха, не соответствовала проектной. Это потребовало серьезных технологических перестроек, что и было сделано с участием рационализаторов фабрики, при поддержке специалистов и руководства КХП. Ликвидация большинства «узких» мест обеспечила бесперебойную работу цеха на нагрузках значительно выше проектных.

Ход освоения фабрики характеризуется динамикой роста количества перерабатываемого угля: 1967 год - 3000000 тонн; 1968 год - 4318765 тонн; 1969 год - 5161198 тонн, т.е. в 1969 году освоена проектная мощность фабрики и с этого года начинается период её бурного развития. В 1978 году фабрика вышла на переработку более 7 миллионов тонн угля в год, такой уровень сохранялся по 1988 год.

К настоящему времени, объемы переработки увеличились еще больше, имеющееся на фабрике оборудование используется почти в полном объеме, в некоторые периоды не справляясь, вовремя с переработкой поступающего на неё продукта. Таким образом, от фабрики требуется качественное обогащение и в больших количествах, поэтому особенное внимание следует уделять увеличению производительности агрегатов и повышению их надежности и работоспособности, а это вынуждает прибегать к модернизации имеющегося оборудования, так как на приобретение новых агрегатов нужны немалые денежные средства.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ВКР

Обогащение угля пенной флотацией представляет большой интерес, главным образом потому, что флотация применима к самым мелким размерам угля, которые, как известно, весьма неудовлетворительно обогащаются способами, основанными главным образом на различии удельных весов. Разделение сульфидов от пустой породы или угля от сланца при флотации почти не зависит от веса частиц, оно основано главным образам на различии свойств их поверхностей, как например смачиваемости их маслом или водой.

Флотация угольного шлама - это процесс его обогащения, созданный на избирательном присоединении частиц угля, взвешенных в воде, к поверхности пузырьков воздуха.

В 1860 г. Хейнс (Haynes) из Холиуэлла (Holywell) в Уэллсе впервые предложил использовать различие в смачиваемости руды и пустой породы маслом. В его процессе, протекающем прерывисто, «флотация воздухом» не применялась. Б 1885 г. Брадфорд в США извлекал сульфиды из «хвостов», спуская их тонкой струей по наклонному желобу на поверхность воды; пустая порода, легко смачиваемая водой, погружалась, а сульфиды, труднее смачиваемые, удерживались на поверхности и удалялись при сливе. Этот процесс и является по существу настоящим просто флотационным процессом, в отличие от современных процессов, развившихся из него и представляющих собой процессы пенной флотация, где флотация обеспечивается устойчивым прикреплением газовых пузырьков к твердым частицам, которые таким образом становятся плавучими.

Первый процесс, напоминающий пенную флотацию, может быть приписан женщине-металлургу. Карри Эверсон (Carrie Everson), из Чикаго, которая усовершенствовала процесс Хейнса и в том же 1885 году стала применять серную кислоту для усиления селективного смачивания пустой породы водой. Газообразная пена, образующаяся от действия кислот на некоторые руды, привела к открытию всплываемости частиц, покрытых масляной пленкой, если их подвергнуть аэрации. На этом теперь и базируется промышленный процесс пенной флотации.

Флотация угля на территории нашей страны впервые была осуществлена в 1935г. на Ново-Енакиевском коксохимическом заводе, где первая промышленная установка была оборудована десятикамерной флотационной машиной типа МС.

Для обогащения угольного шлама используется в основном пенная флотация: смесь воды и уголного шлама - пульпа, перемешивается и поступает во флотационную машину, где происходит флотация.

Возникающий слой пенного продукта стойкий и наполнен частицами угля. Эта пена называется минерализованной, убирается специальным устройством - пеноснимателем.

Реагенты, пригодные для флотации сульфидных минералов, обычно пригодны и для флотации угля, поскольку и уголь и сульфидные руды имеют сравнительно неокисленные поверхности и легче смачиваются маслом, чем водой. Обычно связанные с углем примеси ведут себя так же, как пустая порода руд в том, что они легче смачиваются водой, чем маслом.

Устройства, в которых проходит флотация, называются флотационными машинами. Классиикация по споcобу перемешивaния пyльпы и создaния в ней пузырьков воздуха: механические, пневматические, эрлифтные и эжекторные.

Во флотационных машинах механического типа воздух засасывается вследствие его эжекции из атмосферы движущимися потоками пульпы, кинетическую энергию которым сообщает вращающийся импеллер. Диспергирование воздуха в таких машинах осуществляется при совместном трубулентном течении пульпы и воздуха в межлопаточном пространстве вращающегося импеллера и при ударе о лопатки или стержни статора.

Пневмомеханические флотационные машины отличаются от механических только тем, что в них воздух подается принудительно. Для его диспергирования также применяют мешалки.

Эрлифтный способ флотации осуществляется путем аэрации пульпы и минерализации воздушных пузырьков в подъемной трубе эрлифта и выделения минерализованных пузырьков в виде пены в поле центробежных сил.

Флотационные машины механического и пневмомеханического типов представляют собой ванну прямоугольного, трапециевидного или U-образного сечения, разделенную перегородками на камеры, в каждой камере имеется вал с импеллером. Вал приходит во вращение от электрoдвигателя через клинoременную передачу или редуктор. В большинстве конструкций механических и пневмомеханических флотационных машин импеллеры устанавливают внутри статоров, роль которых заключается в повышении циркуляции пульпы и аэрирующей способности импеллеров, а также в уменьшении вращательного движения пульпы внутри камер.

Флотационные машины выпускаются камерного и корытного типов.

В камерных машинах перегородки изолируют камеры друг от друга. В корытных машинах, называемых прямоточными, перегородки имеют отверстия в нижней части для прохода пульпы в последующую камеру. Каждая камера в камерной машине имеет загрузочный и разгрузочный карманы. В прямоточной машине загрузочный карман имеет первая камера и разгрузочный - последняя камера. Всасывающие камеры имеют в надымпеллерной трубе (стакане) отверстия для присоединения патрубков для всасывания в камеру промпродуктов или пульпы из предшествующих камер в машинах камерного типа. Для регулировки уровня пульпы в машинах устанавливают шиберные устройства с приводами.

Крупногабаритные флотационные машины оснащают автоматическими системами для регулирования уровня пульпы. В качестве датчиков используют фотоэлементы, поплавки, ультразвуковые устройства, пневмодатчики и т. д. Для устранения заиливания камер крупным материалом в нижней части выпускных карманов имеются песковые отверстия, которые открываются и закрываются с помощью тяг с маховиками. Всплывающие в камерах минерализованные пузырьки образуют на поверхности пульпы слой пены, содержащий флотируемые минералы. Обычно пена удаляется из камер лопастными пеногонами. Иногда пена удаляется самотеком.

