Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Модернизация привода перемещения режущих головок дисковых ножниц непрерывно-травильного агрегата

Модернизация привода перемещения режущих головок дисковых ножниц непрерывно-травильного агрегата

Устройство, назначение и принцип действия дисковых ножниц с кромкокрошителем. Предварительный выбор подшипников и корпусов подшипниковых узлов приводного вала. Определение потерь давления в аппаратуре и трубопроводах. Выбор метода изготовления заготовки.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 20.03.2017
Размер файла 725,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru//

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ состояния вопроса, цели и задачи работы

2. Проектирование привода кромкокрошителя

2.1 Устройство, назначение и принцип действия дисковых ножниц с кромкокрошителем

2.2 Анализ кинематической схемы привода

2.3 Энергокинематический расчет привода

2.4 Подбор стандартного редуктора

2.5 Проектирование зубчатой передачи клети кромкокрошителя

2.6 Ориентировочный расчет и конструирование приводного вала

2.7 Предварительный выбор подшипников и корпусов подшипниковых

узлов приводного вала

2.8 Эскизная компоновка узла приводного вала

2.9 Проверка долговечности предварительно выбранных подшипников

2.10 Уточненный расчет приводного вала

2.11 Подбор муфты

2.12 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночного соединения

2.13 Выбор смазочных материалов

2.14 Карта смазки дисковых ножниц с кромкокрошителем

3. Разработка конструкции гидропривода перемещения режущих головок дисковых ножниц

3.1 Расчет и выбор исполнительного гидродвигателя

3.2 Составление принципиальной схемы гидропривода

3.3 Расчет и выбор насосной установки

3.4 Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

3.5 Разработка конструкции гидроблока управления

3.6 Определение потерь давления в аппаратуре и трубопроводах

3.7 Местные потери давления

3.8 Суммарные потери давления

3.9 Проверка насосной установки

4. Разработка технологического процесса механической обработки детали обойма дисковый ножницы кромкокрошитель

4.1 Описание конструкции и назначения детали

4.2 Анализ технологичности конструкции детали

4.3 Выбор типа производства и формы организации технологического

процесса

4.4 Выбор метода изготовления и формы заготовки

4.5 Выбор маршрута обработки

4.6 Выбор типового оборудования и типовых универсальных

приспособлений

4.7 Расчет припуска на обработку

4.8 Выбор режущих инструментов

4.9 Выбор режимов резания

4.10 Уточненное нормирование времени операций

5. Расчет и конструирование токарного резца

5.1 Обоснование способа обработки и выбора резца

5.2 Расчет и конструирование резца

5.3 Выбор резца

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

В связи с высокими темпами развития тяжелой промышленности, а также увеличением темпов развития сельского хозяйства в СССР в послевоенные годы к концу 50-х годов ХХ века требовалось значительное увеличение производственных объёмов по изготовлению листового проката, а также особо тонкого холоднокатаного листа.

В ноябре 1961 года, Совет Министров СССР принял решение о начале строительства первой очереди цеха холодной прокатки на Череповецком Металлургическом Заводе. Срок пуска цеха холодной прокатки в эксплуатацию был запланирован на конец февраля - начало марта 1963 года.

В первую очередь цеха холодной прокатки Череповецкого Металлургического Завода входило отделение травления металла, которое включало в себя:

агрегат непрерывного травления металла №1 (проектная мощность 960 тысяч тонн) со двумя складами рулонов;

медно-купоросную установку (проектная мощность 1,25 миллионов тонн в год)

В конце 1964 года, когда цех уже работал, было начато строительство агрегата непрерывного травления металла №2. В ноябре 1965 года агрегат был также принят в эксплуатацию. Было освоено и активно наращивалось производство большого количества конструкционных марок стали, листа для нужд машиностроения, начинается активное производство легированной горячекатаной травлёной стали марки 65Г.

В связи с пуском непрерывного широкополосного стана 2000, входящего в состав ЛПЦ-2, который был способен поставлять непрерывным травильным агрегатам подкат в виде горячекатаных рулонов массой от 10 до 30 тонн, построили подземный цепной конвейер необходимый для транспортировки данных рулонов. Также произвели реконструкцию разделительно-задающих устройств непрерывных травильных агрегатов №1 и №2, чтобы они могли принимать рулоны массой до 30 тонн, затем заменили электромостовые краны, грузоподъёмность была поднята с 30 тонн до 50. Подобное увеличение веса горячекатанных рулонов позволило также увеличить производительность непрерывных травильных агрегатов, при этом уменьшить количество некачесвенных сварных швов на каждом рулоне, и серьезно увеличить качество перерабатываемого металла.

Также с целью наращивания объёмов производства череповецкого холоднокатаного листа в начале 1990 года на непрерывных агрегатах №1 и №2 были дополнительно установлены механические изгибо-растяжные машины, что незамедлительно позволило: осуществить изначальную, предварительную ломку вкатанной окалины перед процессом травления, уменьшить неплоскостность производимой полосы, увеличить рабочую скорость стравливания вкатанной окалины, ну и в конечном итоге помогло повысить общую производительность агрегатов травления на 20-25%.

В связи с началом строительства в цехе холодной прокатки высокопроизводительного пяти клетьевого стана 1700 НКМЗ назрела острая необходимость начала строительства агрегата непрерывного травления металла №3. Он конструктивно достаточно сильно отличается от двух других. В головной части агрегата установлены два разматывателя горячекатаной полосы, а также установлена самая современная сварочно-стыковая машина, которая может соединять конец первого рулона с началом последующего, что помогло обеспечить непрерывность данного процесс травления металла. Для уменьшения риска травмирования производимой полосы при размотке ее из горячекатаного рулона, было предусмотрено наборно-петлевое устройство. Перед кислотно-травильными ваннами также была установлена механическая изгибо-растяжная машина. Для обеспечения процесса свёртывания полосы на агрегате установлены две барабанные моталки, что не только позволяло сматывать травленные полосы без использования смазки, но и показывать хорошее качество смотки полосы. Система автоматического управления непрерывного травильного агрегата №3 построена на автоматических контроллерах, производства фирмы «Omron» (Япония), позволяющих непрерывно вести процесс травления металла, а также контролировать всё, происходящее в данный момент на агрегате.

В связи с пуском непрерывного травильного агрегата №3 на купоросной установке дополнительно были запущены в работу несколько еще более мощных агрегатов.

Для регулярного обслуживания и непрерывной работы всех трёх непрерывных травильных агрегатов, а также учитывая выдержку горячекатаного металла перед процессом травления, особенно с введением большевесных (до 30 тонн) рулонов в начале 1996 года в цехе была смонтирована и запущена в эксплуатацию установка непрерывного ускоренного охлаждения горячекатаных рулонов.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Удаление окалины с поверхности горячекатаной полосы из углеродистой стали осуществляется в непрерывных травильных агрегатах, где окалина химически растворяется в кислотных растворах. Наибольшей активностью обладает 26%-ный раствор серной кислоты при температуре 95єС. Для подогрева раствора в него подают по трубам горячий пар.

