Расчет пластинчатого питателя
Назначение, устройство и принцип действия механизма. Алгоритм развития повреждений. Выбор и расчет подшипников вала звездочки (подшипник качения). Определение границ использования машины с точки зрения проведения технического обслуживания и ремонтов.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 23.07.2013 |
Размер файла | 751,5 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЁЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
ГВУЗ «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет инженерной механики и машиностроения
Кафедра «Механическое оборудование заводов чёрной металлургии»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Моделирование неисправностей механического оборудования»
на тему: «Расчет пластинчатого питателя»
Выполнил
студент гр. МЕХ-12с Бабак А.Ю.
Руководитель проекта
к.т.н., доц. кафедры МОЗЧМ Сидоров В.А.
ДОНЕЦК - 2012г.
РЕФЕРАТ
Объект исследования - Пластинчатый питатель ПП 1-24-120.
Цель исследования - получить навыки практического моделирования неисправностей механического оборудования на примере пластинчатого питателя со следующей последовательностью: расчет мощности и кинематических характеристик механизма, расчет прочностных характеристик наиболее уязвимых узлов и деталей, определение границ использования машины с точки зрения проведения технического обслуживания и ремонтов, рассмотрение механизма разрушения механизма при нарушении условий эксплуатации.
Методы исследования - моделирование неисправностей механического оборудования, проведение прочностных расчетов наиболее ответственных деталей и узлов механизма, выявление узких мест машины, определение предельных значений износа деталей и узлов, составление алгоритма разрушения механизма при отклонении условий эксплуатации от проектных значений.
В работе разработаны карта осмотра машины, алгоритм разрушения механизма при отклонении условий эксплуатации от проектных значений.
ВВЕДЕНИЕ
Питатели пластинчатые типа 2 предназначаются для равномерной подачи руды, полезных ископаемых и других насыпных материалов, исследуемый объект является важным элементом в технологической цепи.
Повышение показателей надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности) подобного класса машин является важной задачей, требующей во время решения применения такого метода научных исследований как физическое моделирование. С помощью данного метода можно достичь необходимых показателей надежности машины.
Для решения поставленной задачи необходимо:
- провести прочностные расчеты наиболее ответственных деталей и узлов;
- выделить предельные значения износа базовых элементов с целью определения границ использования (предотказного состояния) и вывода машины в ремонт;
- составить алгоритм разрушения питателя при возникновения внештатных ситуаций, связанных с отклонением фактического режима работы от заданного;
Применение моделирования неисправностей оборудования на этапе проектирования позволит выявить узкие места в конструкции машины, которые будут либо устранены в процессе проектирования, либо наоборот - оставлены для предохранения механизма от более серьезных отказов при возникновении условий работы отличных от проектных, что в свою очередь позволит минимизировать затраты по техническому обслуживанию и ремонтам на этапе эксплуатации машины.
1. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МЕХАНИЗМА
Питатели пластинчатые типа 2 предназначаются для равномерной подачи руды, полезных ископаемых и других насыпных материалов питающих дробилки второй стадии второй стадии дробления после крупных дробильных машин.
Насыпной вес транспортируемого питателями материала не должен превышать 2,4 т/м3 при крупности материала не более 400?450мм.
Применение питателей может быть использовано в горнорудной, горнообогатительной и строительной промышленности. Питатели устанавливаются, как горизонтально так и наклонно. При установке с наклоном угол наклона допускается на более 150.Для перемещения сыпучих грузов по наклонной или горизонтальной плоскости применяют пластинчатые питатели. Основные отрасли, где применяют пластинчатые питатели (конвейеры) - металлургическая промышленность, горно- добывающая отрасль, химическое производства, угольная промышленость и добыча полезных ископаемых, сельское хозяйство. Отличиями пластинчатых питателей от, скажем, ленточных, является возможность перемещения сырья с дополнительной обработкой (например, дроблением) и при высоких (низких) температурах, кроме того, возможно перемещения крупных фракций материала. Производительность пластинчатых конвейеров составляет в среднем 1800-2500 м?, дальность установок питателей до 2000 метров. По мобильности пластинчатых питателей различаются конвейеры мобильные и стационарные. Мобильные устанавливается на раму с колесной базой и перемещаются по цеху, по площадке. Для равномерной непрерывной подачи среднекусковых и сыпучих материалов применяется питатель пластинчатый ПЛП. Особенно востребовано применение пластинчатого конвейера в угольной промышленности.Конструкция пластинчатого питателя проста, но надежна. Он представляет собой транспортер из пластинок с бункером, который размещается над лентой питателя и оснащен шиберной заслонкой. Благодаря возможности изменять скорость движения полотна питателя и сечение выходного отверстия бункера с исходным материалом питатель пластинчатый может изменять свою производительность. При эксплуатации необходимо учесть, что питатель не предназначен для перемещения пылевидных, абразивных и агрессивных материалов.
