Проектирование систем смазки и разработка технологии монтажа

Размещено на http://www.allbest.ru

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СБОРОЧНЫХ И МОНТАЖНЫХ УЗЛОВ ДЛЯ МАШИНЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СХЕМ СТРОПОВКИ И РАСЧЕТ СТРОПОВ

Разобьем привод распределителя шихты на следующие сборочные и монтажные узлы табл. 1.1.

Таблица 1.1 - Монтажные и сборочные узлы

№	Наименование монтажного узла	Масса, кг
1	Ось	130
2	Рама опорного ролика	500
3	Ролик	95
4	Узел упорного ролика	200
5	Рама привода	100
6	Мотор-редуктор	200

Для выбранных узлов производим расчет усилия возникающего в стропах по формуле:

где - сила тяжести поднимаемого груза;

- число ветвей стропа;

- угол наклона ветвей стропа к горизонтали (рис. 1.1);

- коэффициент неравномерности нагрузки на ветви стропа. Если груз подвешен на одной или двух ветвях, то . При количестве ветвей больше двух .

Значение рассчитанного усилия с учетом коэффициента запаса должно быть меньше допускаемого для стального каната из которого сделан строп:

где - коэффициент запаса прочности, который принимается в зависимости от грузоподъёмности канатов и режима работы. В нашем случае при работе стропами грузоподъёмностью до 50 т, .

Рисунок 1.1 - Схема для определения угла в

Выполняем расчет усилия в стропах и выбор каната для строповки оси:

Принимаем , , ;

Принимаем канат стальной двойной свивки с линейным касанием проволок в прядях с одним органическим сердечником тип ЛК-Р конструкции 6x19(1+6+6/6)+1 о.с.) ГОСТ 2688-80.

Диаметр каната d=7,6 мм, разрывное усилие Sр.табл.=32300 Н. Канат грузового назначения из проволок без покрытия, марки В, правой односторонней свивки, нераскручивающийся, не рихтованный, нормальной точности, маркировочной группы 1770 МПа. Обозначение каната - Канат 6,9-Г-В-О-Н-1770 ГОСТ 2688-80.

Для всех остальных монтажных узлов проведем расчет и выбор каната аналогичным способом, полученные данные сведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Исходные данные и выбор канатов

№	Наименование узла	Вес узла, кН	, град.	Число ветвей стропа	S, кН	н	Sк, кН	dк, мм	Sр.табл., кН
1	Ось	1,3	60	2	0,75	1	6	3,6	7,4
2	Рама опорного ролика	4,9	70	4	1,7	1,3	13,6	5,1	14,6
3	Ролик	0,9	90	1	0,9	1	7,2	3,6	7,4
4	Узел упорного ролика	1,9	90	1	1,9	1	15,2	5,6	17,8
5	Рама привода	0,9	60	4	0,33	1,3	2,6	3,6	7,4
6	Мотор-редуктор	1,9	90	1	1,9	1	7,2	3,6	7,4



2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1 Расчет силы предварительной затяжки соединений

Надежность крепежных резьбовых соединений зависит от многих факторов, главными из которых являются материал и усилие предварительной затяжки. Материал необходимо выбирать таким, чтобы при максимальных нагрузках соединение работало в упругой области. Усилие предварительной затяжки определяется из условия не раскрытия стыка или из условия герметичности.

Рассчитаем усилие предварительной затяжки для болта М24х125, который крепит мотор-редуктор к раме.

Таблица 2.1 - Данные для расчета силы предварительной затяжки

Диаметр резьбы d, мм	Технологическая сила P, кН	Материал	l1, мм	l2, мм
		Болта	Верхнего фланца	Нижнего фланца
М24х125	50	Ст. 3	чугун	сталь	50	50
М36х300	20	Ст.3	чугун	чугун	100	100

Расчеты будем вести согласно методике предложенной в [5].

Необходимое усилие предварительной затяжки для болтов М24х125 определяется по следующей формуле:

,

где к - коэффициент затяжки резьбового соединения (к=1,25-1,75);

Р - внешняя осевая сила (Р=50 кН);

ч - коэффициент основной нагрузки.

,

где л0 - податливость болта;

л1, л2 - податливость промежуточных деталей.