Так как в поверхностных слоях окалины образуются многочисленные трещины и поры, то в них проникает кислотный раствор, который, реагируя с железом, выделяет водород; последний способствует отрыву окалины от металла и ускорению ее растворения. Для регулирования (замедления) разрушения металла кислотой (проникающей через трещины и поры) применяют так называемые ингибиторы (присадки из органических материалов). При травлении средний расход кислоты составляет 15-25 кг/т полосы.

При понижении концентрации кислоты в растворе до 10% раствор сливают и заменяют свежим маточным раствором. Отработавший раствор, содержащий H2SO4 и FeSO4, необходимо нейтрализовать известью для получения нерастворимого осадка (гипса) или использовать для регенерации маточного раствора H2SO4 осаждением железного купороса FeSO4 (охлаждением или выпариванием).

Травление горячекатаных полос из легированной стали (кремнистой динамной и трансформаторной, хромистой и хромоникелевой нержавеющей и др.) имеет свою специфику.

При разматывании рулонов на полосе из этих сталей образуются поперечные изломы, поэтому для повышения пластических свойств (уменьшения изломов) перед травлением такие полосы необходимо подвергать термической обработке (отжигу - для кремнистых сталей и закалке после нагрева до 1050єС - для нержавеющих сталей). На горячекатаной и термически обработанной полосе образуется плотная и плотно соединенная с основным металлом окалина, состоящая из окислов легирующих элементов. Такую окалину весьма трудно травить в растворе серной кислоты, поэтому применяют специальные растворы, содержащие соляную и азотную кислоты или соли (селитру, поваренную соль).

Процесс травления и в этом случае значительно ускоряется благодаря проникновению раствора к основному металлу через трещины и поры в окалине; выделяющийся при этом водород механически отрывает окалину от металла.

Для интенсификации процесса выделения водорода и ускорения травления применяют электрический ток, т.е. процесс химического травления дополняют электролитическим процессом.

При электролитическом травлении расходуется меньше кислоты, чем при чисто химическом, и, кроме того, не нужно подогревать раствор паром, так как требуемая температура раствора достигается благодаря электрическому току. Полоса проходит в ванне между широкими свинцовыми электродами, соединенными с концами вторичной обмотки трансформатора. В качестве электролита используют растворы кислот и солей, хорошо проводящие электрический ток. Плотность тока 10-12 А/дм2 поверхности полосы.

Для полосы из нержавеющей стали широко применяют травление в непрерывных линиях, содержащих (кроме кислотных ванн) ванны с расплавом щелочи (70% NaOH) и селитры (30% NaNO3) при температуре 400-500єС. Полоса сначала проходит через этот расплав, окалина становится рыхлой и легко растворимой в последующих ваннах с кислотными растворами (с серной и смеси серной и азотной кислот).

За последние годы получает широкое применение травление полосы в растворе соляной кислоты (вместо травления в растворе серной кислоты).

На практике выявлены следующие преимущества травления в соляной кислоте: лучшее качество поверхности после травления; уменьшение потерь металла при травлении на 25%; снижение стоимости травления (соляная кислота дешевле серной); повышение интенсивности растворения окалины в 1,6-2 раза. Так, при температуре раствора 80-90єС и концентрации серной кислоты 15-20% и соляной 5-15% продолжительность травления в растворе серной кислоты составляет около 60-70 с, а в растворе соляной кислоты около 30-40 с (в зависимости от состояния окалины на поверхности полосы). Благодаря интенсивности процесса травления в растворе соляной кислоты скорость прохождения полосы в ваннах травления и производительность непрерывной линии травления повышаются в 1,5-2 раза.

Для ускорения процесса травления применяют перемешивание раствора в ванне (ультразвуком).

Травление горячекатаной углеродистой полосы осуществляют в непрерывных агрегатах (линиях) двух типов: башенных (вертикальных) и горизонтальных (как травление в серной кислоте).

Практика эксплуатации показала, что агрегаты травления горизонтального типа имеют существенные преимущества перед агрегатами башенного типа: более простая конструкция, меньшая стоимость капитальных затрат на строительство, легче обслуживание и ремонт, выше производительность; кроме того, эти агрегаты могут работать как с серной, так и с соляной кислотой. Для ускорения травления в агрегатах (как и при сернокислом травлении) применяют устройства для разрыхления окалины (окалиноломатели и дрессировочные клети с натяжными изгибающими роликами). Для того чтобы избежать повреждения поверхности (риски, царапины) в линии травления, полоса движется по роликам (роликовые проводковые транспортеры); в местах скольжения полосы установлены направляющие, облицованные латунью или деревом; горизонтальные петлевые устройства имеют натяжные ролики. Так как соляная кислота легко испаряется, предусматриваются условия для полной герметизации травильных ванн и отвода паров кислоты, что необходимо для обеспечения нормальных условий работы обслуживающего персонала и защиты оборудования от коррозии.

На рисунке 1 представлена схема непрерывно-травильного агрегата (НТА) для травления углеродистой горячекатаной полосы толщиной 1,5-6 и шириной 900-1850 мм в растворе соляной кислоты. Агрегат установлен в цехе травления металла, производства плоского проката, ПАО «Северсталь».

Рисунок 1.1- Схема непрерывного травильного агрегата №2

Рулоны горячекатаной полосы со склада при помощи магнитного крана устанавливают на транспортер 1, который подает их к кантователю 2. После кантовки очередной рулон скатывается на подъемный стол 3 двухпозиционного разматывателя 4. При помощи скребкового отгибателя передний конец полосы на рулоне отгибается и поступает затем в окалиноломатель 5 и тянущие ролики 6. Окалиноломатель осуществляет грубую ломку окалины путем двойного изгиба полосы вокруг роликов небольшого диаметра. Далее полоса правится на правильной машине 7 и поступает к сдвоенным гильотинным ножницам 8 с нижним резом (вторые ножи по движению полосы отрезают передний конец, а первые - задний конец полосы).

Для обеспечения непрерывного процесса травления задний конец полосы предыдущего рулона в стыкосварочной машине 9 сваривается с передним концом полосы последующего рулона; выступающий грат сварного шва срезается резцами гратоснимателя 10. Если материал полосы нельзя сварить (например, нержавеющую сталь), концы полос сшивают внакладку на сшивной машине 11. В период сварки )сшивки) полос (1-1,5 мин) непрерывность движения полосы через травильные ванны обеспечивается за счет запаса полосы (~700 м) в горизонтальном петлевом аккумуляторе №1, в котором полоса движется в четыре яруса (петли) под натяжением, создаваемым канатным барабаном на тележке. Далее полоса тянущими роликами 13 подается в дрессировочную клеть 14. При натяжении полосы роликами 12 и 15 и обжатии ее на 1-2% в дрессировочной клети, служащей вторым окалиноломателем, осуществляются дополнительное разрушение поверхностей окалины и создание в ней многочисленных трещин для ускорения процесса химического травления в ваннах с раствором соляной кислоты. Кроме того, дрессировочная клеть устраняет изломы полосы, образовавшиеся при разматывании рулона и прохождении ее через окалиноломатель, а также упрочняет (создает наклеп) полосу, что уменьшает возможность образования новых изломов при сматывании ее в рулон после травления.

