Модернизация флотомашины ХГИ-57 для обогащения угольного шлама

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ВВЕДЕНИЕ

пеносниматель флотомашина привод вал резец

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 рядовах 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 - 3000000тонн; 1968 год - 4318765тонн; 1969 год - 5161198тонн, 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 это процесс связанный с обогащением угольного шлама, основанным на избирательном прилипании частиц угля, находящихся в водной среде, к поверхности пузырьков воздуха. Минеральные частицы в свою очередь, не прилипают к пузырькам воздуха, обладая другими свойствами поверхности, чем частицы угля.

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 (Bradford) 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 флотации, где флотация обеспечивается устойчивым прикреплением газовых пузырьков к твердым частицам, которые таким образом становятся пловучими.[14]

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.[7]

Чтобы обогатить угольный шлам применяют пенную флотацию. Смешивают воду с угольным шламом. Получившуюся смесь называют пульпой. Далее она поступает во флотационную машину, где проводится процесс флотации. В процессе флотации, в пульпу поступает воздух в виде мельчайших пузырьков по диаметру не превышающих 1,5-2мм (0,3-0,5м3 на 1м3 пульпы) и флотационный реагент, который создает условия, при которых пузырьки воздуха в пульпе не подвергаются разрушению. Заранее подвергнутые обработке реагентом частички угля липнут к данным пузырькам и выводятся совместно с ними на плоскость пульпы.

Возникающие слои пенного продукта (слой по толщине доходит до 10-14см) достаточно устойчив и богат частицами угля. В его состав входит: вода (25-30%), воздух (55-65%) и уголь (5-20%). Такую пену, называют минерализованной, её снимают специальным механизмом - пеноснимателем.

Частички пород смачивающиеся водой не прилипают к пузырям воздуха и сразу опускаются на дно машины где постоянно удаляются. Разные угли смачиваются водой по-разному: блестящие - хуже, матовые - лучше. Поэтому угольные шламы, представляющие собой шихты, состоящие из разнообразных углей, лучше флотируются, если в них больше содержание блестящих углей. Подверженные окислению угли флотируются плохо, так как у них изменяются свойства поверхностей при взаимодействии с кислородом воздуха.

Свойства поверхностей частиц (их смачиваемость) можно искусственно менять внедрением в пульпу специализированных жидкостей, называемых флотационными реагентами, образующие на поверхностях частиц смачиваемые или иесмачиваемые молекулярные пленки. 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.

Флотационные машины это устройства, в которых исполняется процедура флотации. Флотационные машины из-за способа перемешивания пульпы и создания пузырей водуха разделяются на механические, пневматические, эрлифтные и эжекторные.[14]

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.

В пневмомеханических флотационных машинах воздух подается принудительно в отличии от механических. Для его диспергирования также применяют мешалки.

Воздушный метод флотации исполняется посредством аэрации пульпы и минерализации воздушных пузырей в подъемной трубе эрлифта и отделения минерализованных пузырей в виде пенки в поле центробежных сил.

Воздушный метод флотации содержит определенные минусы; наиболее значительный состоит в применении воздушной среды для перемещения пульпы между пеноотделителями.

Эжекторная флотационная машина не имеет этого минуса. Однако и в ней сложно сохранять стабильность процесса флотации и регулировать режим работы.

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. Валу передается вращение от электродвигателя посредством клиноременной передачи или редуктора. 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.[15]

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.[14]

На рисунках 1.1-1.8 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 - труба опоры; 6 - труба подвода воздуха; 7 - кольцо регулирования; 8 - ложное дно

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.[15]

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.

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

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

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

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

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

6. 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

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

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.[7]

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 показаные на рисунке 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 показаные на рисунке 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 показаные на рисунке 1.11, г) или передвигаемые системой рычагов показаные на рисунке 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.[15]

На рисунке 1.12. 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 данной выпускной квалификационной работы, таким образом, является модернизация флотомашины ХГИ-57.

Исходя из заданной цели, решим следующие задачи:

рассчитаем и спроектируем привод пеноснимателей;

рассчитаем и спроектируем гидропривод регулятора пульпы;

рассчитаем и спроектируем привод импеллера;

разработаем общий вид флотомашины.