,

где l0 - деформируемая длина болта;

мм,

где - высота гайки, =19 мм;

- высота головки болта, =15 мм.

Е0 - модуль упругости материала (сталь Е0=2,1?105 МПа);

F0 - площадь поперечного сечения болта:

F0 = =,

dв = 22,917 мм - внутренний диаметр резьбы болта.

мм/Н.

Податливость промежуточного деталей вычисляем, используя теорию профессора И.И. Бобарыкова.

Так как l>d для податливость рассчитаем последующей формуле:

,

где D0 - диаметр кольцевой опорной поверхности (D0=34,2 мм);

d0 - диаметр отверстия в промежуточной детали (d0=25 мм);

ц=22…27?;

Е1 - модуль упругости промежуточной детали (чугун Е1=1,2?105 МПа);

Е2 - модуль упругости промежуточной детали (сталь Е2=2,1?105 МПа);

мм/Н.

,

мм/Н.

Тогда,

.

.

Определяем крутящий момент необходимый для затяжки резьбового соединения, Н·м:



,

где М1 - момент сопротивления между гайкой и опорной поверхностью промежуточной детали, Н·м:

,

где м1 - коэффициент трения на торце гайки (м1=0,18);

r1 - средний радиус опорной поверхности, мм:

М2 - момент сопротивления в резьбе, Н·м

,

где dср - средний диаметр резьбы, (dср=23,35 мм);

в - угол подъема винтовой линии (в=1,70);

с - угол трения в резьбе (с= 1+в=1+1,7=2,70).

Длина рукоятки ключа, м:



,

где T- рабочее усилие (Т=200 H).

м.

Так как для затяжки резьбовых соединений необходим ключ с длиной рукоятки равной 1,125 м, то затяжку будем производить с помощью гидроключа.

Необходимое давление в цилиндре гидроключа:

= Q0 / Fц ,

где Fц - площадь поперечного сечения цилиндра (Fц = 50 см2).

Тогда,

= 6100 / 50=122 кг/см2.

По полученному значению необходимого усилия предварительной затяжки выбираем гидроключ типа ГКТ 2036 (Обеспечиваемая сила затяжки 220 кН).

Для определения усилия предварительной затяжки и гидроключа для болтов М36х300 воспользуемся программой, разработанной кафедрой МОЗЧМ RSVGK (рис.2.1).

Рисунок 2.1 - Результат работы программы RSVGK

2.2 Выбор метода контроля за силами предварительной затяжки. Составление инструкции слесарю по сборке резьбовых соединений

Отказы резьбовых соединений могут происходить как при чрезмерном, так и при недостаточном усилии предварительной затяжки. Поэтому его контроль - одна из ответственных операций монтажа.

Различают прямые и косвенные методы контроля усилия предварительной затяжки. Косвенные - на измерении удлинения болтов, угла поворота гайки и вращающего момента на ключе. Усилия в болтах определяют различными тензометрами, которые обеспечивают высокую точность, но значительно увеличивают стоимость резьбовых соединений.

Таблица 2.2 - Сводная таблица метода контроля, силы предварительной затяжки и гидроключей

Наименование	Метод контроля	Сила предварительной затяжки, Q, кН	Гидроключ
Болт М24	Прямой	61	ГКТ 2036
Болт М36	Прямой	236	УО-30

Инструкция слесарю:

затянуть болт М24, применив силу предварительной затяжки, равную 61 кН; контролировать силу предварительной затяжки по манометру гидроключа создав давление Р=122 кг/см2;

затянуть болт М36, применив силу предварительной затяжки, равную 236 кН; контролировать силу предварительной затяжки по манометру гидроключа создав давление Р=473 кг/см2.



3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ И РАЗБОРКИ ПОДШИПНИКОВ

Для подшипников устанавливаемых в механизме составляем сводную таблицу (табл. 3.1).

Таблица 3.1 - Таблица подшипников

Наименование	Посадка	Зазор, мrм
		Осевой	Радиальный
подшипник качения опорного ролика 2097732 ГОСТ 6364-78		440-500	65-100

В узлах металлургических машин, передающих значительные осевые усилия или вращающие моменты, используют соединения с гарантированным натягом, в которых диаметр вала всегда больше диаметра отверстия. Прочность соединения достигается за счет разности диаметров (натяга) без применения дополнительных деталей.