Перед поступлением в травильную ванну полосу подогревают (для ускорения травления) в индукционной установке 16. Обычно в состав травильных агрегатов входят четыре ванны с кислотным раствором длиной каждая 25-30 м. Необходимая высота провисания петли в ваннах контролируется при помощи индукционного регулятора 17.

Чтобы не останавливать непрерывный агрегат при необходимости смены отработавшего кислотного раствора, применяют так называемый каскадный способ обновления раствора: свежий раствор с концентрацией 15-16% кислоты непрерывно подается в четвертую (по движению полосы) ванну. Из этой ванны раствор пониженной концентрации непрерывно переливается через перегородку в третью ванну, затем из третьей во вторую и из второй в первую. Из первой ванны отработавший раствор (концентрация кислоты около 3%) непрерывно удаляется в отделение для нейтрализации или регенерации.

Травильные ванны имеют сварной корпус из стальных листов толщиной 10мм; ванны внутри гуммированы резиной от разъедания кислотой и выложены кислотоупорной футеровкой (кирпичом). Вдоль боковых стенок имеются коллекторы для отсасывания паров кислоты; сверху ванны плотно накрыты крышками (с гидравлическим затвором) из кислотоупорного пластика, армированного нержавеющей сталью; торцевые щели для входа полосы в первую ванну и выхода из четвертой ванны имеют уплотнения из кислотостойкой резины.

Травильный раствор подогревается в теплообменниках до температуры 90-95єС.

При движении вдоль ванн полоса опирается на гранитные пороги, установленные на перегородках ванн.

При травлении полосы из углеродистой стали выделяются хлористые соли железа (хлориды) и водород. Обедненный растворяя соляной кислоты, содержащий воду и хлориды железа, непрерывно поступает на регенерацию. В установке для регенерации хлористое железо разлагается на окись железа и соляную кислоту. Окись железа (в виде спрессованного порошка) используется затем в сталеплавильных печах. Соляная кислота снова поступает в кругооборот травильных ванн.

Из четвертой кислотной ванны полоса поступает для промывки в ванну 17 с холодной и в ванну 18 с горячей водой. При помощи сопел водой под давлением 10-12 бар с полосы смываются остатки кислотного раствора и окалины. С этой же целью в ванне иногда применяют нейтрализацию щелочью остатков раствора. Затем полоса проходит сушильную камеру для сушки горячим воздухом и тянущими роликами подается во второй петлевой аккумулятор. Полоса вытягивается роликами 12 и подается к гильотинным ножницам 19 для вырезки мест сшивки. Боковые кромки полосы обрезаются дисковыми ножницами 20 и разрезаются на мелкие куски кромкокрошителем 21. В установке электростатического промасливания 22 на полосу наносится тонкий (1-2 мкм) слой масла (для предохранения от коррозии при хранении протравленных рулонов на складе перед станом холодной прокатки). В качестве запасных рядом устанавливают обычные промасливающие ролики.

На моталке 24 полоса сматывается в рулон требуемой массы (15-30 т и более), после чего разрезается ножницами 23. Рулон сталкивается на транспортер и затем краном подается к стану холодной прокатки.

Скорость непрерывного движения полосы через травильные ванны равна 3-4 м/с; скорость полосы на головном и хвостовом участках агрегата должна быть указанной, так как здесь необходимы периодические остановки для сварки двух полос и вырезки сварного шва. Производительность агрегата 1,0 млн. т/год.

После завершения реконструкции кислотных ванн НТА-2 и переходе на процесс травления металла в соляной кислоте, скорость движения полосы возрастет до 6 м/с. В настоящее время многие машины и механизмы агрегата морально и физически устарели (агрегат пущен в эксплуатацию в 1965 году) и их технические характеристики не отвечают современным требованиям предъявляемым к качеству и технологии производства травленого металла. Так, например дисковые ножницы с кромкокрошителем, установленнаые в хвостовой части агрегата не способны производить резку и измельчение обрезаемой боковой кромки при скоростях полосы свыше 4 м/с.

Поэтому встала острая необходимость в замене данного оборудования. С этой целью была проведена реконструкция непрерывно-травильного агрегата №2, которая заключается в установке новой конструкции дисковых ножниц с кромкокрошителем, имеющую мощный, надежный, высокоскоростной привод, измененную конструкцию ножевых головок, что позволяет вести резку и измельчение боковой кромки при скоростях полосы до 6 м/с.

По сравнению со старой новая конструкции дисковых ножниц с кромкокрошителем обладает целым рядом преимуществ:

наличие резервного комплекта режущих головок дисковых ножниц позволяет достаточно быстро производить смену рабочего комплекта во время перевалки и возможность проведения ремонта изношенного комплекта без остановки агрегата;

замена ручного привода прижимов клетей кромкокрошителя на гидравлический, что позволило сократить время на замену отработавших клетей;

для отсоединения клети от привода при смене клетей с затупившимися ножами, муфта соединяющая тихоходный вал редуктора с приводным ножевым валом, сделана разъемной;

зубчатые колеса клети кромкокрошителя выполнены с тремя шпоночными пазами, расположенными через 120 , что позволяет переставлять колеса на валах, меняя этим пары зубьев, воспринимающие ударные нагрузки от реза кромки, и увеличивая тем самым срок службы колес;

дисковые ножницы снабжены следующими средствами автоматизации: конечными выключателями КВП-16 для контроля крайних сведенного разведенного положений режущих головок в комплекте, перемещения головок на ось агрегата, недопустимого сближения головок соседних комплектов; преобразователями положения ПИЩ 6-1 для контроля верхнего положения прижимов (салазки с головками освобождены); кодовым датчиком типа КД-4МК для измерения расстояния между ножами

Исходя из вышеизложенного, в выпускной квалификационной работе необходимо:

Разработать общий вид кромкокрошителя НТА-2.

Рассчитать и спроектировать привод кромкокрошителя.

Рассчитать и спроектировать гидропривода перемещения режущих головок дисковых ножниц.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА КРОМКОКРОШИТЕЛЯ

2.1 Устройство, назначение и принцип действия дисковых ножниц с кромкокрошителем

Дисковые ножницы с кромкокрошителем, расположенные в хвостовой части агрегата, предназначены для обрезки боковых кромок полосы и дальнейшего измельчения обрезанной кромки с целью удобства дальнейшей транспортировки.