За последние годы разработано много новых флотационных машин и осуществлена модернизация старых конструкций. В новых и модернизированных конструкциях установлены более совершенные аэрирующие устройства, обладающие лучшей аэрирующей способностью, меньшей энергоемкостью и стоимостью, большей эксплуатационной надежностью благодаря применению современных износостойких материалов. Вследствие увеличения вместимости флотационных камер (до 40-70м3) значительно повысилась единичная производительность флотационных машин.

На рисунках 1.1-1.7 представлены флотомашины различных конструкций разных стран

Рисунок 1.1 - Флотомашина ФМ-4:

1 - аэратор; 2 - привод; 3 - регулятор уровня пульпы; 4 - скребковый пеногон; 5 - корпус; 6 - клиновидный ремень; 7 - кожух привода; 8 - привод пеногона; 9 - пластинчатая цепь; 10 - труба для подачи пульпы; 11 - импеллер; 12 - статор; 13 - загрузочная камера; 14 - вал



Рисунок 1.2 - Флотационная машина «Механобр»:

а) машина; б) импеллерный блок; 1 - камера; 2 - импеллер; 3 - статор; 4 - радиальные успокоители; 5 - шпицкастен; 6 - пеносниматель; 7 - надымпеллерная труба с отверстием; 8 - труба для воздуха; 9 - устройство для аварийной разгрузки

Рисунок 1.3 - Флотационная машина «Сала» (Швеция):

а) - машина; б) импеллер; 1 - камера; 2 - вал; 3 - обсадная труба; 4 - статор; 5 - импеллер

Рисунок 1.4 - Флотационная машина «Ведаг»:

1 - камера; 2 - вал; 3 - обсадная труба; 4 - импеллер; 5 - статор

Рисунок 1.5 - Флотационная машина «Денвер Суб-А» (США):

а) - машина; б) - импеллер; в) - статор; 1 - импеллер; 2 - статор; 3 - обсадная труба; 4 - карман; 5 - шибер для регулирования уровня пульпы; 6 - циркуляционное отверстие для подачи пульпы на импеллер; 7 - отверстие для удаления крупнозернистого материала; 8 - лопатки импеллера; 9 - диск импеллера; 10 - лопатки статора

Рисунок 1.6 - Флотационная машина «Бут» (США):

а) машина; б) блок аэратора; 1 - пропеллерная мешалка; 2 - статор; 8 - камера; 4 - обсадная труба; 5 - вал

Рисунок 1.7 - Флотационная машина «Вемко» (США):

1 - циркуляционная труба; 2 - импеллер; 3 - статор; 4 - успокоительная решетка; 5 - опорная труба; 6 - воздухоподводящая труба; 7 - регулировочное кольцо; 8 - ложное днище

На рисунке 1.8 представлен план нижней части камеры флотомашины

Рисунок 1.8 - План нижней части камеры машины Гиггрококс ХГИ-57:

1 - импеллер; 2 - статор; 3 - лопатки криволинейной формы; 4 - отверстия прямоугольной формы; 5 - межкамерные перегородки

Механические флотационные машины нашли широкое применение в операциях флотации руд цветных металлов, неметаллических полезных ископаемых и углей.

Главные особенности, которыми должны отличаться специальные машины для флотации угольной мелочи, основываются на принципах:

1. Флотационные машины механического типа для флотации углей должны иметъ относительно небольшую глубину. Это положение находится в известном противоречии с необходимостыо создания достаточно спокойной зоны пеноотстаивания; собственно говоря, согласовывая эти требования, можно найти оптимальную глубину машины.

В литературе имеются по этому поводу самые противоречивые указания. В частности упоминается, что в Голландии при флотации угля успешно работают машины типа «Клейнбентинк», имеющие диаметр 3м и высоту всего 0,8 м, обладающие емкостью 3м3. Плотность пульпы - 15% твердого. Кроме того, указывается, что в Западной Германии при флотации углей глубина машин механического типа (марки МС) была увеличена с 1 до 2м. Этим достигнуто увеличение размеров пузырьков воздуха и улучшение флотации более крупных (до 1мм) частиц угля. Последнее обстоятельство может объясняться иначе, а именно - снижением интенсивности перемешивания пульпы в более глубоких камерах, а также увеличением в этом случае выделения воздуха из раствора.

2. Аэрация пульпы у машин для флотации углей должна быть максимальной. В этом случае: а) получается достаточная площадь поверхности пузырьков, необходимая для подъема в пену большого числа частиц угля, б) создаются лучшие условия для флокулярной флотации и в) улучшаются условия флотации крупных зерен. Желательно иметь возможность независимостей регулировки аэрации пульпы и интенсивности ее перемешивания. В частности представляется необходимым применение подачи добавочного воздуха в диспергированном виде.

Рекомендуется испытать введение воздуха в диспергированном виде в менее аэрированную (среднюю) зону объема машины.

Аэраторы могут быть изготовлены из фильтроткани, перфорированной резины и других материалов.

3. Значительное улучшение флотации углей может быть достигнуто при увеличении выделения воздуха из раствора, поскольку при этом улучшаются условия флокулярной флотации и флотации крупных зерен.

4. Зона всплывания минерализованных пузырьков и, особенно, зона отстаивания пенного слоя должны быть максимально спокойными.

5. Пена должна выдерживаться на поверхности камеры относительно недолго. При удалении пены необходимо свести к минимуму расстояние ее передвижения.

6. В случае многокамерных машин рекомендуется избегать слишком большого количества последовательно соединенных камер, занятых под одну операцию флотации.

7. Очевидная целесообразность фракционной загрузки реагентов при флотации углей определяет необходимость применения в большинстве случаев машин камерного (а не корытного) типа.

8. Желательно иметь в зоне всплывания пузырьков спокойные восходящие потоки пульпы, чем облегчается перевод в пену крупных угольных частиц, аэрофлокул и сильно минерализованных пузырьков.

Перечисленные общие положения могут иметь, естественно, самое разнообразное конструктивное воплощение.

Так, например, при конструировании машин механического типа следует применять наиболее производительные аэраторы, создавать благоприятные условия для резкого снижения давления в пульпе.

Создание спокойной зоны отстаивания пены может достигаться не только установлением наиболее выгодной конфигурации камеры, но и изменением принятых конструкций успокоительных решеток (последние пока весьма недостаточно снижают турбулентность потоков пульпы выше зоны аэратора).

В настоящее время на ОАО «Северсталь» применяются флотомашины типа ХГИ-57 и МФУ-63. Работа машин ХГИ-57 недостаточно эффективна, МФУ-63 являются более современными и производительными. Вот их основные преимущества: их пеносниматели позволяют быстрее удалять пенный продукт в приемные желоба, то есть эффективность обогащения у них выше; тип привода пеноснимателей надежнее, проще и дешевле в обслуживании.