Рисунок 1.1 Кинематическая схема пластинчатого питателя
Электродвигатель
Зубчатая муфта
Редуктор
Зубчатая муфта
Разнесенный полушеврон
Вал звездочка
Разнесенный полушеврон
Приводной барабан
Полотно питателя
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1. Материал - известняк крупнокусковой
2. Mматериала - 40-240 т
3. Vmin=0,032 м/с
Расчёт сил сопротивления движению полотна
Значимые при расчете точки изображены на рис. 2.1.
Рисунок 2 - Схема трассы питателя со значимыми для расчета точками
Определим силы сопротивления движению ленты на участках:
· холостой ветви:
где - коэффициент сопротивления движению ленты на участке холостой ветви, = 0,2 [1, с. 293];
знак «+» - при перемещении груза вверх, «-» - вниз.
Холостой участок находится между точками 1 и 2:
Н;
Определение натяжений в ленте методом обхода по контуру
Расчет натяжений в ленте начнём с точки минимального натяжения сбегающей ненагруженной ветви - т.1. Натяжение в этой точке S1.
Составим уравнения для расчета натяжений в характерных точках трасы питателя по следующим принципам:
· натяжения полотна на натяжном барабане:
Si+1 = kSi,
где k - коэффициент увеличения натяжения в ленте при огибании барабана (1, с. 292);
i - номер характерной точки на трассе конвейера;
· натяжение полотна:
Si+1 = Si + Wi,i+1;
Для определения натяжения S1 необходимо составить и решить систему уравнений. Для этого выразим все натяжения через S1 и перепишем все уравнения с учетом значений сил сопротивления и коэффициента k:
где, k1=1,05.
Зная натяжение сбегания, определим по вышеперечисленным формулам натяжения в других точках питателя:
Построим диаграмму натяжений в ленте конвейера
Рисунок 2.2 - Диаграмма натяжений в ленте
Расчет тягового усилия
После нахождения натяжений ленты уточним тяговое усилие:
T = (1.1 ... 1.2) · (Sнб.п - Sсб.п) = (1.1 ... 1.2) · (S4 - S1);
Т=1,2·(2322000-1766000)=667100 Н.
Диаграмма нагружения пластинчатого питателя имеет вид
Рисунок 2.3 - Диаграмма нагружения
Где 40-240т - диапазон загруженности питателя,
1-6 - количество БелАЗов,
Рассчитаем циклограмму работы питателя.
Квт
P1- мощность двигателя,
Vmin - минимальная скорость передвижения полотна,
T-тяговое усилие,
Н
Н
Н
Н
Н
0,166 - процент 40т от 240т,
Рисунок 2.4 - Циклограмма
Определение мощности и выбор двигателя
Определим мощность двигателя:
где kз - коэффициент запаса и неучтенных потерь, kз = 1,5
змех - КПД механизма:
змех = зб з2муфт зред,
зб - КПД барабана на подшипниках качения - зб = 0,96;
зм - КПД муфт, зубчатые муфты, МУВП - зм = 0,95...0,98;
зр - КПД редуктора; зр=0,85 - двухступенчатый:
змех = 0,960,982 0,85=0,7;
кВт.
По найденному значению мощности выберем двигатель ближайшей большей мощности с параметрами [4, c. 18]:
тип двигателя А0-102-8;
номинальная мощность Рном = 37,5 кВт;
номинальная частота вращения nном =740 об/мин.;
момент инерции ротора Jp =0,445 кгм2;
минимальная кратность пускового момента шmin=1,5;
максимальная кратность пускового момента шmax = 1,8.
3. ПРОЧНОСНЫЕ И КИНЕТОСТАТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
3.1 РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Размеры поперечного сечения шпонки выбирают [3, стр.102] в зависимости от диаметра вала. Длина шпонки должна быть меньше длины ступицы на 3 - 10 мм.
Рисунок 3.1 - Шпоночное соединение
Принимаю шпонки с плоскими торцами.
Принимаю материал шпонок:
Сталь 45 [см]=150 МПа [3, табл. 7.1, стр.62].