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

Использование флотации угольных шламов дает возможность осуществить работу водно-шламового хозяйства углеобогатительного производства в закрытом цикле.

Если вся вода после ее обработки с сгустительно-осветлительных устройствах используются в оборотных для технологического процесса ,такой цикл называется закрытый.

При закрытом цикле из системы удаляется шлам, образовавшийся в процессе обогащения.

Цикл является закрытым и по воде, и по шламу если весь шлам флотируется, а в отстойник удаляются лишь высокозольные хвосты флотации.

В следствии перехода на закрытый цикл существенно повышается количество флотоконцентрата (влагоемкий продукт). Из-за этого производство должно иметь необходимую обезвоживающую технику, а также термосушильный отдел.

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. Различная плотность пульпы в большей степени оказывает влияние на качественные и количественные показатели флотационных машин. Один и тот же отрегулированный расход реагентов, увеличивающий наличие твердого вещества в пульпе приводит к потери угля в хвостах, а понижения количества твердого - к уменьшению производства машин, увеличению (удельного) расхода реагентов или увеличению зольности концентрата.[16]

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

2.2.1 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. Кинематическая схема показана на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Кинематическая схема пеноснимателя:

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

Пеносниматель состоит из электродвигателя, вал которого соединен с валом червячного редуктора, передающего движение на валы пеноснимателя, посредством муфты МУВП. Редуктор - одноступенчатый, передаточное отношение - 50. Синхронизированное вращение валов обеспечивает цепная передача с передаточным отношением - 1. Валы приводят во вращение лопасти, подвешенные на коромыслах.

2.2.2 Энергокинематический расчет привода пеноснимателя

Данные для расчёта привода приведены 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:

, м/с, (2.1)

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

d - диаметр окружности, которую описывает коромысло пеноснимателя, 400 мм;

р - число пи, 3,14;

Выразим частоту вращения коромысла пеноснимателя:

, об/мин, (2.2)

об/мин

Потребная мощность приводного электродвигателя:

, кВт, (2.3)

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

зо - единый коэфицент полезного действия привода;

, (2.4)

где зм - КПД муфты соединения, 0,985;

зц - КПД цепной передачи передачи, 0,97;

зр - КПД червячного редуктора, 0,75;

зпк - КПД одной пары подшипников, 0,99;

,

кВт

По полученному значению выбираем варианты электродвигателей с мощностью 0,75 кВт [1], но разными частотами вращения. Данные представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Варианты электродвигателей

Марка двигателя	Рдв, кВт	nдв, мин-1	КПД %
АИР 71 А2	0,75	3000	78,5
4А90LA83 УЗ	0,75	700	75
АИР 80 А4 Р3	0,75	1250	73
4A 71 В4 У3	0,75	1390	72

Исходя из потребной мощности, частоты вращения валов пеноснимателя выбираем электродвигатель переменного тока.[1] Двигатель асинхронный, рассчитан на напряжение 220 В. Данные представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Расчётные данные электродвигателя

Наименование электродвигателя	4А90LА8У3
Электродвигатель мощностью	N=0,75кВт
Частота вращения электродвигателя	n=7501/мин (синхр.) n=7001/мин (асинхр.)
Напряжение	U=220В

Угловая скорость вала электродвигателя:

, с-1, (2.5)

где n - частота вращения электродвигателя, об/мин

с-1

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.[9]

Кинематический расчет привода

Частота вращения на валах:

,об/мин, (2.7)

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

об/мин

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

об/мин (2.8)

Угловые скорости на валах:

, (2.9)

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

с-1

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

с-1

Нагрузки на валы приводов пеноснимателя:

, кВт,(2.10)

кВт

, кВт, (2.11)

кВт

, кВт(2.12)

кВт

, кВт (2.13)

кВт

Крутящие моменты на валах:

, НЧм,(2.14)

НЧм

, НЧм(2.15)

НЧм

, НЧм(2.16)

НЧм

, НЧм (2.17)

НЧм

Поскольку выходной вал электродвигателя и приводной вал рабочей машины лежат в разных плоскостях перпендикулярно друг другу, то выбираем редуктор червячный.