Изменение конструкции приводов пеноснимателей и конструкции самих пеноснимателей машин ХГИ-57 на конструкцию машины МФУ-63 позволит повысить эффективность обогащения, уменьшить время ремонта и обслуживания, упростит само обслуживание.

Далее на рисунках 1.9 и 1.10 показаны привода вышеупомянутых машин

Рисунок 1.9 - Привод пеноснимателей (ХГИ-57), вид сбоку:

1 - электродвигатель; 2 - редуктор червячный с двумя выходными валами; 3 - звездочка ведущая; 4 - звездочка ведомая; 5 - звездочка натяжная; 6 - желоб для концентрата

Машина ХГИ-57 состоит из 6 камер, на каждые 3 камеры работает один привод пеноснимателей, который состоит из червячного редуктора с двумя выходными валами и двух одинаковых цепных передач; каждая из них передает вращение двум рядам валов, снабженных лопастями, непосредственно снимающими пенный продукт в приемные желоба.

Машина МФУ-63 имеет столько же камер, и принципиальная схема работы идентична описанной выше машине. У нее 4 привода пеноснимателей, каждый из которых обслуживает 1/4 машины: червячный редуктор с одним выходным валом, цепная передача с передаточным отношением 1 и два ряда валов с лопастями.

Рисунок 1.10 - Привод пеноснимателей (МФУ-2-63), вид сбоку:

1 - электродвигатель; 2 - редуктор червячный с одним выходным валом; 3 и 4 - звездочки; 5 - желоб для концентрата

Скорость удаления пены при механическом пеносъеме зависит от частоты вращения и числа лопастей (гребков) пеноснимателя. Известно много конструкций гребков для удаления пены из флотационных камер. Чаще всего применяют гребки (рисунок 1.11, а), которые сгребают пену в желоб с поверхности камеры, находящейся близ желоба. Пена с более отдаленных участков поверхности самотеком перемещается к освободившемуся месту. В этом случае гребки перемещают пену порциями и на небольшое расстояние. В основном пена передвигается сама. Скорость удаления пены может изменяться с повышением частоты вращения вала гребков и их числа на валу. При большом объеме пены (в частности, при флотации каменных углей) устанавливают два параллельных ряда гребков (рисунок 1.11, б). В конструкции гребков, показанной на рисунке 1.11, в, лопасти гребков расположены вертикально, чем устраняется давление гребков на пену при погружении в нее и вычерпывании пены - при выходе. Для увеличения поверхности объема пены применяют гребки, установленные на цепях или канатах (рисунок 1.11, г) или передвигаемые системой рычагов (рисунок 1.11, д). При очень больших объемах пены применяют двустороннюю её разгрузку.

Рисунок 1.11 - Типы конструкций лопастей пеноснимателей

На рассматриваемых флотомашинах установлены пеносниматели, подобные показанным на рисунке 1.11, в. Внешний ряд пеноснимателей на машине ХГИ имеет двухлопастные гребки. Предлагается изменить двухлопастные гребки на трехлопастные, как на машине типа МФУ, и увеличить частоту вращения валов - это позволит увеличить выход годного, то есть повысить эффективность обогащения.

Повысив частоту вращения импеллера, можно добиться небольшого улучшения аэрированности пульпы. Этого можно достичь за счет изменения передаточного отношения клиноременной передачи блок-импеллера.

Почти из всех флотационных машин камерный продукт (хвосты флотации, очищенный раствор) разгружается посредством патрубка либо с помощью задвижки и сливного порога, где более сильный поток удерживается задвижкой (разгрузка Песковой фракции). Стабильный уровень пульпы и постоянная толщина пенного слоя необходимы для эффективной работы всех видов флотационных машин. Большинство флотационных машин, выпускаемых за рубежом, особенно крупногабаритные, оснащены автоматическими системами поддержания уровня пульпы.

Существующие системы в основном однотипны и различаются только конструкцией датчиков уровня пульпы и исполнительных механизмов, управляющих потоком пульпы. Любая система включает в себя датчик уровня пульпы, устройства преобразования сигнала датчика в управляющий сигнал и исполнительные механизмы, обеспечивающие поддержание заданного уровня.

На рисунке1.12 показана схема системы регулирования уровня пульпы «Автофлот» фирмы «Денвер»

Рисунок 1.12 - Система регулирования уровня пульпы «Автофлот» фирмы «Денвер»:

1 - датчик сопротивления, установленный на чане; 2 - подвод напряжения 120В; 3 - регулятор и вторичный фильтр; 4 - регулятор; 5 - исполнительный механизм; 5 - опора; 7 - сливная коробка; 8 - заменяемые резиновые гнезда клапанов; 9 - заменяемые гуммированные клапаны

Регулирование уровня пульпы на углеобогатительной фабрике №2 на обоих типах машин осуществляется визуально и вручную посредством шибера со штоком и штурвала. Предлагается изменить регулятор на гидравлический с датчиком, что значительно облегчит работу технологического персонала, наблюдающего за фронтом флотации, и позволит ему сосредоточить внимание на других процессах.

Итак, целью данного дипломного проекта, таким образом, является модернизация флотомашины ХГИ-57.

Требуется решить следующие задачи:

- раccчитать и cпроектировать привoд пенoснимателей;

- раccчитать и спрoектировать гидрoпривод регулятoра пyльпы;

- раccчитать и спрoектировать привoд импeллера;

- разрабoтать oбщий вид флотoмашины.

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Описание работы участка флотации

Участок флотации в углеобогатительном цехе коксохимического производства ОАО «Северсталь» размещен в главном корпусе на отметке +15,200. Компоновка оборудования флотационного отделения от его производительности и места расположения. Флотационные машины для удобства обслуживания установлены в 3 параллельных ряда на одном перекрытии с контактными чанами. На этом же перекрытии расположены баки для реагентов. Флотационный концентрат обезвоживается методом фильтрования на вакуум-фильтрах, которые расположены на перекрытии, находящемся ниже отметки установки флотомашин. Для увеличения производительности вакуум-фильтра и улучшения работы центробежных насосов, подающих флотоконцентрат на вакуум-фильтры, применяется установка для гашения пены (освобождение от воздушных пузырьков), например вакуумное пеногашение.

В цехе на участке флотации работает 14 флотационных машин. 6 из них - машины типа МФУ-2-63, остальные - ХГИ-57. На рисунке 2.1 показан план расположения флотомашин на участке.

Рисунок 2.1 - План расположения флотомашин на участке

Основными параметрами, определяющими эффективность флотационного процесса и требующими автоматического регулирования, являются: плотность и расход пульпы, расход реагентов.

Плотность флотационной пульпы регулируют разбавлением сгущенной пульпы водой.

Для регулировки расхода пульпы и реагентов можно использовать многие известные в технике расходомеры.

Разбавление пульпы до плотности, требуемой для флотации, осуществляют в контактных чанах.