Быстроходный (первый) вал:
Шпонка 12х8х80 ГОСТ 23360-78 (t1=5 мм, t2=3,3 мм)
Тихоходный (третий) вал:
1. Шпонка 25х14х90 ГОСТ 23360-78 (t1=15 мм, t2=10,4 мм)
Выбранная шпонка проверяется на смятие по формуле:
где: Т - крутящий момент, который передается шпонкой, Нм;
d - диаметр вала, мм;
h - высота шпонки, мм;
lp - рабочая длина шпонки;
[зм] - допустимое напряжение. смятия.
.
2. Шпонка 22х14х100 ГОСТ 23360-78 (t1=15 мм, t2=10,4 мм)
Выбранная шпонка проверяется на смятие по формуле:
3.2 Прочностные расчеты вала звездочки
Расчет вала на прочность
Расчет реакций в опорах вала в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Вертикальная плоскость:
; ;
Н;
; ;
Н.
Горизонтальная плоскость:
; ;
;
; ;
Н.
Расчет изгибающих моментов:
Вертикальная плоскость:
I участок
;
;
II участок
;
;
III участок
;
;
IV участок
;
.
Горизонтальная плоскость:
I участок
;
;
II участок
;
;
III участок
;
;
IV участок
;
.
Суммарный изгибающий момент:
;
;
;
;
.
Эквивалентный момент:
где, - крутящий момент главного вала:
.
Тогда
;
;
Диаметр вала в рассматриваемом сечении:
где, - допускаемое напряжение изгиба.
Материал вала: Ст.40Х,нормолизация.
- коэффициент запаса прочности,
- коэффициент шероховатости поверхности,
- коэффициент, учитывающий размеры вала,
- коэффициент концентрации напряжений при изгибе,
МПа - предел выносливости при симметричной нагрузке;
;
Принимаем диаметр главного вала dв=410мм.
Вал полностью соответствует всем исходным требованиям.
подшипник вал звездочка ремонт
Рисунок 6 - Эпюры изгибающих и крутящих моментов
3.3 Прочностной расчет подшипников
Прочностной расчет подшипников
Выбор и расчет подшипников вала звездочки (подшипник качения)
Для вала по диаметру шипа dш=300мм предварительно выбираем роликовые радиально сферические подшипник двухрядные по ГОСТ 5721-75 №23060, для которого динамическая грузоподъемность C=1570000H,
Проверяем подшипник на усталостное выкрашивание контактирующих поверхностей, для чего определяем ресурс подшипников в часах:
где С - динамическая грузоподъемность подшипника;
n3 - частота вращения выходного вала,
для шарикоподшипника ;
P - условная нагрузка на подшипник,
где Fr и Fa - радиальная и осевая нагрузка на подшипник;
X=1 и Y=0 - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;
V - коэффициент, учитывающий, какое кольцо подшипника вращается. Если вращается внутреннее кольцо, V=1;
Kд - динамический коэффициент, учитывающий характер внешней нагрузки, Kд=2;
KT - температурный коэффициент, до 100?С KT=1,05.
Для нахождения радиальной нагрузки воспользуемся расчетом реакций опор на выходном валу (см. выше), откуда:
Суммарные реакции:
Опора A наиболее нагружена, поэтому расчет ведем по ней:
;
.
Ресурс подшипника:
Подшипник выбран, верно.
Конструктивные параметры:
.
Таблица коэф. запаса прочности
Название Детали |
[см]-запаса |
|
Шпонка быстроходного вала |
2,5 МПа |
|
Шпонка тихоходного вала |
2,8МПа |
|
Вал звездочка |
1,2МПа |
|
Подшипники качения |
40000 ч |
|
Зубчатая муфта входного вала |
1,3МПа |
|
Зубчатая муфта выходного вала |
1,01МПа |
По рассчитанным коэффициентам запасам прочности можно увидеть, что наши элементы довольно прочные, и выдержат наибольшую действующую нагрузку.
5. Алгоритм определения причин разрушения
При анализе результатов прочностных расчетов установлено, что одним из «узких мест», заложенных при проектировании, в питателе является шпоночный паз вала звездочки. Во время работы он подвергается неоднозначному виду износа и различных напряжений.
Рассмотрим алгоритм развития повреждений при разрушении шпоночного паза. Алгоритм будем рассматривать в следующей последовательности: выявление причин отклонений от проектных значений различных эксплуатационных параметров (сил, давлений, температур, напряжений и т. д.), влияние дополнительных факторов на процесс эксплуатации, проявление отклонений и следствие их развития.
В результате таких сложных нагрузок развивается сложнонапряженное деформированное состояние шпоночного паза, образуются деформации материала, что приводит к появлению трещин и дальнейшей поломке.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, при решении задач моделирования неисправностей металлургического оборудования на примере пластинчатого были решены следующие задачи.