В зависимости от характера деформации сопрягаемых деталей при сборке и разборке соединения монтируют с гарантированным натягом различными способами:

приложением осевых сил;

нагревом охватывающей детали;

охлаждением охватывающей детали;

расширением охватывающей детали с помощью подачи на контактную поверхность масла под высоким давлением.

Сборку соединений с приложением осевых сил выполняют на прессах или вручную нанесением ударов по одной из сопрягаемых деталей. Недостаток такого способа - неизбежное разрушение микрошероховатостей контактных поверхностей, что уменьшает натяг, а, следовательно, и проектную прочность соединения.

При сборке соединений нагревом охватывающей детали или охлаждением охватываемой разрушение микрошероховатостей контактных поверхностей исключается.

Нагрев деталей в горячем масле аналогичен нагреву в кипящей воде с той толь-ко разницей, что в качестве нагревающей среды (теплоносителя) здесь используется не вода, а минеральное масло.

Применение масла позволяет избежать выделений пара и производить нагрев детали до температуры свыше 100єС. Это делает нагрев маслом незаметным при посадке шарико- и роликоподшипников.

Нагрев подшипников до температуры 80-90єС обычно осуществляется в электрических ваннах, заполняемых минеральным маслом с достаточно высокой температурой вспышки. При нагреве подшипники подвешиваются, укладываются на сетку или устанавливаются на специальные деревянные прокладки для предотвращения непосредственного контакта с дном и стенками ванны, а также для равномерного окружения подшипника со всех сторон слоем масла не менее 30-40 мм. Нагрев продолжается 10-15 мин.

Схема нагрева в минеральном масле показана на рисунке 3.1.

Определим температуру нагрева подшипника 2097732 ГОСТ 6364-78 с посадочным диаметром Ш160 :

Т = ,

гдеКм=(2…3) - коэффициент, учитывающий условия монтажа и конструктивные особенности детали, Км = 3;

б=(11…12)·10-6 град-1 - коэффициент линейного расширения;

d = 160 мм - диаметр контактной поверхности;

i - натяг.

Натяг определяется:

i=es-EI=0,028-0=0,028 мм.

Т = =48 єС.

Рисунок 3.1 - Схема нагрева в минеральном масле

Для нахождения усилия распрессовки данного подшипника используем программу PKVS разработанную кафедрой МОЗЧМ, в результате использования которой, получаем следующие результаты (рис.3.2):

1)Сила распрессовки - 181,8 кН;

2)Необходимый съемник - 30 т.

Рисунок 3.2 - Результат работы программы PKVS



4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ СМАЗКИ

Для узлов трения в механизме составляем сводную таблицу (табл. 4.1).

Таблица 4.1 - Таблица узлов трения

Наименование	Кол-во	Вид смазочного материала	Технические параметры
			d, мм	В, мм	n, об/мин	N, кВт	з
Подшипник 2097732 ГОСТ 6364-78	3	пластичный	270	150	26,2	-	-
Открытое зубчатое зацепление	1	жидкий	-	125	3,43	15	0,96

4.1 Расчет систем пластичной смазки

смазка сборка резьбовый шихта

В соответствии с методикой ВНИИметмаш [5] рекомендуется рассчитывать норму расхода пластичной смазки по следующей формуле:

q = 11. К1. К2. К3. К4. К5 ,

где 11 - минимальная норма расхода смазки;

К1 - коэффициент, учитывающий зависимость нормы расхода смазки от диаметра подшипника (подшипники качения К1 = 1+ (d-100)·10-3);

К1 = 1+ (160-100)·10-3=1,06,

К2 - коэффициент, характеризующий зависимость нормы расхода смазки от частоты вращения, К2 = 1;

К3 - коэффициент, учитывающий влияние качества трущейся поверхности на норму расхода смазки (суммарная площадь дефектов превышает 5% контактной поверхности, К3 = 1);

К4 - коэффициент, зависящий от рабочей температуры подшипника Тр (если Тр = 75..150 С, то К4 = 1,2, если Тр < 75С, то К4 = 1);

К5 - коэффициент учета нагрузки, если рабочая нагрузка не превышает проектное значение, то К5 = 1.

q = 111,06 1 1 1. 1 = 11,66 см3/м2·ч,

Объем пластичной смазки, периодически подаваемой питателем в подшипники качения:

V = q·F·T,

где F - площадь контактной поверхности подшипника;

F=D·B=0,27·0,15=0,0405 м2 ,

где D - наружный диаметр подшипника;

B - ширина подшипника;

Т - продолжительность цикла смазывания (Т=2 ч).