Сложное влияние на флотацию углей оказывает реагентный режим: выбор реагентов, порядок их введения в пульпу, дозировка, устранение токсического действия на окружающую среду и др.

В зависимости от физико-химических свойств используемых реагентов (вспенивателей), конструкции импеллера, числа его оборотов меняется режим аэрации пульпы. Степень аэрации пульпы по объему в механических машинах обычно составляет около 25% и снижается по мере износа импеллера.

Таким образом, для обеспечения на флотационной установке переработки всего шлама, получаемого в процессе обогащения угля и наиболее полного извлечения горючего в концентрат с минимальными потерями в хвостах необходимо соблюдать следующие условия:

– тщательно подготовить исходный шлам для флотации (отбор крупных частиц >1мм на дуговом сите, смешение и усреднение в автоматизированном смесителе, контактирование в контактном чане);

– выбрать оптимальную схему флотации и плотности пульпы, что зависит от флотируемости исходного шлама и содержания в нем тонких и зольных частиц угля;

– выбрать наиболее эффективные флотореагенты и установить оптимальный реагентный режим;

– выполнить механические параметры флотации (оптимальная аэрированность пульпы, правильный и своевременный съем пенных продуктов).

Кроме того, некоторой интенсификации флотационного процесса можно достигнуть повышением температуры пульпы и реагентов, эмульгированием реагентов и орошением флотационной пены.

2.2 Расчет и проектирование привода пеноснимателя флотационной машины

Описание конструкции, назначения и принципа действия пеноснимателя. кинематическая схема привода

Пеносниматель служит для снятия пены, которая образуется на поверхности камеры флотомашины. Он снимает пену, обогащенную углем, в приемные желоба, которые расположены по бокам флотационной машины.

Пеносниматель состоит из электродвигателя 1, вал которого соединен с валом червячного редуктора 2, передающего движение на валы пеноснимателя, посредством муфты МУВП 3. Редуктор - одноступенчатый, передаточное отношение - 50. Синхронизированное вращение валов 6, 7 обеспечивает цепная передача 5 с передаточным отношением - 1. Валы приводят во вращение лопасти 8, подвешенные на коромыслах 9. На рисунке 2.2 показана кинематическая схема пеноснимателя.

Рисунок 2.2 - Кинематическая схема пеноснимателя:

1 - электродвигатель; 2 - редуктор червячный; 3 - муфта МУВП; 4 - подшипник качения; 5 - передача цепная; 6 - вал; 7 - вал; 8 - лопасть пеноснимателя; 9 - коромысло пеноснимателя

Энергокинематический расчет привода пеноснимателя

Выбор двигателя. Определение передаточных отношений передачи. Исходные данные представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Исходные данные

Скорость вращения коромысла пеноснимателя	Vпр= 0,29 м/с
Диаметр окружностей, описываемых коромыслами пеноснимателя	d=0,4м
Мощность на валу исполнительного механизма	Pим=0,5кВт

Скорость вращения коромысла пеноснимателя (2.1):

,об/мин,

где nр - частота вращения коромысла пеноснимателя, об/мин ;

d - диаметр окружности, описываемой коромыслом пеноснимателя, 400 мм; р - число пи, 3,14.

Выразим частоту вращения коромысла пеноснимателя (2.2):

, об/мин,

Потребная мощность приводного электродвигателя (2.3):

,кВТ

где Рим - мощность на валу исполнительного механизма, 0,5 кВт;

,

где зм - КПД соединительной муфты, - 0,985,

зц - КПД цепной передачи, - 0,97,

зр - КПД червячного редуктора, - 0,75,

зпк - КПД одной пары подшипников, - 0,99,

Исходя из потребной мощности, частоты вращения валов пеноснимателя выбираем электродвигатель переменного тока. Двигатель асинхронный, рассчитан на напряжение 220 В. Расчетные данные электродвигателя представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Расчётные данные электродвигателя

Наименование электродвигателя	4А90LА8У3
Мощность электродвигателя	N=0,75кВт
Частота вращения электродвигателя	n=750 об/мин(синхр.) n=700 об/мин(асинхр.)
Напряжение	U=220В
	ПВ 75%

Угловая скорость вала электродвигателя (2.5):

, об/мин

где n - частота вращения электродвигателя, об/мин,



Выбираем передаточное число редуктора (2.6):

,

Принимаем передаточное число редуктора U=50 в соответствии с ГОСТ 2144-76.

Так как частота вращения первого и второго вала пеноснимателя должна быть равной, то принимаем передаточное число цепной передачи U=1.

Кинематический расчет привода.

Частота вращения на валах (2.7):

, об/мин,

где n1 - частота вращения электродвигателя, 700 об/мин,

Так как передаточное отношение цепной передачи равняется 1, то частоты вращения на валах равны:



Угловые скорости на валах (2.8):

, с-1,

где щ1 - угловая скорость электродвигателя, щ1= щэл= 73,27 с-1,

Так как передаточное отношение на втором редуктора равняется 1, то угловые скорости на валах равны:

Нагрузки на валах привода пеноснимателя (2.9 - 2.12):

, кВт

, кВт

, кВт

, кВт

Крутящие моменты на валах (2.13 - 2.16):

, Нм,

, Нм,

, Нм,

, Нм,

Выбор редуктора.

Выбираем редуктор червячный.

Так как передаточное число редуктора должно быть 50, то редуктор выбираем одноступенчатый.

Выбираем червячный редуктор Ч-100-50-52-1-К-У3 со следующими параметрами: передаточное число iр = 50, Мт= 300ч415 Нм.

Расчет цепной передачи.

Исходные данные для расчета: в приводе роликовая цепь передает вращение второму ряду валов пеноснимателя. Крутящий момент на валу первого ряда 353,06 Нм; передаточное число u = 1; межосевое расстояние а=545мм; расположение цепи - горизонтальное; смазывание - периодическое; регулирование цепи также периодическое.

Расчет начинаем с выбора числа зубьев ведущей звездочки (2.17):

;

Принимаем число зубьев z1 = 27.

Число зубьев ведомой звездочки z2 = z1 =27, так как передаточное число равно 1.

Определяем шаг цепи t (2.18):

, мм,

где Т3 - вращающий момент на валу, Т3 = 353,06 Нм;

[у] = 40 МПа ;

mр = 1;

Кэ - коэффициент, учитывающий конкретные условия монтажа и эксплуатации цепной передачи.

Принимаем ближайшее стандартное значение t=25,4 мм.

Определяем скорость цепи х (2.20):

, об/мин,

где n3 - частота вращения вала ведущей звездочки, n3 =14 об/мин.

Проверяем расчетное давление по формуле (2.21):

, МПа,

Условие у ? [у] выполнено.