Была определена мощность питателя с использованием рациональной методики расчета.
Проведенные прочностные расчеты основных наиболее ответственных деталей и узлов механизма позволили составить сводную таблицу запасов прочности, которая может быть использована при эксплуатации для облегчения поиска причин неисправностей. Также она дает визуальное представление наиболее «узких мест» машины, которые заложены с целью предохранения от возникновения сложных отказов.
Выделенные предельные значения износа базовых элементов позволят определять границы использования (предотказного состояния) и вывода машины в ремонт без дополнительных временных затрат на поиск справочной информации. Составлена карта осмотра питателя с указанием вида контроля за выделенными параметрами, периодичности осмотров и содержащая место для отметки о осмотре.
Составленный алгоритм разрушения одной из деталей питателя (вал звездочка) дает представление последовательности развития повреждений элемента, подверженного влиянию многих напряжений (среза, смятия, изгиба). Учет замечаний позволит минимизировать различные затраты при эксплуатации.
Список литературы
1. Седуш В.Я. Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин: Учебник. - 3-е изд., перераб. и доп. - К.: НМК ВО, 1992. - 368 с
2. Сидоров В.А., Бобровицкий В.И. МО. ТОиР (краткие заметки)
3. Техническая диагностика механического оборудования/Сидоров В.А., Кравченко В.М., Седуш В.Я. и др.-- Донецк: Новый мир,2003.--125 с
4. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей машин. Розділ 4 “Конструювання муфт і корпусів” (для студентів напрямку “Інженерна механіка”). Автори: Матеко П. М. ,Ісадченко В. С., Голдобин В. О., - Донецьк: ДонНТУ, 2005. - 40 стор.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Статическое исследование редуктора: определение крутящих моментов, кинематический расчет, определение сил в зубчатых передачах. Определение контактного напряжения. Выбор и расчет подшипников качения. Уточненные расчеты промежуточного вала на прочность.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 27.12.2012Описание конструкции и назначение узла. Расчет и выбор посадок подшипников качения. Выбор посадок для сопряжений узла и их расчёт. Выбор средств измерений деталей. Расчёт рабочих и контрольных калибров. Расчёт и выбор посадки с зазором и с натягом.
курсовая работа [430,0 K], добавлен 03.01.2010Кинематическая схема привода пластинчатого конвейера. Определение мощности, крутящего момента и частоты вращения каждого вала привода. Размеры конструктивных элементов косозубых колёс. Выбор и проверка подшипников качения по динамической грузоподъёмности.
курсовая работа [497,7 K], добавлен 24.05.2010Рассмотрение конструктивных параметров узла машины. Расчет размерной цепи. Выбор шлицевого соединения, параметров зубчатых венцов, подшипников, втулки, упорных колец, крышек подшипника, звездочки и параметров шпоночного соединения, крепежных элементов.
контрольная работа [39,3 K], добавлен 26.09.2014Типовая система технического обслуживания и ремонта солодосушилки. Конструктивный расчет сборочной единицы "Распределительный вал" передаточного механизма. Контроль и дефектация деталей. Восстановление вала, ремонт подшипников качения, цепной передачи.
курсовая работа [1011,6 K], добавлен 15.06.2014Описание и принцип действия спроектированного механизма. Выбор электродвигателя. Расчёты, подтверждающие работоспособность зубчатой передачи и подшипников качения. Определение диаметров валов. Расчёт на усталостную прочность, выносливость и жёсткость.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 28.04.2014Описание работы узла - опора вала. Расчет и выбор посадки с зазором, переходной посадки, посадки с натягом, калибров и контркалибров. Определение посадок подшипников качения. Расчет шлицевого и резьбового соединения. Параметры точности зубчатого колеса.
курсовая работа [182,7 K], добавлен 04.10.2011Определение и расчет параметров посадки гладкого цилиндрического соединения. Выбор контролируемых параметров зубчатых колес. Определение размеров калибров для контроля отверстия и вала, контрольных калибров к ним. Расчет посадок для подшипников качения.
курсовая работа [30,5 K], добавлен 28.11.2013Подшипник как техническое устройство, являющееся частью опоры. Производство в соответствии с требованиями подшипников качения, а именно шарикоподшипников радиальных однорядных. Трение скольжения подшипников качения. Структура однорядного шарикоподшипника.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 26.11.2010Энергокинематический расчет и выбор элетродвигателя. Расчет червячной и зубчатой передачи. Проектировочный расчет валов и подшипников, промежуточного вала, подшипников валов, муфты выходного вала. Расчет соединений вал-ступица. Выбор смазочный материалов.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 12.05.2011