V = 11,66·0,0405·2=0,94 см3.

Выбираем питатели с ближайшим большим значением номинальной подачи: 2М-01-1-К (01 - 1 см3/ход, номинальная подача в один отвод; 1 - число отводов).

Принимаем, что для автоматических станций пластичной смазки резервуар заполняется один раз в сутки слесарем - смазчиком, поэтому количество смазки, расходуемое за один цикл работы системы:

Qц=Уаi·Vi,

где аi - количество двухлинейных питателей данного типоразмера;

Vi - номинальная производительность питателя, см3/ ход.

Qц=3·1·1=3 см3/ход.

Cуточный расход пластичной смазки:

Q c= nц . Qц ,

где nц - количество циклов смазки за сутки;

nц = ==12,

Q c= 12.3=36 см3/сутки.

Расчетная подача насоса автоматической системы пластичной смазки:

,

где в - коэффициент, учитывающий уменьшение подачи при износе насоса (0,75-0,8);

Тн - время нагнетания смазки (при Т?2 ч, Тн=15-20 мин).

см3/мин.

Число автоматических систем пластичной смазки:

,

где Рк - подача принятого насоса (Рк=50 см3/мин).

шт.

Принимаем 1 автоматическую станцию подачи пластичной смазки.

4.2 Расчет жидкой смазки

Проведем расчет жидкой смазки для открытой зубчатой передачи по исходным данным: nв=3,43 об/мин, М=6520 Н·м, U=14,08, з=0,96, передаваемая мощность 15 кВт.

Характеристики зубчатого зацепления: , m=10 мм, B=125 мм Дк=260 мм.

Сорт минерального масла определяется вязкостью [5].

Вязкость масла, применяемого в зубчатых зацеплениях:

,

где ВУ50 - условная вязкость масла при 50?С;

m - коэффициент зависящий от окружной скорости зубчатых колес;

q - усилие на единицу длины зуба, Н/см.

,

где М - момент, передаваемый зубчатым зацеплением; Дк - диаметр зубчатого колеса; В - длина зуба.

.

Определим окружные скорости зубчатых колес:

Так как окружные скорости не превышают 8 м/с то m=1,6.

Тогда,

Выбираем масло И-20А ГОСТ 20799.

Метод смазывания выбирают на основе анализа теплового баланса.

Так как вся теплота, выделяющаяся в узлах трения, отводится в окружающее пространство теплопередачей. Применяем любой метод смазывания. В качестве метода смазывания выберем способ разбрызгиванием. Объем масла подаваемого на зубчатое зацепление можно рассчитать по передаваемой мощности:

,

где N=15 кВт- передаваемая мощность.

л.



ВЫВОДЫ

В курсовой работе были закреплены теоретические положения лекций изучаемой дисциплины, получены навыки проектирование систем смазки и разработки технологии монтажа.

Для привода распределителя шихты были определены монтажные узлы и схемы их строповки; выбраны канаты для изготовления строп; произведён расчёт сил затяжки резьбовых соединений, выбран метод контроля за силами предварительной затяжки; разработана: технология сборки и разборки подшипников качения и зубчатых зацеплений; проведён расчёт системы смазки.



ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

Королёв А.А. Механическое оборудование прокатных цехов чёрной и цветной металлургии. -М: Металлургия, 1976.-544с.

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т.3.-5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979г-557 с., ил.

Целиков А.И. Машины и агрегаты металлургических заводов. Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - Г.: Металлургия, 1987. - 438с.

Элементы гидропривода (Справочник). Абрамов Е. И., Колесниченко К. А., Маслов В. Т. «Техніка», 1969, 320 стр.

Седуш В.Я. Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин: Учебник. - 3 - изд. перераб. и доп. - К.: УМК ВО, 1992. - 368 с.

Смазка металлургического оборудования. Гедык П.К., Калашникова М.И. Изд-во «Металлургия», 1971, 376 с.

Размещено на Allbest.ru