Подбираем цепь приводную роликовую однорядную нормальной серии Цепь ПР 25,4 - 60 ГОСТ 13568-75; t = 25,4 мм; разрушающая нагрузка FВ=60 кН; масса 1 м цепи m=2,6 кг; расстояние между внутренними пластинами b3=15,88 мм; диаметр валика d = 7,95 мм; диаметр ролика d1 = 15,88 мм; ширина внутренних пластин h = 24,2 мм.

Определяем геометрические параметры передачи: межосевое расстояние (принимаем конструктивно) а = 21,46•t = 21,46•25,4 = 545 мм.

Число звеньев цепи (2.22 - 2.26):

,



,

Расчетная длина цепи (2.27):

, мм,

Проверяем цепь по числу ударов (2.28):

, с-1,

Допускаемое значение [щ] = (а/2)/t = 272,5/25,4 = 10,7 с-1; условие щ?[щ] выполнено.

Коэффициент запаса прочности цепи (2.29):

,

где FР - разрушающая нагрузка цепи, FР = 60•103 Н;

Ft - окружное усилие;

FЦ - нагрузка от центробежных сил;

Ff - сила от провисания цепи;



Диаметр делительной окружности dд (2.31):

,

,

Так как [s] = 7,3, то , следовательно, s ? [s]. Условие выполнено.

Предварительное натяжение цепи, Н (2.34):

, Н,

где Kf = 6 коэффициент провисания для горизонтальных передач;

m= 2,6 кг;

а = 545 мм = 0,545 м.

Следовательно,

Сила давления цепи на вал, Н (2.35):

, Н,

где kв = 1,15 - коэффициент положения передачи, следовательно:

Конструкция и размеры звездочек.

Диаметр наружной окружности звездочек Dе (2.36):

, мм,

Диаметр окружности впадин Di , мм (2.37):

мм,

где r - радиус впадин, r =8,03мм,

Ширина зуба звездочки, мм:

, мм,

где BВН =15,88 мм,

Радиус закругления зуба r3 , мм (2.38):

мм

Радиус у обода r4 =1,6 мм.

Расстояние от вершины зуба до линии центра дуг закруглений H, мм (2.39):

мм,

Толщина диска, мм:

мм,

где А=29,29 мм;

Диаметр обода, мм (2.41):

мм,

Внутренний диаметр ступицы, мм:

d = 45 мм.

Наружный диаметр ступицы dст = 1,55d = 1,55·45=70 мм.

Длина ступицы lст = (0,8…1,5)·dст = 84 мм.

Ориентировочный расчет и конструирование приводного вала

Для изготовления приводного вала выбираем сталь 40Х, улучшение, твердость 269…302 НВ.

Средняя твердость:

Предел прочности (2.42):

Предел текучести (2.43):

Предел выносливости (2.44):



Определение диаметра концевого участка вала из условия прочности на кручение (2.45):

, мм,

Выбираем диаметр концевого участка вала согласно ГОСТ 6636-69: d = 45мм.

Диаметры остальных участков вала принимаем конструктивно, учитывая технологию сборки: dп = 50мм; Вал приводной показан на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 ? Вал приводной

Предварительный выбор подшипников и корпусов подшипниковых узлов приводного вала.

Данное оборудование работает в средних - легких условиях, поэтому мы выбираем шариковый радиальный однорядный подшипник серии ширин 0, средней серии: По ГОСТ 8338-75

Для всех валов пеноснимателя устанавливаются подшипники 310.

Количество валов, на которых установлены подшипники - 6.

Количество подшипников составляет -12 штук.

Основные характеристики подшипника 310: d=50 мм; D=110 мм; B=27 мм; r=3 мм; С=61800 Н; С0=36000 Н; m=1,08 кг; nпред=6300 об/мин.

Схема подшипника изображена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Схема подшипника

Манжетные уплотнения в корпусах подшипников: ГОСТ 8752-79 1-50х70-3.

Силовой расчет приводного вала рабочей машины показан на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Силовой расчет приводного вала рабочей машины

Fоп = 3885 Н

FM - консольная сила, действующая со стороны муфты, Н.



Горизонтальная плоскость.

Определяем опорные реакции, Н:

,

,

Проверка:

;

2300+3885-6427-2058+2300=0.

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси OY, Нм:

,

,

,

,



Крутящий момент на приводном валу, Мк = Т4=338,78 Нм.

Определяем суммарные реакции, Н:

,

Суммарные изгибающие моменты, Нм:

,

,

Проверка подшипников на долговечность.

Проверке подлежит радиальный однорядный шариковый подшипник №310:

d=50 мм; D=110 мм; B=27 мм; r=3 мм; Сr=61800 Н; С0r=36000 Н; m=1,08 кг; nпред=6300 об/мин.

Эквивалентная нагрузка, Н (2.46):

где R=RA = 6427 H.

В соответствии с условиями работы подшипников принимаем рабочие коэффициенты:

Кк=1,0 - вращается внутреннее кольцо;

Кб=1,5 - коэффициент безопасности, если возможны кратковременные нагрузки до 150 %;

Кт= 1,0 - температурный коэффициент при рабочей температуре ? 100єС;

В конструкции отсутствует осевая нагрузка, значит Ra=0.

Где х = 0,56 - коэффициент радиальной нагрузки для радиальных шариковых подшипников.

Следовательно,

Определяем расчетную долговечность подшипников (2.47):

Lh=, ч,

Lh=

Обычно в различных приводах желаемая долговечность составляет до 36000 час, поэтому полученное значение можно считать достаточным.

Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений.

Геометрические размеры шпонок выбираем в зависимости от диаметра вала и затем проверяем по условию прочности на смятие. Проверке подлежат шпоночные соединения звездочки с приводным валом, и соединение полумуфт с приводным валом.

Для выходных ступеней вала диаметром d1 = 45 мм, на которые насаживаются полумуфты, выбираем призматические шпонки 14х9х80 ГОСТ 23360-78. Для ступеней вала диаметром d1 = 45 мм, на которые насаживаются звездочки, выбираем призматические шпонки 14х9х50 ГОСТ 23360-78.

Условие прочности на смятие (2.48):

,

где [у]см = 190Н/мм2 - допустимое напряжение смятия.

,

Условие прочности выполняется.

Уточненный расчет вала.

Цель расчета - определение коэффициентов запаса прочности в наиболее опасном сечении вала и сравнение его с допускаемым коэффициентом запаса прочности. , где s - общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении вала.

[s] = 1,6…2,1 допускаемый коэффициент запаса прочности.

Опасными сечениями вала являются сечения у торцов подшипников, где концентраторами напряжений являются канавка с галтелью и посадка внутреннего кольца с натягом.

Нормальные напряжения в опасных сечениях вала изменяются по симметричному циклу и определяются, Н/мм2 (2.49):

, ,

где М - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении приводного вала, Н·м. Проверке подлежат 2, 3, и 4 сечения вала.

М2 = 281 Нм; М3 = 837 Нм; М3 = 357 Нм.