Так как передаточное число редуктора должно быть 50, то редуктор выбираем одноступенчатый.[1]

Выбираем червячный редуктор Ч-100-50-52-1-К-У3 со следующими параметрами: передаточное число iр = 50, Мт= 300ч415 Н?м. [1, таблица 5154]

2.2.3 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.

, (2.18)

Берем число зубьев z1 = 27.

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

Находим шаг цепи t:

, мм,(2.19)

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

[у] = 40, МПа ;

mр = 1;

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

Кэ =К1 •К2 •К3 •К4 •К5 , (2.20)

Кэ = 1•1•1•1,25•1,5 = 1,88

Принимаем ближайшее стандартное значение t=25,4мм.

Определяем скорость цепи х:

, м/с (2.21)

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

м/с

Проверяем расчетное давление по формуле:

, МПа (2.22)

МПа

Условие у ? [у] выполнено.

Подбираем цепь приводную роликовую однорядную нормальной серии Цепь ПР 25,4 - 60 ГОСТ 13568 - 75; t = 2,54 см; нагрузка разрушения FВ=60кН; масса одного метра цепи m = 2600г; расстояние между внутренними пластинами b3=15,88мм; диаметр валика d = 7,95мм; диаметр ролика d1 = 15,88мм; ширина внутренних пластин h = 24,2мм.[3]

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

Число звеньев цепи:

, мм, (2.23)

at = a/t , мм, (2.24)

zc = z1 + z2 , (2.25)

zc = 27 + 27 = 54

, (2.26)

мм(2.27)

Расчетная длина цепи:

, мм, (2.28)

мм

Проверяем цепь по числу ударов:

, с-1, (2.29)

с-1

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

Коэффициент запаса прочности цепи:

;(2.30)

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

Ft - окружное усилие;

FЦ - нагрузка от центробежных сил;

Ff - применяемая сила от провисания цепи;

, Н, (2.31)

Н

Диаметр делительной окружности dд :

, мм, (2.32)

мм

, Н, (2.33)

FЦ = 2 0,162 = 0,067 Н

, Н, (2.34)

Н

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

Предварительное натяжение цепи, Н:

, Н, (2.35)

где Kf = 6 коэффициент провисания для горизонтальных передач;

m = 2,6 кг;

а = 545 мм = 0,545 м;

Следовательно:

Н

Сила давления цепи на вал, Н:

, Н, (2.36)

где kв = 1,15 коэффициент положения передачи

Следовательно:

Н

Конструкция и размеры звездочек:

Размер диаметра наружной окружности звездочек Dе .

, мм, (2.37)

мм

Диаметр окружности впадин Di , мм:

Di = dд - 2·r , мм, (2.38)

где r - радиус впадин, r =8,03мм

Di = 218,8- 2·8,03 = 202,74 мм

Ширина зуба звездочки, мм:

, мм, (2.39)

где BВН =15,88мм

мм

Радиус закругления зуба r3 , мм:

r3 = 1,7·d1 , мм, (2.40)

r3 = 1,7·15,88 = 27 мм

Радиус у обода r4 =1,6мм.

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

H = 0,8 ·d1 , мм, (2.41)

H = 0,8·15,88 = 12,7мм

Толщина диска, мм:

С = m1 + 2 r4 , мм, (2.42)

мм

Диаметр обода, мм:

, мм, (2.43)

DС1 = 25,4 ctg6,7 - 1,3 24,2= 185,85 мм

Внутренний диаметр ступицы d = 45мм;

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

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

2.2.4 Ориентировочный расчет и конструирование приводного вала

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

Средняя твердость НВ1 = 0,5·(302+269)=285,5

Предел прочности

Предел текучести

Предел выносливости

Определение диаметра концевого участка вала из условия прочности на кручение:

, мм, (2.44)

мм

Выбираем диаметр концевого участка вала согласно ГОСТ 6636-69:

d = 45 мм

Диаметры остальных участков вала принимаем конструктивно, учитывая технологию сборки:

dп = 50 мм

dб = 55 мм

2.2.5 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 одинаковые подшипники 310. Схема родшипника представлена на рисунке 2.3.

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.

Манжетные уплотнения в корпусах подшипников:

ГОСТ 8752-79 1-50х70-3.