Дисковые ножницы представляют два комплекта, рабочий и резервный, режущих головок, передвигающиеся при изменении расстояния между головками через пару винт-гайка от приводов перемещения по направляющим фундаментной плиты . Ходовые винты и приводы установлены на плите , при перемещении которой с помощью гидроцилиндра со встроенным демпфирующим устройством происходит смена комплекта режущих головок. Привод перемещения обеспечивает две скорости перемещения: сведение и разведение режущих головок производится со скоростью 2,5 мм/сек, точная настройка ножей - со скоростью 0,61 мм/сек. Тихоходная ступень редуктора привода перемещения соединена с кодовым датчиком типа КД-4 МК, который выдает сигналы на продуктиметр, установленный на пульте управления. Цена деления продуктиметра - 0,1 мм. Режущая головка состоит из корпуса, в расточках которого помещены эксцентриковые втулки, соединенные шестернями и приводимые во вращение от штурвала через червячную передачу. В расточках эксцентриковых втулок на подшипниках качения установлены валы с дисковыми ножами.

Вращением эксцентриковых втулок устанавливается перекрытие дисковых ножей, а также компенсируется уменьшение диаметра ножей при переточках. Минимальный диаметр ножа после переточки 425 мм.

Верхняя эксцентриковая втулка вместе с ножевым валом имеет горизонтальное перемещение от штурвала через червячную передачу и резьбовую втулку. При помощи этого механизма регулируется боковой зазор между ножами. На корпусе головки со стороны ножей находится прижим полосы, состоящий из имеющей возможность двигаться в пазах плиты с расположенными на ней по радиусу вокруг верхнего ножа роликами и кольцом, которое помещено внутри окружности, образованной бочками роликов. Нижней наружной образующей кольцо пружинами прижимается к нижнему ножу.

Для возможности замены изношенного кольца ось одного ролика сделана с эксцентриситетом; при ее повороте ролик отходит в сторону и освобождает кольцо.

Для жесткой фиксации режущих головок во время работы на плите установлены прижимы, состоящие из гидроцилиндра одностороннего действия с пружиной в штоковой полости. Конец штока заканчивается прижимом. Пружина усилием предварительного натяга удерживает шток во втянутом положении и прижимает салазки с установленными головками к направляющим .

Для фиксации головок на салазках служат винты с контргайками. При смене головок один из винтов откручивается, и головка за счет разворота освобождается и может быть снята. После установки новой головки винт закручивается до упора и головка занимает необходимое положение.

При необходимости сведения, разведения рабочих головок или перемещения комплектов в поршневую полость гидроцилиндра прижима подается давление, пружина сжимается, освобождая салазки с режущими головками.

При изменении ширины полосы, проходящей через агрегат, режущие головки через механизм перемещения (винт-гайка) сводятся или разводятся на нужную ширину.

Для смены ножей режущих головок, находящихся на оси агрегата, рабочие головки разводятся на 2000 мм, головки резервного комплекта при этом сведены на 650 мм. Полоса поднимается обводным устройством. Гидроцилиндром отработанный комплект передвигается на позицию смены ножей, а на его место становится резервный комплект, готовый к работе. Отработавшие головки сводятся на 650 мм, головки, установленные на оси агрегата, разводятся на 2000 мм, полоса опускается. После настройки режущих головок на ширину полосы рабочий комплект фиксируется прижимами.

Кромкокрошитель установлен непосредственно за дисковыми ножницами и предназначен для измельчения обрезанной кромки с целью удобства ее дальнейшей транспортировки

Кромкокрошитель представляет собой работающие совместно две клети, состоящие каждая из двух ножевых валов, соединенных косозубыми шестернями и помещенных на подшипниках качения в корпусе. Для регулировки бокового зазора между ножами предусмотрено горизонтальное перемещение верхнего вала парой винт-гайка, при котором происходит разворот одного вала относительно другого за счет косозубого зацепления.

Нижний ножевой вал приводной. Для отсоединения клети от привода муфта, соединяющая тихоходный вал редуктора с приводным ножевым валом, сделана разъемной.

Клети установлены на салазках, имеющих возможность независимо друг от друга перемещаться гидроцилиндрами по направляющим рамы и закрепляются на салазках гидрозажимами .

Гидрозажим каждой клети состоит из четырех захватов, шарнирно соединенных с гидроцилиндром одностороннего действия с пружиной.

Пружина усилием предварительного поджатия удерживает шток во втянутом, а захваты соответственно в сведенном положении, прижимая клеть к салазкам.

При смене клетей с затупившимися ножами привод вращения ножевых валов с помощью разъемной муфты отсоединяется , в гидроцилиндр зажима подается давление, пружина сжимается, шток выдвигается и разводит захваты, освобождая клеть. Отработавшую клеть заменяют на новую. В процессе работы агрегата при переходе с одной ширины полосы на другую или для изменения места реза на ножевой головке, салазки перемещаются гидроцилиндрами в нужное положение

2.2 Анализ кинематической схемы привода

Механизм привода кромкокрошителя выполнен передачами с цилиндрическими косозубыми зубчатыми колёсами. Первая пара колес составляют одностуступенчатый цилиндрический редуктор, вторая пара косозубых шестерен расположена в самой клети кромкокрошителя и помещена в масляную ванну. Наличие закрытых зубчатых передач позволяет предохранять зубья от загрязнения и уменьшить их износ. Предлагаемая схема позволяет использовать стандартные редукторы, что упрощает изготовление и сборку всего механизма в заводских условиях.

Быстроходный вал редуктора соединён с выходным концом вала электродвигателя посредством втулочно-пальцевой муфты. С редуктора крутящий момент передается на нижний приводной вал клети кромкокрошителя через зубчатую муфту. На выходных концах валов клети расположены головки ножевые, которыми и осуществляется резание и измельчение кромки.

2.3 Энергокинематический расчёт привода

Исходные данные:

мощность на выходе Nвых =85 кВт;

частота вращения на выходе nвых =320 1/мин;

передаточное число клети кромкокрошителя uk=1.

2.3.1 Определение общего коэффициента КПД привода

Для определения общего КПД привода устанавливаем источники потери мощности на основе анализа кинематической схемы привода. В данном приводе к ним относятся:

зубчатая цилиндрическая передача (2 пары)зЦИЛ = 0,97;

подшипники качении (4 пары) зП.К = 0,99;

муфта (2 шт.) зМ = 0,98.

тогда общий КПД привода составит:

(1)

Соответствующие к.п.д. зубчатой цилиндрической передачи, подшипников качения, муфты взяты из 29, с.40.

2.3.2 Выбор электродвигателя

По требуемой мощности на выходе выбираем электродвигатель:

(2)

При выборе электродвигателя должно соблюдаться условие Nэл ? Np.

Из конструкторских соображении, по значению Np, пользуясь каталогом, находим, что для данного привода может быть использован электродвигатель постоянного тока типа Д810У2, работающий в режиме 100 кВт, 1000 1/мин, 400 В, 100% ПВ с принудительной вентиляцией, степень защиты - IP44, исполнение по способу монтажа - IM1003, dэл = 90 мм, lэл = 130 мм.

Электродвигатель дает:

Передачи могут обеспечивать:

,

где (тихоходная передача);

=1 - передаточное число клети;

Принимаем, .