WНЕТТО - осевой момент сопротивления сечения вала, мм3.

,

WНЕТТО3= WНЕТТО4=,

Где d3 =d4 = 50 мм.

Нормальные напряжения в опасных сечениях вала, Н/мм2:

,

,

Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу и определяются (2.50):

, ,

где ТПР - вращающий момент на приводном валу, Нм;

WНЕТТО - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм3.

,

,

Делаем расчет наиболее нагруженного сечения - сечение 3.

Коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений в расчетном сечении вала определяется:

,

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала по нормальным и касательным напряжениям, Н/мм2:

- предел выносливости на изгиб.

Для стали 40Х = 410 МПа.

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

,

Расчетный коэффициент запаса прочности (2.51):

Условие прочности , где - допускаемый коэффициент запаса прочности. Так как 2,81 1,6 условие прочности выполняется. Прочность опасного сечения вала обеспечена.

Подбор муфт.

Для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП по ГОСТ 21425-93.

Техническая характеристика муфты: посадочный диаметр d = 32мм (по валу электродвигателя и вала редуктора); наружный диаметр D = 140мм; максимальный момент [Тmax] = 250Н·м; угловая скорость не более 315с-1; смещение радиальное - 0,3 мм, угловое - 1є. Тип муфты - I и II (с цилиндрическим посадочным отверстием на валу двигателя и коническим посадочным отверстием на валу редуктора).

Для соединения вала электродвигателя с приводным валом выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП по ГОСТ 21425-93.

Техническая характеристика муфты: посадочный диаметр d = 45мм (по валу электродвигателя и приводного вала); наружный диаметр D = 170мм; максимальный момент [Тmax] = 500Н·м; угловая скорость не более 315с-1; смещение радиальное - 0,3 мм, угловое - 1є. Тип муфты - I (с цилиндрическим посадочным отверстием).

2.3 Расчет и проектирование гидропривода регулятора пульпы

Расчет и выбор исполнительного гидравлического двигателя

Исходные данные для проектирования:

- гидравлический двигатель поступательного движения (гидравлический цилиндр);

- движение рабочего органа поступательное;

- максимальное осевое усилие 3000Н;

- наибольшая линейная скорость Vmax.=0,1м/с.

Находим максимальную скорость и максимальное осевое усилие:

V д max.= Vmax.=0,1м/с

R д max.= Rmax.=3000H

В качестве исполнительного гидравлического двигателя выбираем дифференциальный гидравлический цилиндр.

Диаметр поршня гидравлического цилиндра (2.52):

р1 = 4,2 МПа

Принимаем: р2 = 0,6 МПа;

,

- коэффициенты, для гидравлического цилиндра с односторонним штоком.

По справочнику выбираем стандартный гидравлический цилиндр, у которого диаметр поршня Dст.> D:

Dст = 32 мм

Диаметр штока (2.54):

По справочнику принимаем стандартное значение: dст = 25 мм.

Параметры гидравлического цилиндра по ГОСТ 6540-68:

Dст=32 мм, dст=25 мм, гидравлический цилиндр с односторонним штоком;

рном. =6,3 МПа.

Обoзначение исполнительного гидравлического двигателя:

гидравлический цилиндр ГOСТ 6540-68.

Составление принципиальной схемы гидравлического привода

Наносим на схему гидравлический цилиндр, затем на его гидравлической линии помещаем регулирующие и направляющие гидравлические аппараты. Объединяем сливную, дренажную и напорную линии отдельных участков схемы. После изображаем гидравлическую схему насоса (Н), размещение предохранительного клапана (КП), фильтра (Ф), дросселя (Д), обратного клапана (КО). Принципиальная схема приведена на рисунке 2.6.

Предусматриваем разгрузку насоса в положении «стоп». Это достигается выбором соответствующей схемы реверсивного распределителя.

Схема работы гидравлического привода.

Рисунок 2.6 ? Принципиальная схема

Выбор и расчет насосной установки

Для гидравлического цилиндра с односторонним штоком (2.55?2.56):

,

,

где QПmax, QОmax - максимальные расходы жидкости соответственно при подводе и отводе; F1ст, F2ст - эффективные площади гидравлического цилиндра в сливной и напорной полостях;

vДmaxП , vДmaxО - максимальные скорости при подводе и отводе;

vДmaxП=0,1 м/c (по условию);

vДmaxО=0,1 м/с (по условию).

, м2,

, м2,

, м2,

, м2.

Определяем максимальные расходы жидкости:

, л/мин,

, л/мин

Выбираем наибольшее значение.

Номинальная подача насоса должна превышать QП max:



Величина требуемого давления на выходе из насоса (2.59):

рн=р1 +Дрн ,

где Дрн - сумма потерь давления в линии, соединяющей насос с гидравлическим цилиндром.

Предварительный выбор насосной установки:

, МПа.

PH=6,3, МПа,

PHmax= 7, Мпа

Из справочника выбираем модель насосной установки и насоса (2.60):

где: 1 - высота гидравлического шкафа; Н = 1850 мм;

А - по способу охлаждения: с теплообменником и терморегулятором;

М - по расположению и количеству агрегатов: один агрегат за щитом;

Л - расположение насосного агрегата: левое;

УХЛ - климатическое исполнение;

Г12 - 21АМ/4А90L4 - в числителе - тип комплектующего насоса; в знаменателе - электрический двигатель;

12Г49 - 33 - номер насосного агрегата;

Подача насососа Qн: Qн = 5,4л/мин=0,9•10-4 м3/с;

Подача насоса данной установки удолетворяет условию:

5,4 > 4,82

Расчет и выбор гидравлической аппаратуры и трубопроводов

Выбор гидравлической аппаратуры делаем из справочника. Для направляющей аппаратуры выбираем распределители типа В, с меньшей металлоёмкостью и габаритами.