Рисунок 2.3- Схема подшипника

2.2.6 Силовой расчет приводного вала рабочей машины

Для определения опорных реакций строим эпюры указанные на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Расчетная схема

Fоп = 3885, Н; FM - консольная сила, действующая со стороны муфты, Н

FМ = 125 ?vT =2300 Н

Плоскость по горизонтали:

Расчитываем реакции в опорах, Н:

(2.45)

(2.46)

(2.47)

(2.48)

Проверка:

; (2.49)

2300+3885-6427-2058+2300=0

Построение эпюры изгибающих моментов относительно оси OY, Нм:

MY1 = 0 Нм

 Нм

Нм

Нм

Нм

Крутящий момент на приводном валу:

Мк = Т4=338,78 Нм

Определяем суммарные реакции, Н:

Н

Н

Суммарные изгибающие моменты, Нм:

.

2.2.7 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, 1/мин.

Эквивалентная нагрузка, Н:

RЕ = X · Kк · R · Kб · Kт , Н, (2.50)

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:

, Н, (2.51)

Определяем расчетную долговечность подшипников.

Lh=, час, (2.52)

Lh= час

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

2.2.8 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. [2]

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

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

Условие прочности на смятие:

; (2.53)

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

Условие прочности выполняется.

2.2.9 Уточненный расчет вала

Проверяющий расчет валов на прочность выполняется, принимая во внимание совокупное действие изгиба и кручения. Это вычисление отображает разные виды цикла напряжений изгиба, кручения, усталостные характеристики материала, размеры, форму и состояние поверхности валов. Цель расчета определить коэффициенты запаса прочности в опасном сечении вала и сравненить его с допускаемым коэффициентом запаса прочности.

где s - общий показатель коэффициента запаса прочности в опасном сечении вала;

[s] = 1,6…2,1 коэффициент допуска по запасу 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 меняются по симметричному циклу и находятся, Н/мм2:

, Н/мм2, (2.54)

где M- суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении приводного вала, Н·м.

Проверке подлежат 2, 3, и 4 сечения вала.

М2 = 280 Нм;

М3 = 838 Нм;

М3 = 358 Нм.

WНЕТТО - осевой момент сопротивления сечения вала, мм3.

, мм3, (2.55)

мм3

WНЕТТО3= WНЕТТО4=, мм3, (2.56)

WНЕТТО3= WНЕТТО4=мм3

где d3 =d4 = 50 мм.

Нормальные напряжения в опасных сечениях вала, Н/мм2:

Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу и определяются:

,Н/мм2, (2.57)

где ТПР - вращающий момент на приводном валу, Н·м;

WНЕТТО - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм3.

, мм3, (2.58)

мм3

Н/мм2

, мм3, (2.59)

мм3

Н/мм2

Последующие вычисления ведутся только для опасного сечения вала, которое называется расчетным. Наиболее нагруженным сечением является сечение 3.

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

, (2.60)

(2.61)

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

где - предел выносливости на изгиб.

Для стали 40Х = 410 МПа.

, МПа, (2.62)

МПа

, МПа (2.63)

МПа

Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

, (2.64)

Определим коэффициент запаса прочности для касательных напряжений:

, (2.65)

Вычислительный показатель запаса прочности:

(2.66)

Требование прочности , где - допускаемый коэффициент запаса прочности. Так как 2,81 1,6 требование прочности выполняется. Прочность опасного сечения вала обеспечена.[3]

2.2.10 Подборка муфт

Соединение вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора производим через упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП по ГОСТ 21525-93.[1, стр.252].

Муфта втулочно-пальцевая упругая 250-24-1-32-1 ГОСТ 21525-93.

Техническая характеристика муфты: посадочный диаметр d = 24 и 32 мм (по валу электродвигателя и вала редуктора); наружный диаметр D = 140 мм; максимальный момент [Тmax] = 250Н·м; угловая скорость не более 315 с-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).

Соединение вала электродвигателя с приводным валом производим через упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП по ГОСТ 21425-93.[4, стр.252].

Муфта втулочно-пальцевая упругая 500-45-1 ГОСТ 21425-93.