2.3.3 Определение частот вращения валов

nвых = 320 л/мин (заданное), nвых = 317 л/мин (полученное),отклонение составляет 0,9 % при норме ± 5 .

2.3.4 Определение мощности на валах:

, кВт (3)

2.3.5 Определение угловой скорости:

, рад/с (4)

2.3.6 Определение моментов на валах

, Н·м (5)

Результаты кинематических расчетов представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты кинематического расчета

Расчетные параметры

Валы

I

II

III

IV

Мощность N, кВт

97,02

93,17

90,39

86,8

Обороты n, 1/мин

1000

317

317

317

Угловая скорость, рад/с

104,67

33,17

33,17

33,17

Момент Т, Нм

926

2808

2725

2616

2.4 Подбор стандартного редуктора

Выбираем по каталогу цилиндрический, одноступенчатый, вертикальный редуктор тип ЦО, предназначенный для передачи крутящего момента с межцентровым расстоянием расположенным вертикально.

Подобранный редуктор подходит по нагрузочной характеристике, так как его номинальный момент на выходном валу при длительной работе с постоянной нагрузкой составляет:

;

Обозначение выбранного редуктора ЦО - 350 - 3,15 - 33

2.5 Проектирование зубчатой передачи клети кромкокрошителя

Спроектируем и рассчитаем зубчатую передачу расположенную в клети кромкокрошителя. Закрытую зубчатую передачу выполняем косозубой. Основные размеры передачи определяем из расчёта на контактную прочность.

2.5.1 Выбираем материалы для зубчатой передачи

Согласно рекомендациям 1, с 265:

для шестерни принимаем сталь 40ХН, термическая обработка - улучшение, твёрдость ,, HB [269….302]

для колеса принимаем сталь 40ХН, термическая обработка - улучшение, твёрдость , , HB [235….262]

2.5.2 Допускаемое контактное напряжение

, (6)

где - твердость по Бринеллю;

- коэффициент цикличности;

2.5.3 Допускаемое напряжение на изгиб

, (7)

где - предел выносливости материала;

- запас прочности;

коэффициент концентрации напряжений у корня зуба, согласно рекомендациям 1 , с. 266;

коэффициент режима.

Принимаем

2.5.4 Предварительное значение межосевого расстояния

Межосевое расстояние определяем по формуле:

, (8)

где - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями (для косозубых передач );

- передаточное число передачи ();

- крутящий момент на тихоходном валу, ;

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца ( для прирабатывающихся зубчатых колёс );

- коэффициент ширины зубчатых колёс ();

- расчётное значение допускаемого контактного напряжения,

Принимаем , с учётом особенностей конструкции ходовой части привода.

2.5.5 Определяем рабочую ширину венцов шестерни и колеса

(9)

2.5.6 Определяем модуль передачи

При твёрдости рабочих поверхностей зубьев и

(10)

По стандартному ряду модулей принимаем

2.5.7 Суммарное число зубьев

(11)

2.5.8 Число зубьев шестерни и колеса

(12)

2.5.9 Степень точности изготовления колес

Определяем окружную скорость зубчатых колёс:

, (13)

где

Согласно рекомендациям10, табл. 2.5, с. 14 принимаем степень точности, при этом по 10, табл. 26, с. 267 , поэтому проверка рабочих контактных напряжений не требуется.

2.5.10 Проверка прочности зубьев на изгиб

Напряжение в опасном сечении зуба

, (14)

где окружное усилие,

общий коэффициент нагрузки ()

коэффициент формы зуба (для z=36,)

; (15)

Условие прочности выполняется, так как расчёт ведётся по пусковой мощности, то проверку передачи на кратковременную пиковую нагрузку не производим.

2.5.11 Силы, действующие в зацеплении

Окружная сила:

(16)

Радиальная сила:

(17)

Осевая сила:

. (18)

2.6 Ориентировочный расчет и конструирование приводного вала

Принимаем материал приводного вала сталь 45, термообработка - улучшение, твёрдость 235…..262; ; .

Предварительно диаметр вала определяем из расчёта на кручение, принимая :

(19)

Рисунок 2.1 - Расчётная конструкция вала

Для посадки зубчатого колеса, подшипников и обоймы предусматриваем цилиндрические участки, для головки ножевой конический участок. Для фиксации этих деталей, на валу предусматриваем упорные буртики. Для передачи вращающего момента применяем шпоночные соединения. Высоту буртиков вала принимаем по соотношению , согласно рекомендациям.

Вычерчиваем эскиз вала в соответствии с рисунком 2.1, на котором ступени 120s6 (под шпонку обоймы зубчатой муфты), 180к6 (под передний подшипник) и 130к6 (под задние подшипники), 190 (под зубчатое колесо).

Условиям прочности удовлетворяют.

2.7 Предварительный выбор подшипников и корпусов подшипниковых узлов приводного вала

По результатам ориентировочного расчёта приводного вала выбираю подшипники роликовые радиально упорные:

Для опоры А № 2097136:

D = 280мм, d = 180 мм, Т = 134 мм, С = 729000 Н, С0 = 968000 Н,

е = 0,28, Y = 2,43 () и Y = 3,62 ().

Для опоры В № 7526:

D = 230 мм, d = 130 мм, В = 64,0 мм, Т = 67,75 мм, С = 387000 Н,

С0 = 429000 Н, е = 0,43, Y =1,39

2.8 Эскизная компоновка узла приводного вала

Эскизную компоновку приводного вала выполняем в масштабе 1:5. Эскизная компоновка устанавливает взаимное расположение ножевой головки, приводного вала, зубчатого колеса, обоймы зубчатой муфты, подшипников качения и их корпусов.

2.9 Проверка долговечности предварительно выбранных подшипников

Дано: ; ;;

Вертикальная плоскость.

Горизонтальная плоскость:

2.9.1 Суммарные опорные реакции

.

Предварительно выбран подшипник № 2097136:

;

Имеeм

Осевые составляющие радиальной нагрузки:

(20)

(21)

Осевые нагрузки подшипников:

Приведённые нагрузки подшипников:

;

, (22)

где - коэффициент безопасности, согласно рекомендациям 29, с 133.

Требуемая динамическая долговечность для более нагруженного подшипника под опорой А:

, (23)

где - требуемая долговечность для зубчатых редукторов.

Условия работы удовлетворенны

2.10 Уточненный расчет приводного вала

2.10.1 Построение эпюр моментов

Расчетная схема вала:

Эпюра суммарных изгибающих моментов:

Эпюра крутящих моментов:

Эпюра эквивалентных моментов:

2.10.2 Определение запаса прочности в опасном сечении

Согласно построенным эпюрам опасным сечением является сечение под зубчатым колесом. Концентрация напряжений вызвана наличием шпоночного паза и посадкой зубчатого колеса с натягом.

В этом сечении .