PP(схема 44) - рeверсивный рacпределитель;

Qном.=16 л/мин; Qmax.=30 л/мин; Рном=32 МПа

ВЕ6.44.31.В220 - 50 Н.Д. ГОСТ 24679 -81,

где: В - гидравлический распределитель золотниковый;

Е - управление электрогидравлическое;

6 - диаметр условного прохода, мм;

44 - исполнение по схеме 44;

31 - номер конструкции;

В220 - 50 - вид тока; В - переменный, 220В, 50Гц;

Н -кнопка для ручного переключения на электромагнитное;

Д - подвод кабеля сверху;

Ф - фильтр напорный ФГМ32 ГОСТ 16026-80

Qном.=10л/мин; Qmax.=32 л/мин; Рном=20 МПа

32 - диаметр условного прохода Dу, мм;

80 - номинальная тонкость фильтрации, мкм;

КП - предохранительный клапан непрямого действия;

Qном.=40л/мин; Qmax. = 56 л/мин; Рном. = 7 МПа

10-11-10-1 ТУ2 - 053 - 1748 - 85,

где: 10 - диаметр условного прохода, мм;

10 - исполнение по номинальному давлению настройки;

1 - резьбовое с метрической резьбой;

11 - с ручным управлением;

КО - клапан обратный (встраиваемый);

Qном=16 л/мин; Рном.=32 МПа

МКОВ-16/3Ф2УХЛ4 ТУ2-053-1738-85;

Д - дроссель;

Внутренний диаметр трубопровода (2.61):

, мм,

где: Q - максимальный pacxод жидкocти в тpyбопpoводе,м3/с;

- рекомендуемая скорость течения жидкости в трубопроводе, м/с;

Максимально допускаемая толщина стенки трубопровода:

, мм

где: р - максимальное давление жидкости в трубопроводе;

- предел прочности на растяжение материала трубопровода:= 340, МПа;

КБ - коэффициент безопасности, принимаем КБ = (2…8)=2;

Производим расчёт для каждого участка трубопровода.

Напорная линия

Напорные трубы: участок 1-4-21; Q max.=5,4л/мин=0,9·10-4, м3/с;

, м.

Ближайшее большее стандартное значение:

Dуст=6,8, мм,

, мм.

Для этого участка выбираем трубы стальные бесшовные: 80,6 ГОСТ 8734 -75

Соединение с развальцовкой: 2-8-К1/4” ОСТ 2 Г 93-4-78,

где: 2 - конструктивное исполнение на давление до 16 МПа;

8 - наружный диаметр трубы dн, мм;

К1/4”-резьба коническая.

Напорные трубы: участок 4-5; Q max=4,82 л/мин=0,8·10-4 , м3/с;

, м.

Ближайшее большее стандартное значение:

Dуст=6,8, мм,

, мм.

Для этого участка выбираем трубопроводы: 80,6 ГОСТ 8734-75.

Соединение с развальцовкой: 2-8-К1/4” ОСТ 2 Г93-4-78.

Напорно-сливные трубы: участок 10-11; Q max=1,88 л/мин=3,134*10 -4 м3/с;

Ближайшее большее стандартное значение:

Dуст=6, мм,

, мм.

Для этих участков выбираем трубопроводы: 80,6 ГОСТ 8734-75.

Соединение с развальцовкой: 2-8-К1/4” ОСТ 2 Г93-4-78.

Напорно-сливные трубы: 12-13;

Для сливной полости гидравлического цилиндра:

, л/мин,

, м.

Ближайшее большее стандартное значение:

Dуст=8, мм,

, мм.

Для этих участков выбираем трубопроводы: 100,6 ГОСТ 8734-75.

Соединение с развальцовкой: 2-10-К1/4” ОСТ 2 Г93-4-78.

Сливные трубы: участок 16-19; Q max=4,82 л/мин=8,04·10-5 , м3/с;

, м

Ближайшее большее стандартное значение:

Dуст=8,8, мм,

, мм.

Для этих участков выбираем трубопроводы: 100,6 ГОСТ 8734-75.

Соединение с развальцовкой: 2 - 10 - К1/4” ОСТ 2 Г93-4-78.

Сливные трубы: участок 22-23; Q max.=5,4л/мин=0,9·10-4 , м3/с;

, м.

Ближайшее большее стандартное значение:

Dуст=6, мм,

, мм.

Для этих участков выбираем трубопроводы: 80,6 ГОСТ 8734-75.

Соединение с развальцовкой: 2-8-К1/4” ОСТ 2 Г93-4-78.

Разработка конструкции гидравлического блока управления

В гидравлический блок управления входят аппараты:

- реверсивный распределитель РР (ВЕ6.44.31.В220 - 50 Н.Д. ГОСТ 24679 -81);

- обратный клапан КО (МКОВ-16/3Ф2УХЛ4 ТУ2-053-1738-85) встраиваемый.

На основе компоновки производится сборочный чертеж гидравлического блока управления. Учитывая сложность конструкции корпуса, отверстия пронумеровываются (обозначаются) и их размеры указываются в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Параметры отверстий корпуса гидравлического блока управления

N отверстия	Диаметр отверстий	резьба	Глубина сверления	Номера соединяемых отверстий
P	6	K ј'	17	Pр
A	6	K ј'	28	Aр
B	6	K ј'	27	Bр
T	6	K ј'	23	Tр
Pр	6	-	39	P
Aр	6	-	9	A
Bр	6	-	9	B
Tр	6	-	9	T

Определение потерь давления в аппаратах и трубопроводах

В аппаратах:

Потери давления р ГА:

,

где: рО - давление настройки или открывания аппарата;

А и В - коэффициенты аппроксимации экспериментальной зависимости потерь давления в аппарате от расхода жидкости через него;

Qмах-расход жидкости через аппарат на этом этапе цикла.

Величина рО для обратных клапанов выбирается в справочнике, а для редукционных, переливных и напорных клапанов находится при расчете насосной установки и гидравлического двигателя. Для фильтров, дросселей и распределителей, рО=0.

Коэффициенты А и В:

,

где: Q ном-номинальный расход аппарата;

рном-потери давления в аппарате при номинальном расходе.

Величина рном для стандартных гидравлических аппаратов определяется в справочнике.

Pacчет делаем для режима быстрого подвода.

Ф: Qном.=40л/мин=6,7·10-4 , м3/с,

, МПа·(с/м3),

, МПа·(с2/м6),

, МПа,

КО: Qном.=40 л/мин = 6,67·10-4 , м3/с,

, МПа·(с/м3),

, МПа·(с2/м6),

, МПа,

РР: Qном=16л/мин = 2,67·10-4 , м3/с,

, МПа·(с/м3),

, МПа·(с2/м6),

0,003922, МПа,

РР: Qном=16л/мин = 2,67·10-4 , м3/с,

, МПа·(с/м3),

, МПа·(с2/м6),

0,002548, МПа,

Д - дроссель: Qном.=10 л/мин=1,6710-4 , м3/с,

, МПа·(с/м3),

, МПа(с2/м6),

, МПа.

Потери давления сводим в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Потери давления в гидравлических аппаратах

Наименование и модель аппарата	Ро (МПа)	А (МПа·с/м3)	В (МПа·с2/м6)	Этап цикла	Qmax (м3/с)	Рг а (МПа)
Фильтр щелевой 10-80-1	0	5,22	7796,837	О	9•10-5	0,00029
Обратный клапан КО	0,15	75	112387,5	О	8,04•10-5	0,156756
Распределитель РР В6	0	37,5	140274,1	О	8,04•10-5	0,003922
Распределитель РР В6	0	37,5	140274,1	О	3,13•10-5	0,002548
Дроссель Д	0	748,5	4482053,856	О	3,13•10-5	0,027819

Напорная линия: РГА =0,161148 МПа.