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

2.3 Расчет и проектирование гидропривода регулятора пульпы

2.3.1 Вычисление и подбор исполнительного гидродвигателя

Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя:

Для решения этой задачи нам нужны нагрузочные и скоростные параметры привода и кинематические схемы передаточного механизма между входным звеном гидродвигателя и рабочим механизмом установки.

Исходные данные для проектирования:

- поступательное движение гидродвигателя (гидроцилиндр);

- поступательное перемещение рабочего органа;

- max осевое усилие 3000Н;

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

- ход поршня 0,4 м.

В нашем случае совершается поступательное движение рабочего органа и выходного звена гидродвигателя.

На основе характеристик привода определяем максимальную скорость и наибольшее осевое усилие:

V д max.= Vmax.=0,1м/с;

R д max.= Rmax.=3000H;

Установление геометрических параметров и выбор гидродвигателя.

Исполнительным гидродвигателем выбираем дифференциальный гидроцилиндр. Основные параметры гидроцилиндра : диаметр штока, диаметр поршня и рабочее давление.

По формуле оределим диаметр поршня гидроцилиндра:

, мм, (2.67)

где: р1 - давление в напорной полости гидроцилиндра;

р2 - давление в сливной полости гидроцилиндра.

р1= 2/3 * Рн ; Рн = 6,3 МПа ; р1 = 2/3 * 6,3 = 4,2 МПа;

Принимаем: р2 = 0,5 МПа (противодавления 0,25 … 0,85 МПа).

- коэффициенты, с учетом данной конструкции ГЦ (с односторонним штоком).

По ГОСТ 6840-68 и ОСТ2 Г29 - 1 - 77 выбираем D = 50 мм ;

Тогда d = 0,707; D = 0,707 * 50 = 35 мм. Принимаем d = 32 мм.

По ТУ2 - 0221050.004-88 для ГЦ с односторонним штоком [1, таблица 3.7] выбираем ГЦП 50 * 32 * 400 ТУ2 - 0221050.004 - 88

2.3.2 Составление принципиальной схемы гидропривода

Начнем составлять принципиальную схемы гидропривода от гидроцилиндра, то есть нарисуем на схему гидроцилиндр, а затем на его гидролинии установим регулирующие и направляющие гидроаппараты в соответствии с циклограммой работы привода и способом регулирования скорости. Потом объединим сливную, напорную и дренажную линии отдельных участков схемы. Последней задачей нужно изобразить: гидросхемы насоса, разположение фильтра, предохранительного клапана, обратного клапана, дросселя.

Схема монтажа насосной установки окончательно определяется после подбора её модели. С помощью схемы реверсивного распределителя предусматривается разгрузка насоса в положении «стоп».

Рисунок 2.5 - Принципиальная схема

2.3.3 Расчет и выбор насосной установки

Выберем насосную установку отталкиваясь от необходимых расходов жидкости и давления в гидроприводе.

Гидроцилиндр с односторонним штоком:

, л/мин, (2.68)

, л/мин, (2.69)

где QПmax, QОmax - наибольшие затраты жидкости необходимые при подводе и отводе;

F1ст, F2ст - эффективные площади типового гидроцилиндра соответственно в напорных и сливных полостях;

vДmaxП , vДmaxО - наибольшие скорости соответственно при подводе и отводе;

vДmaxП=0,1 м/c (условие);

vДmaxО=0,1 м/с (условие).

, м2, (2.70)

м2

, м2, (2.71)

м2

Определим наибольшие расходы жидкости:

л/мин

л/мин

Максимальное из полученных значений Q max = 11,76 л/мин

Номинальная подача насоса обязана быть больше Q max:

Qн >.Q max;

Требуемое давление на выходе из насоса:

рн = р1 +Дрн , МПа, (2.72)

где Дрн - сумма потерь давления в линии, соединяющих гидроцилиндр с насосом.

Определить потери давления можно будет после разработки гидропривода, из-за этого предварительный выбор насосной установки производится, установив:

МПа

Из справочника [1] выбираем нерегулируемый насос Г12 - 24АМ с Qн = 50,8 л/мин > Qmax = 11.76 л/мин .