Принимаем, что нормальное напряжение изменяется по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчётным напряжениям:

(24)

Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна:

(25)

Откуда:

(26)

(27)

Коэффициент концентрации нормальных напряжений:

, (28)

где согласно рекомендациям 10, с. 258

Коэффициент концентрации касательных напряжений:

, (29)

где согласно рекомендациям 29, с. 262

Пределы выносливости материала вала:

Коэффициент запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

(30)

2.11 Подбор муфты

Для соединения тихоходного вала редуктора с приводным валом клети кромкокрошителя проектируем нестандартную разъемную зубчатую муфту, что значительно сократит время на смену клетей с затупившимися ножами.

Муфта проектируется по диаметрам сопрягающихся валов с последующей проверкой ее на прочность по максимально длительно действующему моменту Мраб из условия:

, (31)

где - коэффициент ответственности передачи;

- коэффициент режима работы механизма (1,3…1,5);

- максимальный крутящий момент, Нм;

- максимально длительно действующий момент на соединяемых валах, Нм;

;

Условие прочности выполняется.

Для соединения быстроходного вала редуктора с выходным концом вала электродвигателя проектируем втулочно-пальцевую муфту.

Муфта также проектируется по диаметрам сопрягающихся валов с последующей проверкой ее на прочность по максимально длительно действующему моменту Мраб из условия:

где - коэффициент ответственности передачи;

- коэффициент режима работы механизма (1,3…1,5);

- максимальный крутящий момент, Нм;

- максимально длительно действующий момент на соединяемых валах, Нм;

;

Условие прочности выполняется.

Таким образом, проектируем и устанавливаем втулочно-пальцевую муфту.

2.12 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночного соединения

Производим проверку шпоночного соединения под зубчатым колесом на приводном валу. Материал шпонки - сталь 45, нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности определяем по формуле:

, (32)

где Т3 - момент на валу, Т 3 = 2725 ·103 Н·мм;

d - диаметр вала, d = 190 мм;

h - высота шпонки, h = 25 мм;

lр - рабочая длина шпонки, lр = 135 мм;

при стальной ступице [усм] =100 - 120 МПа;

lр = l - b, мм, (33)

где l - длина шпонки, l =180 мм;

b - ширина шпонки, b = 45 мм;

lр = 180 - 45 = 135 мм

Условие прочности выполнено.

Производим проверку шпоночного соединения под зубчатой муфтой на приводном валу. Материал шпонки - сталь 45, нормализованная. Расчет ведем по формуле 33.

l - длина шпонки, l =140 мм;

b - ширина шпонки, b = 32 мм;

lр = 140 - 32 = 108 мм

Условие прочности выполнено

2.13 Выбор смазочных материалов

Задачей системы смазывания является обеспечение долговечности работы трущихся узлов механизмов путём создания смазочной плёнки между трущимися поверхностями и устранение их чрезмерного нагрева.

Смазки выполняют следующие функции:

уменьшение силы трения между трущимися поверхностями;

снижают износ трущихся поверхностей;

защищают металл от коррозионного воздействия окружающей среды;

уплотняют зазоры между сопряжёнными деталями;

снижают шум и вибрацию.

В зависимости от режима работы механизмов, величины нагрузки, эксплуатационных требований применяют жидкие масла и густые (пластинчатые) смазки.

Основные параметры, характеризующие работоспособность минеральных масел:

вязкость или внутреннее трение;

антиокислительная стабильность;

температура застывания;

температура вспышки.

Основные параметры, характеризующие работоспособность пластинчатых смазок, приведены в таблице 2.2:

вязкость;

предел прочности на сдвиг;

термоупрочнение;

механическая стабильность;

коллоидная стабильность;

химическая стабильность;

испаряемость масла;

Большое значение для оценки эксплуатационных свойств смазок имеют также консервационные свойства, водостойкость, термическая стабильность.

2.14 Карта смазки дисковых ножниц с кромкокрошителем

Таблица 2.2 - Карта смазки

Наименование смазываемого узла

Количество

Способ подачи смазочного материала

Объем смазочного материала (кг или л)

Узлов

Точек

Одной точки

Общ.

1.

Головка режущая

4

1.1

Подшипники ножевых валов

16

Ручная, через тавотницы

12

1.2

Подшипники червяков, винтовое зацепление

20

закладная

3

1.3

Зубчатых зацеплений

12

Густая, закладная

0,6

2.

Клеть кромкокрошителя

2

2.1

Зубчатое зацепление

2

Жидкая, заливная

30 л

60 л

2.2

Подшипники

4

Разбрызгивание

3.

Привод перемещения головок

2

3.1

Зацепление редуктора

2

Жидкая, заливная

5 л

10 л

3.2

Подшипники

16

Разбрызгивание

3.3

Зацепление и подшипники датчика

2

Ручная, через тавотницы ТРГ 1/8”

0,1

0,2

4.

Привод кромкокрошителя

2

4.1

Зубчатое зацепление

2

Жидкая, заливная

60 л

120 л

4.2

Подшипники

Разбрызгивание

4.3

Зубчатая муфта

2

Густая закладная

0,3

0,6

5.

Подшипники скольжения

4

4

Ручная через масленки IV-В-25

0,2

0,8

6.

Гайки винтов

8

8

Ручная, через тавотницы ТРГ

0,15

1,2

7.

Направляющие планки салазок кромкокрошите-ля

2

16

Ручная, через тавотницы ТРГ

0,15

2,4

8.

Направляющие планки салазок режущих головок и передвижных рам

8

32

Ручная, через тавотницы ТРГ

0,1

3,2

9.

Подшипники шарнирные салазок кромкокрошите-лей

12

8

Ручная, через тавотницы ТРГ

0,05

0,6

10.

Подшипники скольжения гидрозажимов салазок кромкокрошите-лей

4

8

Ручная, через тавотницы ТРГ

0,05

0,6

11.

Подшипники роликов прижима полосы

16

16

Закладная

0,16

2,56

12.

Прочие поверхности роликов прижи-ма полосы

Закладная

0,2

Смазка заливная масло марки «Индустриальное И5ОА».

Смазки зубчатой муфты мазь марки ОЗП-1.

Смазка ручная, закладная - Литол 24.

3. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ ГИДРОПРИВОДА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РЕЖУЩИХ ГОЛОВОК ДИСКОВЫХ НОЖНИЦ

3.1 Расчет и выбор исполнительного гидродвигателя

3.1.1 Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя

Решение этой задачи производится на основании нагрузочных и скоростных параметров привода, приведенных в задании, и кинематической схемы передаточного механизма между выходным звеном ГД и рабочим органом станка.

Для расчета ГД необходимо знать максимальное осевое усилие, максимальную линейную скорость.

Для нашего оборудования данные параметры заданы:

Rmax = 100 103 Н, V = 0,05 м/с

3.1.2 Определение геометрических параметров и выбор гидроцилиндра

Основными параметрами ГЦ являются диаметры поршня и штока, ход поршня и рабочее давление. Диаметр поршня D гидроцилиндра определяется по формуле:

, (34)

где p1 и p2 - давление соответственно в напорной и сливной полостях ГЦ

d1 и d2 - диаметры штоков соответственно в напорной и сливной полостях ГЦ

Значения 1 и 2 принимаются с учетом выбранной конструкции ГЦ. В нашем случае ГЦ с односторонним штоком, то для обеспечения равенства скоростей быстрых ходов при БП необходимо применять дифференциальную

схему включения, при этом 1 = 0, 2 = .