Сливная линия: РГА =0,030367 МПа.

Сумма потерь в гидравлических аппаратах: РГА =0,191515 МПа.

Потери давления в трубопроводах.

Потери давления по длине.

Потери давления по длине обусловлены вязкостью жидкости при ее течении в трубопроводе. Разделяют два режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный, переход из одного режима в другой свершается при критическом числе Рейнольдса (Reкр).

Для каждого трубопровода находится Re (2.66).

Re=U·dст/

где, U - фактическая скорость движения жидкости в трубопроводе;

- кинематический коэффициент вязкости жидкости.

Затем сравниваем это число с Reкр:

если Re<Reкр, то режим течения ламинарный.

Reкр=2300 - для гладких круглых труб, для рукавов Reкр=1600.

Потери давления Ре на вязкое трение (2.67):

где с- плотность рабочей жидкости;

лi - коэффициент гидравлического трения на i-м участке;

ni - число участков.

Для гладких цилиндрических трубопроводов коэффициент лi определяется по формулам:

- при ламинарном режиме (2.68):

лi=64/Rei

- при турбулентном режиме (2.69):

лi=0,3164/(Rei )0,25,

где Rei - число Рейнольдса. на i-м участке.

Рacчет для peжима быстpoго пoдвода.

Участок 1-4:

F1-4=р(dст)2/4=р(0,006)2/4=2,8·10-5, м3,

U1-4=Q/f1-4=0,9·10-4/2,8·10-5=3,21, м/с,

Re1-4=U1-4·dст/г=3,21·0,006/19·10-6=1013,7.

Peжим тeчения ламинapный.

л1-4=64/Re1-3=64/1013,7=0,0631,

, Па.

Для остальных участков трубопровода производим аналогичный расчет. Результаты приводим в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Пoтери дaвления по длинe

Этап цикла	Линия	Qmax [м3/с]	Учас-ток	dст; [м]	fст; [м2]	U [м/с]	Rei	лi	Li [м]	Рi [МПа]	Ре [МПа]
Быстрый подвод	Н	0,9•10-4	1-4	0,0068	2,8•10-5	3,21	1013,7	0,0631	0,8	0,038246	РН=0,088513	РIУ=0,154931
	Н	0,8•10-4	4-5	0,0068	2,8•10-5	2,86	903,2	0,071	0,9	0,038253
	Н-С	8,04•10-5	12-13	0,0088	5,03•10-5	1,6	673,7	0,095	0,9	0,012014
	Н-С	3,134•10-5	10-11	0,0068	2,8•10-5	1,12	353,7	0,18	1,3	0,021498	РС=0,066418
	С	8,04•10-5	16-19	0,0088	5,03•10-5	1,6	673,7	0,095	0,5	0,006674

Местные потери давления.

Местные потери давления складываются из потерь в различных местных сопротивлениях и определяются по формуле (2.70):

,

где жj - коэффициент j-го местного сопротивления;

nм - число местных сопротивлений;

fстj - площадь внутреннего сечения трубопровода перед j-м сопротивлением.

Коэффициент жj находим по справочнику.

Делаем расчет для режима быстрого подвода. Участок 1-4:

- изгиб трубы R/do=6 ж=0.18;

- вход в емкость ж=2;

- вход в трубу R/do=0,12 ж=0,1;

ж1-4= 0,18+2+0,1=2,28,

, Па.

Для остальных участков трубопровода производим аналогичный расчет. Результаты приводим в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Местные потери давления

Этап цикла	Линия	Qmax [м3/с]	Учас-ток	fст , [м2]	Вид местного сопротивления	Кол-во	жi	Ужi	Рмj [МПа]	Рм, [МПа]
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Быстрый подвод	Н	0,9•10-4	1-4	2,8•10-5	вход в емкость	1	2	2,28	0,010364	РмН =0,013593	РМ =0,027229
					Вход в трубу	1	0,1
					Резкое рас-ширение 6,8мм/21,5мм	1	0,6
					Тройник 2-10 ОСТ2 Г93-24-78	1	0,3	0,66
	Н	0,8•10-4	4-5	2,8•10-5	резкое сужение 21,5мм/6,8мм	1	0,18	0,46	0,001800?
Этап цикла	Линия	Qmax [м3/с]	Учас-ток	fст , [м2]	Вид местного сопротивления	Кол-во	жi	Ужi	Рмj [МПа]	Рм, [МПа]
Быстрый подвод	Н-С	8,04•10-5	10-11	5,03•10-5	изгиб трубы	1	0,18	0,7	0,001429	РмС =0,013636	РМ =0,027229
	Н-С	3,134•10-5	12-13	2,8•10-5	Резкое расширение 6,8мм/8мм	1	0,6	2,0	0,003207
	С	8,04•10-5	16-19	5,03•10-5	расширение 8мм/8,8мм	1	0,6	2,28	0,008801

Результаты суммы потерь давления сводим в таблицу 2.7.

Таблица 2.7 - Сумма потерь давления

Линия	Этап цикла	Рга [МПа]	Рl [МПа]	Рм [МПа]	Р [МПа]
Н	БП	0,161148	0,088513	0,013593	0,263254
С	БП	0,030367	0,066418	0,013636	0,110421

По полученным данным производим расчет насосной установки по давлению: привод пеносниматель флотационный подшипник

2.4 Расчет и проектирование блок-импеллера

Описание и принцип работы блок-импеллера флотационной машины

Блок-импеллер флотационной машины - это специальное механическое устройство для осуществления аэрации суспензии. Он состоит из полого вала, верхняя часть которого проходит через корпус с двумя подшипниками. Вверху на валу закреплен шкив, через который при помощи клиноременной передачи от электродвигателя приводятся во вращение вал, а вместе с ним импеллер. При подаче суспензии (пульпы) и вращении импеллера через полый вал за счет центробежных сил и создания разрежения засасывается воздух, необходимый для аэрации. Вокруг импеллера к дну камеры флотомашины приварены лопасти статора, которые направляют суспензию так, чтобы вокруг импеллера не образовывались сильные вихревые потоки (статор гасит вихри). Блок-импеллер представляет собой единый узел, закрепленный на раме, и может быть при необходимости быстро заменен запасным, что упрощает проведение ремонта и уменьшает простой машины. При ударе воздуха о пластинки статора в мелких вихревых потоках суспензии происходит его диспергирование. Пузырьки воздуха, всплывая на поверхность, минерализуются частицами флотируемого материала. Минерализованная пена снимается пеноснимателями.

Аэрация суспензии - один из основных факторов, определяющих работу флотационных машин. Она должна обеспечивать оптимальную скорость всплывания достаточного количества пузырьков определенной крупности. При оптимальной аэрации суспензии достигаются наибольшая скорость флотации, высокие качественные показатели обогащения и, в некоторой степени, уменьшение расхода реагентов.