Модификация насоса и насосной установки:

;

где: 1 - расположение гидрошкафа в высоту; Н = 1850 мм;

А - выполнение согласно методу охлаждения: с терморегулятором и теплообменником;

М - выполнение по расположению и количеству агрегатов: 1 агрегат за щитом;

Л - распoложение насоса: левое;

УХЛ - климатическое исполнение;

Г12 - 24АМ/4А90L4 - в числителе - тип насоса; в знаменателе - электродвигатель;

12Г49 - 33 - № насосного агрегата.

2.3.4 Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

Выбор гидроаппаратуры стыкового монтажа:

По справочнику [1] произведем выбор аппаратуры. Выбор направляющей аппаратуры начнем с предпочтения распределителям типа В, отличающихся меньшими размерами и металлоемкостью.

1) реверсивный распределитель ВЕ6.44.31.В220 - 50 Н.Д. ГОСТ 24689 -81, [1, таблица 4.1]

2)

Qном.=12,5 л/мин; Qmax.=30 л/мин;

где: В -золотниковый гидрораспределитель;

Е - электрогидравлическое управление;

6 - размер условного прохода, мм;

44 - выполнение по схеме 44 [1];

31 - № конструкции;

Пужинный возврат;

В220 - 50 - параметры тока;

В - переменный, напряжением 220В, частотой 50Гц;

Н -кнопка ручного переключения на электромагнитное;

Д - расположение кабеля сверху;

2) Фильтр щелевой : 32 - 80 - 1К - КВ ГОСТ 21329 - 75 [1, таблица 8.8]

где 32 - номинальная пропускная способность Qном = 32 /мин;

80 - номинальная тонкость фильтрации, мкм;

1 - исполнение конструкции;

К - резьба коническая - К ѕ?;

КВ - климатическое исполнение (ГОСТ 15150 - 69 );

3) предохранительный клапан непрямого действия: 10-11-10-11 ТУ2 - 053 - 1748 - 85;

где: 10 - условный проход, мм;

10 - исполнение по номинальному давлению настройки;

1 - выполнение по соединению: резьбовое с метрической резьбой;

11 - ручное управлением;

4) клапан обратный (стыкового монтажа ): 1МКО 10/20 ТУ2-053-1841-87;

[1, таблица 4.11]

Qном=40 л/мин; Рном.=20 Мпа; Qmax=100 л/мин; Рmax.=22 Мпа; dy = 10 мм

5) дроссель: ПГ77-14 ТУ27-20-2205-78 [1, таблица 5.14] ,

Qmax.=80 1/мин; Рном=20 Мпа; dy = 10 мм; pн = 0,25 МПа

Выбор турбопроводов:

В качестве турпопроводов принимаем стальные бесшовные холоднодеформируемые трубы по ГОСТ 8734 - 75 , соединенные с развильцовкой.

Определим по формуле внутренний диаметр трубопровода :

, мм, (2.73)

где: Q - наибольший расход жидкости в трубопроводе, м3/с;

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

для напорных линий - 3,2, м/с;

для сливных линий - 2, м/с ;

Минимально возможная толщина трубопроводной стенки:

, мм, (2.74)

где: р - наибольшее давление жидкости в трубопроводе МПа;

- прочностный предел на растяжение для материала трубопровода:= 340 МПа (сталь 20);

КБ - коэффициент безопасности (1…7);

Разбьем трупопроводы на участки и произведем расчёт для каждого участка.

Сливная линия (24)-(25):

мм

мм

Выбираем трубу 28*1,5 ГОСТ 8734-75;

dст = 28-2*1,5 = 25 > 20,4 мм

> 1,05 мм

Выбираем трубу 22 * 1,0 ГОСТ 8734 - 75 [1, таблица 8.29] (соединение с развильцовкой типа Г93)

Проверяем условие dст ? dрасп = 18,4 мм

dст = 22 - 2*1 = 20; 20>18.4 мм

Проверяем условие дст ? драсп=0,95 мм

д = (7*20) / (2 * 340)/ 5 = 0,93 мм > 0,95 мм

Для напорно - сливных линий (10)-(11);

мм

мм

dн= 8,6 +2*0,44 = 9,48 мм

Выбираем трубу 10*0,6 ГОСТ 8734 - 75 соединение с развальцовкой типа Г93

Проверка условия: dст ? dрасп = 8,6 мм

dст = 10 - 2*0,6 = 8,8 мм > 8,6 мм

Проверка условия: дст ? драсп=0,44 мм

д = (7*8,8) / (2 * 340)/ 5 = 0,45 мм > 0,44 мм

Для остальных гидролиний расчет произведем аналогично.