Рабочим давлением необходимо задаться, руководствуясь техническими характеристиками привода существующих станков, стандартных ГЦ, насосов и рядом номинальных давлений. При этом необходимо учесть, что ориентировочно должно выполняться соотношение p = pн, где pн - давление создаваемое насосом.

pн = 6,3 МПа, р1 = 6,3 = 4,2 МПа

По полученному значению D = 0,178 м выбираем стандартный ГЦ, у которого диаметр поршня Dст ? D. В нашем случае это будет ГЦ марки: ГЦП 180 х 125 . Выбранный ГЦ имеет следующие параметры:

Диаметр поршняD =180 мм;

Диаметр штока d =125 мм;

Выбранный ГЦ проверяем по условию обеспечения максимального осевого усилия при рабочем ходе, т.е. должно быть F1ст ? F1 ,

F1 = = 249 см2 F1ст.= = 255 см2

F1 < F1ст

F2 = , см2 (35)

где d - диаметр штока, d = D

F2 = = 127 см2 F2cт= = 130 см2

F2 < F2ст ,

Следовательно, ГЦ выбран правильно.

3.2 Составление принципиальной схемы привода

На рисунке 3.3 показана принципиальная схема гидропривода перемещения дисковых ножниц, где:

НУ - насосная установка;

Ф - фильтр напорной;

ПК - предохранительный клапан;

ОК - обратный клапан;

РР - гидрораспределитель;

ЭМ1, ЭМ2 - электромагниты;

Д1, Д2 - дросселя с обратным клапаном;

ГЗ1, ГЗ2 - гидрозамки;

Ц - гидроцилиндр.

Рисунок 3.3 - Принципиальная схема гидропривода

3.3 Расчет и выбор насосной установки

Исходя из требуемых расхода жидкости и давления в ГП, выбираем насосную установку.

Определяем максимальный расход жидкости, необходимый для питания ГД. Для ГЦ необходимо рассчитать максимальные расходы жидкости на этапах цикла:

Рабочий ход (РХ) и обратный ход (ОХ):

QРХ = VДмах F1ст , л/мин; (36)

QОХ = VДмах F2ст, л/мин, (37)

где QРХ, QОХ - максимальные расходы жидкости;

VДмах - максимальная скорость поршня ГЦ , см/с;

F1ст, F2ст - эффективные площади стандартного ГЦ соответственно в поршневой и штоковой полостях, см2;

QБП = = 76,5 л/мин

QБО = = 39 л/мин

Номинальная подача насоса Qн должна превышать наибольший из этих расходов, т.е. Qн Qмах.

Величина требуемого давления pн на выходе из насоса определяется по формуле:

pн = p1 + pн , МПа, (38)

где pн - суммарные потери давления в линии, соединяющей насос с ГД при рабочем ходе.

Предварительно выбор насосной установки производим, приняв:

pн = p1 = 4,2 = 6,3 МПа.

Из справочника [2, стр.394] выбираем насосную установку модели:

ЗАМП Г48-85 4УХЛ Г12-25АМ / 4А160М6 10Г49-33

З - исполнение шкафа по высоте;

А - исполнение с теплообменником и терморегулятором;

М - один насосный агрегат за щитом;

П - правое расположение насосного агрегата;

Г48-85 - тип насосной установки;

4 - 160 литров вместимость бака;

УХЛ - климатическое исполнение;

Г12-25АМ/4А160М6 - в числителе тип насоса; в знаменателе тип электродвигателя;

10Г49-33 - номер насосного агрегата;

Насос Г12-25АМ;

Рабочий объем - 125 см3

Номинальная подача - 104 л/мин;

Давление на выходе pн = 6,3 МПа;

3.4 Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

3.4.1 Выбор гидроаппаратуры

Выбираем аппаратуру из справочника [2, с.317] по величине расхода и рабочего давления в той линии, где установлен аппарат.

Фильтр встраиваемый:

Номинальный расход - 100 л/мин;

Потери давления - 0,05 МПа;

Номинальное давление - 6,3 МПа;

Клапан предохранительный встраиваемый МКПВ 16/3ФВ1 УХЛ4;

16 - диаметр условного прохода, мм;

3 - номинальное давление 32 МПа;

Ф - вставной фланцевый;

В - регулировка: винт с квадратной головкой;

1 - исполнение по давлению 10 МПа;

УХЛ4 - климатическое исполнение;

Расход масла Qном=100 л/мин;

Qмах= 200 л/мин;

Qмin= 2 л/мин;

Потери давления - 0,18 МПа

Обратный клапан МКОВ 16/3Ф1 УХЛ4;

16 - диаметр условного прохода, мм;

3 - номинальное давление 32 МПа;

Ф - вставной фланцевый;

2 - исполнение по давлению открытия 0,05 МПа;

УХЛ4 - климатическое исполнение;

Расход масла Qном=100 л/мин;

Qмах= 200 л/мин;

Qмin= 2 л/мин;

Потери давления - 0,18 МПа;

Гидрораспределитель ВЕX16.34/В220 УХЛ 4;

В - гидрораспределитель золотниковый;

ЕX - электрогидравлическое управление;

16 - диаметр условного прохода, мм;

34 - номер схемы в соответствии с табл.;

В - переменный ток;

220 - напряжение, В;

УХЛ4 - климатическое исполнение;

Номинальное давление - 25 МПа;

Расход масла Qном= 80 л/мин;

Потери давления - 0,4 МПа;

Дроссель с обратным клапаном встраиваемого монтажа МДКВ 16/3Ф2П УХЛ 4

16 - диаметр условного прохода, мм;

3 - номинальное давление 32 МПа;

Ф - вставной фланцевый;

П - регулировка: защитный колпачок;

УХЛ4 - климатическое исполнение;

Расход масла Qном=80 л/мин;

Qмах= 160 л/мин;

Qмin= 2 л/мин;

Потери давления - 0,2 МПа;

3.4.2 Выбор трубопроводов

Внутренний диаметр трубопровода рассчитывается как:

d = 4.6 , мм, (39)

где Q - расход масла, л/мин;

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

При pном = 6,3 МПа

Для напорных линий Vрек =3,2 м/с

Для сливных линий, напорно-сливных Vрек =2 м/с

Минимально допустимая толщина стенки:

д = (р · d · кб) / 2упр

(40)