В итоге при выборе трубопроводов [5] имеем с учетом унификации и того что при расчете выбран средний коэффициент безопасности К = 5 (2 … 8), следующие типы размеров труб стальных с соединением с развальцовкой типа Г93:

- Напорные линии : 22*10 ОСТ 2 Г93 - 4 - 78

В 20 ГОСТ 8733 - 78

- Напорно- сливные: 14*1 ГОСТ 2 Г93 - 4 - 78

В20 ГОСТ 8733 - 78

- Сливные линии: 12*06 ОСТ2 Г93 - 4 - 78

В20 ГОСТ 8733 - 78

2.3.5 Разработка конструкции гидроблока управления

Гидроблок управления содержит следующие аппараты:

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

- клапан обратный КО (1МКО 10/20 ТУ2 - 053 - 1841 - 87

ТУ2-053-1738-85) встраиваемое исполнение,

- дроссель : ПГ 78 - 14 ТУ 27 - 20 - 2205 - 78 .

Данные устройства распологаются на специальном корпусе, конструкцию которого нужно разработать. Аппараты крепятся к корпусу с помощью стандартизированных крепёжных деталей (винтов). При разработке проекта корпуса гидроблока управления необходимо обеспечить простоту, компактность и технологичность конструкции, обеспечить удобность сборочных моментов. Нужно предусмотреть способ закрепления его на оборудование. [4]

На основе компоновочного эскиза выполняется сборочный чертеж гидроблока управления, на котором проставляются габаритные, присоединительные и установочные размеры. На основе сборочного чертежа выполняют рабочий чертеж корпуса. Нужно учесть сложность конструкции корпуса, поэтому отверстия обозначаются и их параметры заносятся в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - габариты отверстий корпуса гидроблока управления

N отверстия	Диаметр отверстий	Резьба	Глубина сверления	Номера соединяемых отверстий
Р	6	К ј'	17	Рр
А	6	К ј'	28	Ар
В	6	К ј'	27	Вр
Т	6	К ј'	23	Тр
Рр	6	-	39	Р
Ар	6	-	9	А
Вр	6	-	9	В
Тр	6	-	9	Т

2.3.6 Определение потерь давления в гидроаппаратуре и трубопроводах

Определим потери давления в гидроаппаратуре:

, МПа, (2.75)

где: ро - перепад давления или настройки ГА;

А и В - коэффициенты аппроксимации;

Qмах-расход жидкости через ГА.

, МПас/м3, (2.76)

, МПас/м6, (2.77)

где: Q ном-номинальный расход в гидроаппаратуре;

рном-потери давления в гидроаппаратуре при Qном.

Величина рном для КО и КП из [1] равна 0,15 МПа; для PP и Ф ро = Q

Расчет производим для режима быстрого подвода.[5]

Фильтр целевой : 32 - 80 - 1К - КВ ГОСТ 21429 - 75;

Qном.=32л/мин=32/60000 = 0,00054 м3/с;

Q = 0,00085 м3/с; рном = 0,09 МПа;

МПа·с/м3

МПа·с2/м6

МПа

Гидроклапан обратный 1МКО 10/20:

Qном.=40 л/мин = 0,00067 м3/с; Q = 0,000196 м3/с; рн = 0,18 МПа; ро = 0,15 МПа;

МПа·с/м3

МПа·с2/м6

(МПа)

Гидродвигатель: ВЕ 6.44 В220 - 50 НД ГОСТ 24679 - 81

- напорная линия :

Qном=12,5л/мин = 0,000208 м3/с; Q = 0,000196 м3/с; рн = 0,2 МПа; ро = 0;

МПа·с/м3

МПа·с2/м6

(МПа).

- сливная линия :

Q = 0,000116 м3/с;

рГАс = 480,8*0,000116+2311390*0,0001162=0,056+0,031 = 0,087 МПа

В итоге получаем :