где р - максимальное давление жидкости

упр - предел прочности на растяжение, упр = 340 МПа

кб- коэффициент безопасности кб ? 2…8

Для напорных участков 0-1, 2-3 (Qmax = 104 л/мин, Vрек=3,2 м/с):

d = 4,6 ·= 24,2 мм

д ==0,99 мм

Для напорных участков 4-5, 6-7 (Qmax = 76,5 л/мин, Vрек=3,2 м/с):

d = 4,6 ·= 22,5 мм

д ==0,92 мм

Для напорно-сливных участков 8-9, 10-11 (Qmax = 76,5 л/мин, Vрек=3,2 м/с):

d = 4,6 ·= 22,5 мм

д ==0,92 мм

Для напорно-сливных участков 12-13, 14-15 (Qmax = 39 л/мин, Vрек=3,2 м/с):

d = 4,6 ·= 16,01 мм

д ==0,66 мм

Для сливного участка 16-17 (Qmax = 76,5 л/мин, Vрек=2 м/с):

d = 4,6 ·= 26,4 мм

Для сливного участка 19-20, сливная линия через предохранительный клапан (Qmax = 104 л/мин, Vрек=2 м/с):

d = 4,6 ·= 33,2 мм

д ==0,18 мм

На основании расчетных данных d и выбираем стандартные трубы, у которых внутренний диаметр и толщина стенки (dст и ст) являются ближайшими к расчетным [2, стр.312]. Для монтажа гидравлических схем при давлении до 12,5МПа применяются стальные бесшовные холоднокатанные трубы. При монтаже используем соединения трубопроводов с развальцовкой.

3.5 Разработка конструкции гидроблока управления

Блок управления состоит из двух дросселей с обратным клапаном и гидрораспоеделителя. Согласно технического задания используется гидроаппаратура встраиваемого монтажа. Схема блока управления представлена на рисунке 3.3.

3.6 Определение потерь давления в аппаратуре и трубопроводах

3.6.1 Определение потерь давления в гидроаппаратах

?рга = ?ро + А Q + В Q2, МПа, (41)

где?ро- давление открывания или настройки аппарата

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

Q - расход жидкости через аппарат

А = МПа · с/м3, (42)

B = , МПа · с2 / м6 (43)

гдеQном - номинальный расход аппарата, м/с

?рном- потери давления в аппарате при номинальном расходе.

Основное сопротивление движению жидкости оказывают: фильтр Ф, клапан обратный КО, гидрораспределитель РР, дросселя Д1 и Д2, гидрозамки ГЗ1 и ГЗ2.

Максимальный расход через фильтр Qмах = 104 л/мин (0,00173 м3/с)

А =

В =

?рга = 0 + 14,9 ·0,00173 + 8964,1 ·0,001732 = 0,053 МПа

Остальные рассчитанные значения сводим в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Расчетные значения полных перепадов давления в аппаратах

Наименование

гидроаппарата

Дp0,

МПа

A,

МПа · с/м3

B,

МПа · с2 / м6

Этап

цикла

Qmax, м3/с

ДpГА

Фильтр ФВ

14,9

8964,1

РХ

ОХ

0,00173

0,00173

0,053

0,053

Клапан обратный МКОФ 16/3Ф1 УХЛ4

0,05

48,9

36746

РХ

ОХ

0,00128

0,00065

0,139

0,085

Гидрораспределитель ВЕ16.34/Г24 Н УХЛ 4

150,4

113064,6

РХ

ОХ

0,00128

0,00065

0,378

0,146

Дроссель с обратным клапаном МДКВ 16/3Ф2В УХЛ 4

75,2

56532,3

РХ

ОХ

0,00128

0,00065

0,189

0,073

Гидрозамок: клапан МКГВ 16/3Ф2ГЗ1 УХЛ4

0,05

111,9

167075,1

РХ

ОХ

0,00128

0,00065

0,467

0,193

Суммарные потери:

Рабочий ход:

напорная линия МПа;

сливная линия МПа;

Обратный ход:

напорная линия МПа;

сливная линия МПа.

3.6.2 Определение потерь давления в трубопроводах по длине

Потери давления по длине обусловлены вязким трением жидкости при ее течении в трубопроводе. За рабочую жидкость принимаем минеральное масло с антикоррозионными, антиокислительными и противоизносными присадками.

= 40 мм/с = 890 кг/м

t= 2100Сt= - 150С

Для нахождения потерь давления по длине трубопроводов вычислим числа Рейнольдса по формуле:

(44)

где u - фактическая скорость течения жидкости в трубопроводе, м/с;

- кинематический коэффициент вязкости жидкости, м2/с.

Потери давления на вязкое трение определяются по формуле:

, МПа

(45)

где - плотность рабочей жидкости, кг/м3;

Qmax - максимальный расход жидкости в линии, м3/с;

i - коэффициент гидравлического трения на - том участке;

Li - длина i-го участка трубопровода, м;

dст - внутренний диаметр i-го участка трубопровода, м;

fcn - площадь внутреннего сечения i-го участка, м.

Для гладких цилиндрических трубопроводов коэффициент определяется по формуле:

(46)

Расчет потерь давления приведем для напорного трубопровода на участке 0-1 при максимальных значениях расхода жидкости. На данном участке используется труба 34х1,6

Площадь внутреннего сечения трубопровода определим по формуле:

, м2

(47)

м2.

Фактическая скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе:

, м/с

(48)

м/с

Число Рейнольдса:

- поток ламинарный.

МПа

Рассчитанные значения потерь на остальных участках трубопроводов представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Потери давления по длине

Этап

Линия

Qмах,

м3/с

Участок

Тип участка

dст,

м

fст,

м

V,

м/с

Re

л

L,

м

?Р,

МПа

РХ

напор

0,173

0-1

напорный

0,38

0, 745

2,32

178,9

0,358

0,3

0,8

0,173

2-3

напорный

0,38

0, 745

2,32

177,9

0,358

0,2

0,6

0,128

4-5

напорный

0,26

0,531

2,41

167,1

0,408

0,6

0,4

0,128

6-7

напорный

0,26

0,531

2,41

157,1

0,408

2,2

0,8

0,128

8-9

напорно-сливной

0,26

0, 531

2,41

157,1

0,408

0,8

0,3

0,128

10-11

напорно-сливной

0,26

0, 531

2,41

157,1

0,408

2,3

0,3

слив

0, 65

12-13

напорно-сливной

0,2

0, 314

2,07

104,5

0,619

2,6

0,1

0, 65

14-15

напорно-сливной

0,2

0,314

2,07

134,5

0,619

0,8

0,4

0, 65

16-17

сливной

0,38

0, 745

0,87

671,8

0,953

3,1

0,3

ОХ

напор

0,173

0-1

напорный

0,38

0, 745

2,32

177,9

0,358

0,3

0,8

0,173

2-3

напорный

0,38

0,745

2,32

187,9

0,358

0,2

0,6

0,65

4-5

напорный

0,26

0, 531

1,22

795,8

0,804

0,6

0,2

0,65

6-7

напорный

0,26

0, 531

1,22

795,8

0,804

2,2

0,4

0,65

12-13

напорно-сливной

0,2

0, 314

2,07

134,5

0,619

2,6

0,3

0,65

14-15

напорно-сливной

0,2

0,314

2,07

134,5

0,619

0,8

0,7

слив

0,128

8-9

напорно-сливной

0,26

0, 531

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены