Проектирование линии транспортировки известково-доломитовой пыли с целью оптимизации производства мусоросжигательного завода

Актуальность проблемы утилизации бытовых и промышленных отходов для России, основные преимущества их сжигания. Оборудование для сжигания отходов. Расчет и конструирование шнекового транспортера и гидропривода установки для мусоросжигательного завода.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 09.12.2016
Размер файла 1,6 M

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/

Содержание

  • Введение
  • Литературный обзор
  • Оборудование для сжигания отходов
  • 1. Анализ состояния вопроса, постановка цели и задач проекта
  • 2. Конструкторская часть
  • 2.1 Расчет и конструирование шнекового транспортера установки
  • 2.1.1 Техническое задание
  • 2.1.2 Энергокинематический расчет привода (рисунок 2.1)
  • 2.1.3 Выбор электродвигателя
  • 2.1.4 Определение энергокинематических параметров привода
  • 2.1.5 Выбор мотор-редуктора
  • 2.2 Расчет и проектирование приводного приводного вала установки
  • 2.2.1 Предварительный расчет вала
  • 2.2.2 Предварительный выбор подшипников
  • 2.2.3 Подбор и проверочный расчет муфт
  • 2.2.4 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений
  • 2.2.5 Силовой расчет приводного вала представлен на рисунке 2.3
  • 2.2.6 Проверочный расчет подшипников
  • 2.2.7 Проверочный расчет приводного вала
  • 2.3 Расчет и проектирование гидропривода перемещение гильотинной двери установки
  • 2.3.1 Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя
  • 2.3.2 Определение геометрических параметров и выбор ГД
  • 2.3.3 Составление принципиальной схемы привода
  • 2.3.4 Расчет и выбор насосной установки
  • 2.4 Расчет и выбор гидроблока управления и трубопроводов
  • 2.4.1 Расчет и выбор гидроаппаратуры
  • 2.4.2 Расчет трубопровода по участкам
  • 2.4.3 Разработка конструкций гидроблока управления
  • 2.4.4 Определение потерь давления в аппаратах и трубопроводах
  • Расчет производим для быстрого подвода.
  • 2.5 Разработка рамы шнекового конвейера
  • 2.5.1 Техническое задание для построения рамы шнекового конвейера
  • 2.5.2 Проверочный расчет на прочность от действия изгибающего момента в сечении А-А
  • 2.5.3 Проверочный расчет на прочность от действия изгибающего момента в сечении Б-Б
  • 2.5.4 Расчет сварного шва на прочность
  • 3. Технологическая часть
  • 3.1 Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатого колеса"
  • 3.2 Выбор типового оборудования и типовых универсальных приспособлений
  • 3.2.1 Токарная операция
  • 3.2.2 Горизонтально-фрезерная операция
  • 3.2.3 Вертикально-сверлильная операция
  • 3.2.4 Зубофрезерная операция
  • 3.2.5 Горизонтально-протяжная операция
  • 3.2.6 Внутришлифовальная операция
  • 3.3 Расчет режимов резания и техническое нормирование операций
  • 3.3.1 Определяем тип производства
  • 3.3.2 Выбор режущих инструментов
  • 3.3.3 Выбор режимов резания
  • 3.3.4 Уточненное нормирование времени операции
  • 3.3.5 Составление управляющей программы для станка с ЧПУ
  • 3.4 Расчет и конструирование фрезы для нарезания зубьев на детали "колесо зубчатое"
  • 3.4.1 Расчёт дисковой зубофрезерной модульной фрезы. Определение эвольвентного участка
  • 3.4.2 Определение профиля неэвольвентного участка
  • 3.4.3 Конструктивные параметры дисковых фрез
  • 4. Организационно-экономическая часть
  • 4.1 Оценка затрат на проведение модернизации
  • 4.2 Затраты на оказание услуг
  • 4.2.1 Материальные
  • 4.2.2 Оплата труда
  • 4.2.3 Амортизационные отчисления
  • 4.2.4 Прочие затраты
  • 4.3 Определение экономической эффективности
  • 5. Безопасность и экологичность проекта
  • 5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации мусоросжигательной печи
  • 5.2 Меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда
  • 5.3 Расчет системы кондиционирования в помещение пульта управления
  • 5.4 Меры по обеспечению устойчивости работы мусоросжигательного завода в условиях чрезвычайных ситуаций
  • 5.5 Меры по охране окружающей среды
  • Заключение
  • Список использованных источников

Введение

Во всем мире все более острой становится проблема утилизации бытовых и промышленных отходов. Основным преимуществом сжигания отходов считается то, что объем отходов, идущих на захоронение, уменьшается в десять раз.

Долгое время считалось, что термические технологии позволяют эффективно обезвреживать токсичные отходы с образованием нетоксичных веществ. Между тем, данные последних 20-25 лет свидетельствуют, что сжигание отходов - это источник постоянного поступления вредных веществ в окружающую среду [1]. Поэтому во многих странах были приняты законодательные акты, которые наложили запрет почти на все способы термического уничтожения отходов, содержащих токсичные вещества. В частности, в США в 1984 году были приняты поправки к "Закону о сохранении и восстановлении ресурсов". Согласно этим поправкам, опасные отходы должны перерабатываться в безопасные и только затем вывозиться на свалки или сжигаться. Тем не менее, даже в США общее количество отходов, подвергшихся сжиганию, в середине 90-х годов составляло более 4 млн. тонн в год [1].

Проблема отходов исключительно актуальна и для России. На территории страны в отвалах, полигонах, хранилищах и свалках накоплено более 100 млрд. тонн твердых бытовых и промышленных отходов. Ежегодно в Российской Федерации образуется более 140 млн. м 3 таких отходов, из них лишь 5-10 % перерабатываются, а остальные вывозятся на полигоны для хранения [29]. Несмотря на строительство во многих странах вблизи крупных городов мусоросжигающих заводов (МСЗ), ни одна из применяемых технологий сжигания не соответствует экологическим требованиям. Главный аргумент противников технологий сжигания - загрязнение атмосферного воздуха высокотоксичными веществами и образование новых, потенциально опасных отходов (зола, шламы), требующих специального хранения или захоронения. Многие ученые считают, что печи для сжигания отходов - это те же свалки, но представляющие еще большую экологическую угрозу. По данным Агентства по охране окружающей среды США (ЕРА), при сжигании бытовых отходов в атмосферу выбрасывается более сотни токсичных соединений.

В процессе сжигания твердых бытовых отходов образуются и другие вещества. Например, при сжигании хлороформа образуются хлорированные ароматические углеводороды и ПАУ. Установлено, что если исходная смесь содержит пять веществ, то при сжигании образуется более 20 соединений, представляющих собой неполные продукты сгорания. В частности, диоксины образуются в результате реакций, протекающих на стенках очистных установок в зоне охлаждения дымовых газов.

Эмиссия вредных веществ от печей сжигания уменьшается с ростом их качественного уровня. Низкий фактор эмиссии характерен для небольших (< 500 кг/ч) и простых печей, работающих при загрузке твердых бытовых отходов (ТБО) партиями без какой-либо системы контроля подачи воздуха в зону горения и полноты сжигания [2].

Особых мер предосторожности требуют медицинские отходы, которые содержат также кровь, фармацевтические препараты, перевязочные материалы и т.п. Наряду с вирусами, бактериями и патогенными микроорганизмами они могут содержать токсичные химические вещества. Во многих странах, в том числе и в России, их сжигают на месте в больнице или каком-либо другом медицинском учреждении в небольших печах. Крупные печи, работающие в непрерывном режиме, встречаются крайне редко. Это является причиной более высоких эмиссионных факторов поступления вредных веществ в воздух при сжигании медицинских отходов по сравнению с ТБО.

Литературный обзор

Мусоросжигательный завод - предприятие, использующее технологию переработки твёрдых бытовых отходов, посредством термического разложения в котлах или печах [28]. После высокотемпературного разложения образуются продукты сгорания: пепел, шлаки и летучие газы. Этот метод позволяет снизить объём бытовых отходов для захоронения примерно в 10 раз. Однако сжигание хлоросодержащих полимерных материалов ведёт к образованию токсичных веществ. Существуют различные технологии сжигания отходов в мусоросжигательных заводах, в основном их разделяют по типу печей, в которых производят сжигание.

1. Слоевое сжигание - для слоевого сжигания характерна подача горячих воздушных потоков на слой отходов, загруженный на колосниковую решётку. Различают несколько разновидностей слоевого сжигания: с неподвижной колосниковой решёткой, сжигание с неподвижным слоем отходов, с подвижной цепной решёткой, с неподвижной.

2. Технология кипящего слоя - в технологии псевдоожиженного слоя отходы предварительно разделяют на гомогенные фракции, а затем сжигают в специальных камерах в присутствии песка, доломитовой крошки или другого абсорбента, который обладает высокой теплопроводимостью. Известняк и доломит являются основным сырьем, нашедшим коммерческое применение в промышленности. Эти углеродосодержащие соединения используются при осуществлении контроля за вредными выбросами в окружающую среду (например, при десульфурации отходящих газов). В кипящий слой вводят значительное количество инертных наполнителей - шлак, песок, доломит, известняк; они повышают теплоотдачу. Доломит и известняк, помимо этого, связывают в карбонаты до 90 % оксидов серы. В циркулирующий кипящий слой также дозировано добавляют известняк для подавления оксидов серы.

Мусоросжигательный завод утилизация промышленный

3. Пиролиз и газификация - отходы под давлением нагревают в бескислородной среде. В результате образуются жидкости и газы с высокой удельной теплотой сгорания, которые можно использовать в качестве топлива.

Все термические методы переработки и утилизации отходов помимо их обезвоживания направлены на получение энергии, а также твердого, жидкого или газообразного топлива при их пиролизе.

Оборудование для сжигания отходов

Сжигание производится в специальных печах, которые бывают нескольких видов. Для сжигания твердых бытовых отходов используются установки ТБО, для отходов сельского хозяйства, например, шелухи семечек подсолнечника, котлы-утилизаторы.

Установки-утилизаторы повсеместно применяются в промышленности. Это целые комплексы, которые уничтожают шламы, отходы целлюлозы и нефтеперерабатывающей промышленности в больших объемах. Тепло, которое вырабатывается во время горения, используют для обогрева помещений, и других технических нужд.

В развитых странах часть ТБО уничтожается в специальных мусоросжигательных установках. При этом в одних случаях вырабатывается электроэнергия, в других - пар, которым отапливаются близлежащие предприятия или жилые кварталы. В России этот метод мало распространен, главным образом потому, что используемые на этих заводах зарубежные технологии не справляются с неотсортированными российскими отходами [29]. В основе технологий - контролируемое сжигание отходов при высокой температуре в специальном оборудовании - инсинераторе, оснащенном системой многоступенчатой газоочистки.

Инсинераторы на базе подовых, вращающихся и циклонных печей предназначены для утилизации различных отходов. Подовая печь используется для утилизации твердых бытовых, жидких отходов и стоков, промышленных отходов (в т. ч. нефтешламов), а также для обезвреживания медицинских и биологических отходов. Циклонный реактор предназначен для утилизации жидких и газообразных отходов. Вращающаяся печь используется для уничтожения твердых бытовых и пастообразных отходов, старогодних шпал. Их преимущества:

· От первоначального объема отходов остается лишь 5% золы.

· Газообразные продукты первичного горения дожигаются в специальной камере инсинератора, что обеспечивает разложение образующихся в процессе инсинерации диоксинов.

· Существует возможность рекуперации тепловой энергии (пар, горячая вода, электроэнергия).

1. Анализ состояния вопроса, постановка цели и задач проекта

Целью данной ВКР является проектирование линии транспортировки известково-доломитной пыли с целью оптимизации производства мусоросжигательного завода города Череповца. Задача автора - провести правильный анализ проекта, рассчитать привод транспортера для подачи известково-доломитной пыли, разработать гидропривод гильотинной двери и технологический процесс изготовления колеса зубчатого, произвести технико-экономическое обоснование мероприятия и обозначить меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда.

Человек не может жить, не оставляя после себя твёрдые бытовые отходы (ТБО). Количество их зависит различных факторов. В среднем принято считать, что на одного жителя в год может накапливаться до 350 кг мусора.

На общее накопление ТБО влияют следующие факторы:

- Степень благоустройства зданий (наличие мусоропроводов, системы отопления, тепловой энергии для приготовления пищи, водопровода и канализации);

- Развитие сети общественного питания и бытовых услуг;

- Уровень производства товаров массового спроса и культура торговли;

- Уровень охвата коммунальной очисткой культурно-бытовых и общественных организаций;

- Климатические условия.

Отходы собираются как на специализированных (санкционированные места), так и на стихийно возникающих свалках (неразрешенные места). Сконцентрированные в отвалах, на свалках отходы - опасные источники загрязнения поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, почв и растений. Сложившаяся ситуация представляет реальную угрозу здоровью людей - современным и будущим поколениям страны.

Проблема твердых бытовых отходов (ТБО) является остроактуальной, поскольку ее решение связано с необходимостью обеспечения нормальной жизнедеятельности населения, санитарной очистки городов, охраны окружающей среды и ресурсосбережения.

ТБО включают разнообразные вещества органического и минерального происхождения: пищевые отходы, использованную бумагу и картон, текстиль, древесину, кости, кожу, резину, пластмассу, металл, стекло, камни и др. Мусор является благоприятной средой для развития микроорганизмов, вызывающих некоторые инфекционные заболевания. Поэтому необезвреженные отходы могут быть источником массового загрязнения окружающей среды.

Ни один из применяемых в настоящее время способов сбора и удаления отходов не является полностью удовлетворительным ни по санитарно-гигиеническим, ни по технико-экономическим показателям.

Твердые бытовые отходы (ТБО) являются отходами сферы потребления, образующимися в результате бытовой деятельности населения. Они состоят из изделий и материалов, непригодных для дальнейшего использования в быту.

Это отходы, которые накапливаются в жилом фонде, учреждениях, предприятиях общественного назначения (школах, зрелищных и детских учреждениях, гостиницах, столовых и т.п.) [28].

К твердым бытовым отходам, учитываемым нормой накопления, относятся отходы, образующиеся в жилых зданиях, включая отходы от текущего ремонта квартир, отходов продуктов сгорания в устройствах местного отопления, смет, опавшие листья, собираемые с дворовых территорий и крупногабаритные предметы домашнего обихода.

Состав и объем отходов чрезвычайно разнообразны и зависят не только от страны и местности, но и от времени года и от многих других факторов.

Как известно, подавляющая масса ТБО в мире пока складируется на мусорных свалках, стихийных или специально организованных в виде "мусорных полигонов". Однако это самый неэффективный способ борьбы с ТБО, так как мусорные свалки, занимающие огромные территории часто плодородных земель и характеризующиеся высокой концентрацией углеродсодержащих материалов (бумага, полиэтилен, пластик, дерево, резина), часто горят, загрязняя окружающую среду отходящими газами. Кроме того, мусорные свалки являются источником загрязнения как поверхностных, так и подземных вод за счет дренажа свалок атмосферными осадками.

Например, в Москве ежегодно образуется 10 млн. т промышленных и бытовых отходов, которые вывозятся на специализированные свалки. Таких свалок в Подмосковье свыше 50, каждая площадью от 3 до 10 га. В целом в России под мусорные свалки отчуждено 0,8 млн. га земель, среди которых не только пустыри, овраги и карьеры, но и плодородные черноземы.

Зарубежный опыт показывает, что рациональная организация переработки ТБО дает возможность использовать до 90% продуктов утилизации в строительной индустрии, например в качестве заполнителя бетона. По данным специализированных фирм, осуществляющих в настоящее время даже малоперспективные технологии прямого сжигания твердых бытовых отходов, реализация термических методов при сжигании 1000 кг ТБО позволит получить тепловую энергию, эквивалентную сжиганию 250 кг мазута. Однако реальная экономия будет еще больше, поскольку не учитывают сам факт сохранения первичного сырья и затраты на добычу его, т.е. нефти и получения из нее мазута.

В мировой практике нашли промышленное применение четыре метода переработки ТБО:

- термическая обработка (в основном сжигание);

- биотермическое аэробное компостирование (с получением удобрения или биотоплива);

- анаэробная ферментация (с получением биогаза);

- сортировка (с извлечением тех или иных ценных компонентов для вторичного использования).

Наиболее рациональным методом переработки ТБО является мусоросжигание. Его зарождение относится еще к 1870 г. Основное его преимущество - сокращение объемов отходов более чем в 10 раз, а их массы - в 3 раза. Главный же недостаток прямого сжигания необработанных ТБО связан с серьезной опасностью загрязнения атмосферы вредными выбросами.

Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой - повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов.

Сжигание требует предварительной обработки ТБО (с получением т. н. топлива, извлеченного из отходов). При разделении из ТБО стараются удалить крупные объекты, металлы (как магнитные, так и немагнитные) и дополнительно его измельчить. Для того чтобы уменьшить вредные выбросы, из отходов также извлекают батарейки и аккумуляторы, пластик, листья. Сжигание неразделенного потока отходов в настоящее время считается чрезвычайно опасным. Таким образом, мусоросжигание может быть только одним из компонентов комплексной программы утилизации.

Сжигание позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, привлекательность для птиц и грызунов, а также получить дополнительную энергию, которую можно использовать для получения электричества или отопления.

Сжигание можно разделить на два вида:

непосредственное сжигание, при котором получается только тепло и энергия;

пиролиз, при котором образуется жидкое и газообразное топливо.

Экологические воздействия МСЗ в основном связаны с загрязнением воздуха, в первую очередь - мелкодисперсной пылью, оксидами серы и азота, фуранами и диоксинами. Серьезные проблемы возникают также с захоронением золы от мусоросжигания, которая по весу составляет до 30% от исходного веса отходов и которая в силу своих физических и химических свойств не может быть захоронена на обычных свалках. Для безопасного захоронения золы применяются специальные хранилища с контролем и очисткой стоков.

В настоящее время уровень сжигания бытовых отходов в отдельных странах различен. Так, из общих объемов бытового мусора доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Германия, от 20 до 40%; Бельгия, Швеция - 48-50%; Япония - 70%; Дания, Швейцария 80%; Англия и США - 10%. В нашей стране сжиганию подвергаются пока лишь около 2% бытового мусора, а в Москве - около 10% [29].

Для повышения экологической безопасности необходимым условием при сжигании мусора является соблюдение ряда принципов. К основным из них относятся температура сжигания, которая зависит от вида сжигаемых веществ; продолжительность высокотемпературного сжигания, зависящая также от вида сжигаемых отходов; создание турбулентных воздушных потоков для полноты сжигания отходов.

Различие отходов по источникам образования и физико-химическим свойствам предопределяет многообразие технических средств и оборудования для сжигания.

В последние годы ведутся исследования по совершенствованию процессов сжигания, что связано с изменением состава бытовых отходов, ужесточением экологических норм. К модернизированным способам сжигания отходов можно отнести замену воздуха, подаваемого к месту сжигания отходов для ускорения процесса, на кислород. Это позволяет снизить объем горючих отходов, изменить их состав, получить стеклообразный шлак и полностью исключить фильтрационную пыль, подлежащую подземному складированию. Сюда же относится и способ сжигания мусора в псевдоожиженном слое. При этом достигается высокая полнота сгорания при минимуме вредных веществ.

Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разложимых веществ, однако оно является источником выбросов в атмосферу. Мусоросжигательными заводами (МСЗ) выбрасываются в газообразном виде хлористый и фтористый водород, сернистый газ, диоксин, а также твердые частицы различных металлов: свинца, цинка, железа, марганца, сурьмы, кобальта, меди, никеля, серебра, кадмия, хрома, олова, ртути и др.

В последнее время все более распространяется метод совместного сжигания твердых бытовых отходов и шламов сточных вод. Этим достигается отсутствие неприятного запаха, использование тепла от сжигания отходов для сушки осадков сточных вод.

В настоящее время в г. Череповце мусор вывозится на мусорные полигоны, чем наносит огромный вред окружающей среде. Даже не смотря на то, что по технологии предусмотрена прокладка дна мусорного котлована материалами не пропускающими продуктов гниения. На самом же деле по прошествии n-го количества времени материал прорывается и происходит активное заражение грунтовых вод продуктами долговременного гниения, опасных бактерий и микробов. А так как объемы мусора из года в год не уменьшаются, а только увеличиваются возникла крайняя необходимость в поиске новых методов утилизации бытовых отходов, то есть строительстве мусоросжигательного завода (МСЗ).

Поэтому целью проекта является разработка системы транспортирования и загрузки известково-доломитной пыли (ИДП) для уже существующего проекта МСЗ.

Исходя из поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- рассчитать и спроектировать привод транспортера;

- спроектировать план цеха;

- рассчитать гидропривод гильотинной двери и раму конвейера;

- разработать технологический процесс изготовления колеса зубчатого;

- рассчитать экономическую эффективность от внедрения проекта;

- проанализировать и предложить меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда.

2. Конструкторская часть

2.1 Расчет и конструирование шнекового транспортера установки

2.1.1 Техническое задание

Мощность на приводном валу, кВт: 1 кВт;

Частота вращения приводного вала nПР = 17 об/мин.

Рисунок 2.1 - Кинематическая схема привода

1 - мотор-редуктор, 2 - муфта, 3 - подшипники, 4 - вал шнека.

2.1.2 Энергокинематический расчет привода (рисунок 2.1)

Определение КПД привода [7, стр.178].

КПД привода определяется по формуле 2.1:

(2.1)

где КПД муфты;

КПД цилиндрической передачи;

КПД одной пары подшипников [6, стр.43].

Следовательно, КПД привода составит:

Определение требуемой мощности электродвигателя определяется по формуле 2.2, кВт:

(2.2)

2.1.3 Выбор электродвигателя

В качестве привода шнекового конвейера выбираем мотор-редуктор.

Электродвигатель мотор-редуктора выбираем по значению номинальной мощности РНОМ в соответствие с условием:

(2.3)

Принимаем значение номинальной мощности электродвигателя РНОМ = 1,5кВт.

Наиболее предпочтительным является двигатель 4АМ100L8У3 номинальной мощности РНОМ = 1,5 кВт, номинальной частоты вращения nНОМ = 700 об/мин [7, стр.407, табл. К9, К10]. Принимаем передаточное число привода 40.

2.1.4 Определение энергокинематических параметров привода

Мощность на быстроходном валу редуктора определяется по формуле 2.4, кВт:

(2.4)

Мощность на тихоходном валу редуктора определяется по формуле 2.5, кВт:

(2.5)

Мощность на приводном валу определяется по формуле 2.6, кВт:

(2.6)

Частота вращения выходного вала электродвигателя, об/мин:

.

Частота вращения быстроходного вала редуктора, об/мин:

Частота вращения тихоходного вала редуктора определяется по формуле 2.7, об/мин:

Частота вращения приводного вала, об/мин:

Угловая скорость выходного вала электродвигателя определяется по формуле 2.8, с-1:

(2.8)

Угловая скорость быстроходного вала редуктора, с-1:

Угловая скорость тихоходного вала редуктора определяется по формуле 2.9, с-1:

(2.9)

Угловая скорость приводного вала, с-1:

Крутящий момент на выходном валу электродвигателя определяется по формуле 2.10, Нм:

(2.10)

Крутящий момент на быстроходном валу редуктора определяется по формуле 2.11, Нм:

(2.11)

Крутящий момент на тихоходном валу редуктора определяется по формуле 2.12, Нм:

(2.12)

Крутящий момент на приводном валу определяется по формуле 2.13, Нм:

(2.13)

2.1.5 Выбор мотор-редуктора

На основании выполненных расчетов выбираем мотор-редуктор4МЦ2С-140-1,5-G110-ЦУ3 ГОСТ 15150-69, номинальное передаточное число i = 40, диаметр выходной ступени тихоходного вала d2 =45 мм, межосевое расстояние АW = 140 мм.

2.2 Расчет и проектирование приводного приводного вала установки

2.2.1 Предварительный расчет вала

В качестве материала быстроходного и тихоходного валов выбираем

сталь 45, термообработка - улучшение, твердость 269…302 НВ [7, стр.153].

Предел прочности ;

Предел текучести

Предел выносливости ;

Допускаемые напряжения кручения [5, стр.160].

Диаметр первой ступени вала определяется по формуле 2.14, мм:

(2.14),

Принимаем d1 = 45 мм по ряду нормальных линейных размеров ГОСТ 6636-69. Длина 1-й ступени под полумуфту определяется по формуле 2.15, мм:

(2.15)

Диаметр ступени под подшипник и корпус подшипникового узла определяется по формуле 2.16, мм:

(2.16)

где t = 2,5 мм.

Принимаем d2 = 50 мм.

Длина ступени выбирается конструктивно в соответствие с шириной подшипника и габаритами корпуса подшипникового узла.

Диаметр ступени вала под звездочки и ролик определяется по формуле 2.17, мм:

(2.17)

Длина третьей ступени выбирается конструктивно в соответствии с конструкцией ролика.

Диаметр ступени под подшипник, мм: .

Длина ступени выбирается конструктивно в соответствие с шириной подшипника и габаритами корпуса подшипникового узла (рисунок 2.2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.2 - Конструкция приводного вала

2.2.2 Предварительный выбор подшипников

В качестве опор приводного вала рабочей машины выбираем сферические роликовые подшипники № 53609 ГОСТ 24969-81: d = 45 мм; D = 100 мм; В = 35 мм; Cr= 104 кН, С0 = 63кН. [7, стр.432].

В соответствие с выбранными подшипниками выбираем крышки торцевые с отверстием для манжетного уплотнения: крышка 11-72.30 ГОСТ 18512-73. Манжетные уплотнения ГОСТ 8752-79 1.1-50.70-1 [6, стр.119].

Подшипники приводного вала помещены в корпуса типа РУ для подшипников качения ГОСТ 13218.10-80.

2.2.3 Подбор и проверочный расчет муфт

Подбор муфты для тихоходного вала редуктора. Для соединения тихоходного вала с приводным валом выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 500-45-1.25-11 ГОСТ 21425-93 [6, стр.249], номинальный момент Т=500 Нм, посадочный диаметр d1=45 мм.

2.2.4 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

Подбор призматической шпонки и проверочный расчет соединения под полумуфту на приводном валу. Для соединения приводного вала с полумуфтой принимаем призматическую шпонку ГОСТ23360-78, t1 = 4 мм [7, стр.450].

Условие прочности соединения определяется по формуле 2.18, Н/мм2:

(2.18)

где d = d1 =45 мм. Т = 5,07 Нм.

[2, стр.266].

Следовательно,

Условие прочности соединения выполняется.

Проверяем прочность шпоночного соединения на срез определяется по формуле 2.19:

, (2.19)

где kA - коэффициент внешней динамической нагрузки. Принимаем kA=1,1для нагрузок средней неравномерности. допускаемое напряжение среза. Следовательно,

Прочность соединения обеспечена.

2.2.5 Силовой расчет приводного вала представлен на рисунке 2.3

Рисунок 2.3 - Схема нагружения приводного вала

Проверка:

6663+3245-2.1857-6194=0.

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси OY, Нм:

Крутящий момент

Суммарные реакции опор, Н:

Суммарные моменты в опасных сечениях, Нм: М2 = 399,7Нм; М3 = 891Нм; М4 = 195Нм.

2.2.6 Проверочный расчет подшипников

Эквивалентная нагрузка Re учитывает характер и направление нагрузок, действующих на подшипники, условия работы зависит от типа подшипника определяется по формуле 2.20.

(2.20)

где Rr - суммарная реакция подшипника, Н;

Х=0,4 коэффициент радиальной нагрузки;

V=1 коэффициент вращения,

где Rr = RА = 6194Н;

Определяем базовую долговечность подшипника № 53609 ГОСТ 24969-81 по формуле 2.21.

(2.21)

Следовательно,

Подшипник № 53609 ГОСТ 24969-81 пригоден.

2.2.7 Проверочный расчет приводного вала

Проверочный расчет валов на прочность выполняют, учитывая совместное действие изгиба и кручения. Целью расчета является определение коэффициентов запаса прочности в наиболее опасном сечении вала и сравнение его с допускаемым коэффициентом запаса прочности определяется по формуле 2.22.

, (2.22)

где s - общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении вала;

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

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

(2.23)

где М - момент изгиба в опасном сечении вала, Гм.

На приводном валу моменты изгиба испытывают 2 и 3 сечения. М2 = 399,7Нм; М3 = 891Нм; М4 = 195Нм.

WНЕТТО - осевой момент сопротивления сечения вала, мм3.

Для 2-го сечения:

(2.24)

Для 3-го и 4-го сечения:

(2.25)

Касательные напряжения изменяются по от нулевому циклу и определяются:

(2.26)

где - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм3. МК2 = МК3 = 710,4Нм; МК4 = 76,3Нм.

Для 2-го сечения:

(2.27)

Для 3-го и 4-го сечения:

(2.28)

Касательные напряжения для 2-го сечения, Н/мм2:

Касательные напряжения для 3-го и 4-го сечения, Н/мм2:

Во 2-м сечении нормальные и касательные напряжения имеют наибольшее значение по сравнению с другими сечениями вала. Дальнейший расчет ведется только для 2-го сечения вала, которое называется расчетным. Коэффициент концентрации нормальных напряжений в расчетном сечении вала определяется по формуле 2.29:

(2.29)

где Ку - коэффициент концентрации нормальных напряжений. Принимаем Ку = 2,3 [6, стр.271-272]. Кd = 0,75 - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения; КF = 1,5 коэффициент влияния шероховатости; КУ = 1,6 коэффициент влияния поверхностного упрочнения.

Коэффициент концентрации касательных напряжений в расчетном сечении вала определяется по формуле 2.30:

(2.30) Принимаем Кф = 1,75;

Пределы выносливости по нормальным напряжениям в расчетном сечении определяется по формуле 2.31, Н/мм2:

(2.31)

где - предел выносливости.

Следовательно,

Пределы выносливости по касательным напряжениям в расчетном сечении определяется по формуле 2.32, Н/мм2:

(2.32)

Следовательно,

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям определяется по формуле 2.33:

(2.33)

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям определяется по формуле 2.34:

(2.34)

Общий коэффициент запаса прочности в расчетном сечении определяется по формуле 2.35:

(2.35)

Следовательно,

Условие прочности выполняется.

Дальнейшее снижение коэффициента запаса прочности вала в опасном сечении считаю нецелесообразным, т.к. это повлечет за собой уменьшение диаметра цапфы вала. Это, в свою очередь, отрицательно повлияет на грузоподъемность подшипников приводного вала.

2.3 Расчет и проектирование гидропривода перемещение гильотинной двери установки

2.3.1 Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя

В мусоросжигательной печи отрезание мусора осуществляется с помощью ножа гильотинной двери. Рабочий ход ножа осуществляется с помощью двух гидроцилиндров (левого и правого). Возврат ножа осуществляется с помощью двух возвратных гидроцилиндров. При расчете и выборе исполнительных гидроцилиндров необходимо знать осевое усилие, необходимое для перемещения рабочих органов. Суммарное осевое усилие, приложенное к гидроцилиндрам: R=320000Н

Осевое усилие, приложенное к каждому возвратному гидроцилиндру:

По условиям конструкции и работы гильотинной двери выбираем левый и правый гидроцилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком. В качестве возвратных гидроцилиндров выбираем плунжерные гидроцилиндры.

На основании параметров привода определяются максимальная скорость и максимальное осевое усилие:

max= Vmax= 0,03 м/с, Rдmax= Rmax= 3,2·105 Н

2.3.2 Определение геометрических параметров и выбор ГД

В качестве исполнительного гидродвигателя выбираем гидроцилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком.

Основными параметрами гидроцилиндра являются диаметры поршня и рабочее давление.

Диаметр поршня гидроцилиндра определяется по формуле 2.36:

(2.36)

где р1 и р2 - давление соответственно в напорной и сливной полостях гидроцилиндра;

р1 = 2/3pн, МПа, (2.37)

Предварительно выбираем насос, у которого pн=16 МПа; р1 = 2/36=10,67 МПа; Принимаем: р2 = 0,3…0,9 МПа; - коэффициенты, которые принимаются с учетом выбранной конструкции ГЦ с односторонним штоком.

Принимаем во внимание, что в гидросхеме используются два гидроцилиндра, поэтому в качестве расчетного возьмем Ѕ осевого усилия, необходимого по заданию.

По полученному значению D из справочника [1] выбирается стандартный гидроцилиндр, у которого диаметр поршня Dст>D; Dст = 140 мм. Диаметр штока определяется по формуле 2.38:

(2.38),

По справочнику [1] принимаем стандартное значение, ближайшее большее к расчетному: dст = 100 мм

Основные параметры гидроцилиндра по ТУ 2.0221050.004-88:

гидроцилиндр с односторонним штоком;

Dст=140 мм, dст=100 мм, ход поршня s=1000 мм;

Рном=16 МПа.

Обозначение: ГЦП 1401001000 ТУ 2.0221050.004-88

Определяем диаметры поршней возвратных гидроцилиндров по формуле 2.39:

(2.39)

где - осевое усилие, приложенное к поршню возвратного гидроцилиндра, Н (=22600 Н); - давление в напорной полости возвратного гидроцилиндра,

МПа (=4,5МПа),

По ГОСТ 6540-68 выбираем плунжерные гидроцилиндры с диаметром поршня D=80 мм и ходом поршня S=250 мм.

2.3.3 Составление принципиальной схемы привода

Составление принципиальной схемы гидропривода начинаем от гидроцилиндра, то есть наносим на схему гидроцилиндр, а затем на его гидролинии устанавливаем регулирующие и направляющие гидроаппараты в соответствии с циклограммой работы привода и способом регулирования скорости. После этого объединяем напорную, сливную и дренажную линии отдельных участков схемы. Последним этапом является изображение гидросхемы насосной установки, размещение фильтра, обратного клапана, регулятора расхода.

Принципиальная схема ГП выполняется в соответствии с ГОСТ на правила выполнения гидравлических схем и условные графические изображения их элементов [5]. Комплексы гидроаппаратов, входящих в состав насосных установок, гидроблоков управления, гидропанелей и других узлов, выделяются на схеме штрихпунктирными линиями.

Способы управления распределителями и соответственно их обозначения определяются при выборе гидроаппаратов и после этого указываются на принципиальной схеме. На схеме цифрами указываются характерные сечения (входы и выходы из гидроаппаратов, места соединения линий). Схема насосной установки окончательно определяется после выбора её модели. Принципиальная схема привода гильотины представлена на рисунке 2.4

Рисунок 2.4 - Схема работы гидропривода

Быстрый подвод: БП:

ПП(ГЦ1)/ШП(ГЦ1)

Н -Ф-Д - Р(РР)А- КО2- - В(РР)Т - ГБ _________ГБ

ПП(ГЦ2)/ШП(ГЦ2)

КП

Быстрый отвод БО:

включены ЭМ1, ЭМ3

ШП(ГЦ1)/ПП(ГЦ1)

Н-Ф-Д - Р(РР)В -- Р3 - А(РР)Т - ГБ ______________ГБ

ШП(ГЦ2)/ПП(ГЦ2)

КП

Стоп:

все ЭМ выключены

Н-Ф-Д - Р(РР)Т - ГБ

КП

Принятые на схеме обозначения:

Н - насос;

Ф - фильтр;

Д - дроссель;

РР1 - реверсивный распределитель;

Р2, Р3 - распределители;

ЭМ1, ЭМ2, ЭМ3 - электромагниты распределителей;

КП1, КП2 - предохранительные клапаны;

ГЦлев - левый гидроцилиндр;

ГЦправ - правый гидроцилиндр;

ГЦ1, ГЦ2 - возвратные гидроцилиндры;

ГЦ3 - прижимные гидроцилиндры;

КО1, КО2 - клапаны обратные.

2.3.4 Расчет и выбор насосной установки

Выбор насосной установки осуществляется исходя из требуемых расхода жидкости и давления в гидроприводе.

Для гидроцилиндра с односторонним штоком определяется по формуле 2.40:

(2.40)

(2.41)

где QБО, QБО - максимальные расходы жидкости соответственно при быстром подводе и отводе;

F1ст, F2ст - эффективные площади стандартного гидроцилиндра соответственно в напорной и сливной полостях гидроцилиндра определяется по формуле 2.42; VДmax= 0,03 м/c (по заданию)

(2.42)

(2.43)

Определяем максимальные расходы жидкости:

Номинальная подача насоса должна превышать QБП:

Qн >QБП, л/мин, (2.44)

Величина требуемого давления на выходе из насоса:

рн=р1+Дрн, МПа, (2.45)

где Дрн - суммарные потери давления в линии, соединяющей насос с гидроцилиндром при обратном ходе.

Потери давления могут быть определены только после разработки гидропривода, поэтому предварительно выбор насосной установки производится, приняв:

(2.46),

На основании полученных значений из справочника выбираем модель насосной установки и насоса: ТУ2-053-1535-80, где 3 - исполнение по высоте гидрошкафа; Н = 1850 мм; А - исполнение по способу охлаждения: с теплообменником и терморегулятором; М - исполнение по расположению и количеству агрегатов: агрегат за щитом; Л - расположение насосного агрегата: левое; Г48-8 - обозначение насосной установки; 4 - исполнение по вместимости бака: 160 л; УХЛ - климатическое исполнение; НПл56-5/16 - тип комплектующего насоса (пластинчатый двухпоточный), pн=16 МПа; 4А160М6 - электродвигатель; 9Г49 - 33 - номер насосного агрегата; Qн=61 л/мин=1,02·10-3 м3/с.

Подача насоса данной установки удовлетворяет условию:

Qн >Qmax, м3/с, (2.47)

61>55,44м3/с.

2.4 Расчет и выбор гидроблока управления и трубопроводов

2.4.1 Расчет и выбор гидроаппаратуры

Параметрами для выбора гидроаппаратуры является величина расхода жидкости и рабочего давления в той линии, где установлен аппарат. Номинальные значения расхода и давления - ближайшие большие к расчетным значениям. Выбранные аппараты должны соответствовать заданному способу монтажа, в данном случае резьбового, а для блока управления - встраиваемого. Выбор аппаратуры производим из справочника [9]. При выборе направляющей аппаратуры предпочтение отдаём распределителям типа В, отличающимся меньшими габаритами и металлоёмкостью.

РР1 (схема 14) - распределитель реверсивный;

Qном=100 л/мин=1,67·10-3 м3/с; Рном=32 МПа

ВЕХ16.14.30/ОФ.А. В220-50НД.Н. ЕТ ГОСТ 24679-81

В - гидрораспределитель золотниковый;

ЕХ - управление электрогидравлическое;

16 - диаметр условного прохода, мм;

14 - исполнение по схеме 14 [1];

30/ - номер конструкции;

ОФ - без пружинного возврата с фиксатором;

Л - тип магнита: маслонаполненный;

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

Н - наличие кнопки для ручного переключения на электромагнитное;

ЕТ - соединение линий управления с основными: линии соединены;

Ф - фильтр;

Qном=63 л/мин=1,05·10-3 м3/с; Рном=32 МПа

2ФГМ32 ТУ-053-1778-86Е

Номинальная пропускная способность 100 л/мин;

Номинальная тонкость фильтрации 10 мкм;

Р3 (схема 573) - распределитель;

Qном. =160 л/мин=2,67·10-4 м3/с; Рном=32 МПа

РХ20.573.3.00. В220-50 ТУ2-053-1436-79Е

РХ - гидрораспределитель; 20 - диаметр условного прохода, мм; 573 - исполнение по гидросхеме 573; 3 - вид управления: электрогидравлическое; 00 - без регулирования времени переключения;

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

КП1 - клапан предохранительный встраиваемого исполнения

Qном=63 л/мин=1,05·10-3 м3/с; Qmax=200 л/мин=3,33·10-3 м3/с;

Pном=32 МПа, МКПВ16/3Ф4В1УХЛ4 ТУ2-053-1737-85;

МКПВ - клапан предохранительный на базе встраиваемых элементов с международными присоединительными размерами;

16 - условный проход, мм;

3 - номинальное давление 32 МПа;

Ф исполнение по способу монтажа: вставной;

4 - исполнение по функционально-конструктивному признаку;

В - исполнение по виду регулировки: винт с квадратной головкой;

1 - исполнение по давлению;

УХЛ - климатическое исполнение;

4 - категория размещения.

КО1, КО2 - клапаны обратные;

Qном=63 л/мин=1,05·10-3 м3/с; Рном=20 МПа

Г51-33 ТУ2-053-1649-83Е

Д - дроссель встраиваемого исполнения;

Qном=63 л/мин=1,05·10-3 м3/с; pном=32 МПа

МДВ16/3Ф1ВУХЛ4 ПТУ2-053-614-83;

МДВ - дроссель встраиваемый с международными присоединительными размерами по DIN 24342; 16 - условный проход, мм; 3 - номинальное давление 32 МПа; Ф - вставной монтаж; 1 - конструктивное исполнение; К - исполнение по виду регулировки: винт с квадратом под ключ; УХЛ - климатическое исполнение; 4 - категория размещения.

Внутренний диаметр трубопровода определяется по формуле 2.48:

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

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

Максимально допускаемая толщина стенки трубопровода определяется по формуле 2.49:

где р - максимальное давление жидкости в трубопроводе; - предел прочности на растяжение материала трубопровода: = 340 МПа; Кб - коэффициент безопасности, Кб = 4;

2.4.2 Расчет трубопровода по участкам

Трубопроводы разбиваем на участки и производим расчёт для каждого участка.

Напорные трубы: участки 1-4, 36-37

Qmax= 61 л/мин=1,02·10-3 м3/с;

Выбираем ближайшее большее стандартное значение:

Dуст=20 мм,

Для данного участка выбираем стальные бесшовные трубы 253 по ГОСТ 8734-75

Соединение с шаровым ниппелем: 2-25-К3/4" ОСТ 2 Г 91-26-78.

где: 2 - конструктивное исполнение на давление;

25 - наружный диаметр трубы dн, мм;

К3/4”-резьба коническая;

Напорные трубы: участки 17-18, 19-20

Qmax = 55,44 л/мин=9,24·10-4 м3/с;

Выбираем ближайшее большее стандартное значение:

Dуст=20 мм,

Для данного участка выбираем стальные бесшовные трубы 222,5 по ГОСТ 8734-75. Соединение с шаровым ниппелем: 2-22-К3/4" ОСТ 2 Г 91-26-78. Напорно-сливные трубы: участки 15-16, 25-25а

Выбираем ближайшее большее стандартное значение: Dуст=25 мм,

Для данного участка выбираем стальные бесшовные трубы 323,5 по ГОСТ 8734-75

Соединение с шаровым ниппелем: 2-32-К1" ОСТ 2 Г 91-26-78.

Напорно-сливные трубы: участки 26-27, 28-29

Qmax =55,44/2= 27,72 л/мин=4,62·10-4 м3/с;

Выбираем ближайшее большее стандартное значение: Dуст=20 мм,

Для данного участка выбираем стальные бесшовные трубы 222,5 по ГОСТ 8734-75

Соединение с шаровым ниппелем: 2-22-К3/4" ОСТ 2 Г 91-26-78.

Напорно-сливные трубы: участки 30-31, 32-33

Qmax =27,14/2=13,57 л/мин=2,26·10-4 м3/с;

Выбираем ближайшее большее стандартное значение: Dуст=12 мм,

Для данного участка выбираем стальные бесшовные трубы 162 по ГОСТ 8734-75. Соединение с шаровым ниппелем: 2-16-К1/2" ОСТ 2 Г 91-26-78. Напорно-сливные трубы: участок 34-35

Qmax = 27,14 л/мин=4,52·10-4 м3/с;

Выбираем ближайшее большее стандартное значение: Dуст=20 мм,

Для данного участка выбираем стальные бесшовные трубы 222,5 по ГОСТ 8734-75

Соединение с шаровым ниппелем: 2-22-К3/4" ОСТ 2 Г 91-26-78.

Сливные трубы: участки 38-39,13-22, 23-24

Qmax = 55,44 л/мин=9,24·10-4 м3/с;

Dуст=25 мм,

Для данного участка выбираем стальные бесшовные трубы 323,5 по ГОСТ 8734-75

Соединение с шаровым ниппелем: 2-32-К1" ОСТ 2 Г 91-26-78.

Сливные трубы: участок 43-44

Qmax= 61 л/мин=1,02·10-3 м3/с;

Выбираем ближайшее большее стандартное значение: Dуст=25 мм,

Для данного участка выбираем стальные бесшовные трубы 323,5 по ГОСТ 8734-75

Соединение с шаровым ниппелем: 2-32-К1" ОСТ 2 Г 91-26-78.

2.4.3 Разработка конструкций гидроблока управления

В гидроблок управления входят следующие аппараты: РР - распределитель реверсивный стыкового исполнения ВЕХ16.14.30/ОФ.А. В220-50НД.Н. ЕТ ГОСТ 24679-81; Д - дроссель встраиваемого исполнения МДВ16/3Ф1ВУХЛ4 ПТУ2-053-614-83; КО - клапан предохранительный встраиваемого исполнения МКПВ16/3Ф4В1УХЛ4 ТУ2-053-1737-85.

Данные аппараты компонуются на специальном корпусе, к которому прикрепляются посредством стандартных крепёжных деталей. При проектировании корпуса гидроблока управления обеспечивается максимальная простота, компактность и технологичность конструкции, удобство сборки, а также возможность установки его на оборудование (на задней стенке корпуса предусмотрены резьбовые крепёжные отверстия). Диаметры отверстий в корпусе соответствуют диаметрам отверстий в аппаратах, которые к нему присоединяются. Толщина перемычек между отверстиями не превышает 3…5 мм. Аппараты располагаем таким образом, чтобы иметь возможность их беспрепятственной настройки и регулировки. Трубопроводы подключаем так, чтобы конструкция была эргономичной.

На основе компоновки выполняется сборочный чертеж гидроблока управления, на котором проставляются габаритные, присоединительные и установочные размеры. На основании сборочного чертежа блока управления выполняется рабочий чертеж корпуса. Учитывая сложность конструкции корпуса, отверстия пронумеровываются (обозначаются).

2.4.4 Определение потерь давления в аппаратах и трубопроводах

Определение потерь давления в аппаратах

Потери давления р ГА в гидроаппаратах определяются по формуле 2.50:

(2.50)

где ро - давление открывания или настройки аппарата;

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

Qmax-расход жидкости через аппарат на данном этапе цикла.

Величина ро для обратных клапанов приводится в справочнике [9], а для напорных, редукционных и переливных клапанов выбирается при расчете гидродвигателя и насосной установки. Для распределителей, фильтров и дросселей ро=0. Коэффициенты А и В определяются по формулам 2.51 и 2.52:

(2.51)

(2.52)

где Qном - номинальный расход аппарата;

рном - потери давления в аппарате при номинальном расходе.

Величина рном для стандартных гидроаппаратов указывается в справочнике [9] в таблицах основных параметров.

Расчет производим для быстрого подвода.

Напорная линия

Фильтр Ф: Qном=63 л/мин=1,05·10-3 м3/с;

Дроссель Д: Qном=63 л/мин=1,05·10-3 м3/с,

Распределитель РР: Qном=100 л/мин=1,67·10-3 м3/с;

Клапан обратный КО2: Qном=63 л/мин=1,05·10-3 м3/с;

Сливная линия

Распределитель РР: Qном=100 л/мин=1,67·10-3 м3/с;

Расчет потерь давления в гидроаппаратах сводим в таблицу 2.1

Таблица 2.1 - Потери давления в гидроаппаратах

Наименование и модель аппарата

Ро

(МПа)

А

(МПа·с/м3)

В

(МПа·с2/м6)

Этап цикла

Qmax

(м3/с)

Рг а

(МПа)

Фильтр Ф

2ФГМ32

0

47,6

45351,5

БП

0,001017

0,095288

Дроссель Д

МДВ16

0

123,8

117913,8

0,000924

0,215072

Распределитель РР

ВЕХ16

0

60

36000

БП

0,000924

0,086176

Клапан обратный КО2

Г51-33

0,15

47,6

45351,5

БП

0,000924

0,23272

Распределитель РР

ВЕХ16

0

60

36000

БП

0,000452

0,034506

Потери в гидроаппаратах: напорная линия: РгаН = 0,629256МПа; сливная линия: РгаС = 0,034506МПа; суммарные потери в ГА: Рга = 0,034506МПа.

Определение потерь давления в трубопроводах.

Потери давления по длине.

Потери давления по длине обусловлены вязким трением жидкости при ее течении в трубопроводе. Существенное влияние на величину этих потерь оказывает режим течения жидкости. Различают два режима: ламинарный и турбулентный, причем переход из одного режима в другой происходит при критическом числе Рейнольдса (Reкр). Поэтому прежде всего для каждого трубопровода определяется число Рейнольдса (Re).

Re=U·dст/, (2.53)

где U - фактическая скорость движения жидкости в трубопроводе;

- кинематический коэффициент вязкости жидкости.

Затем сравниваем это число с Reкр:

если Re<Reкр, то режим течения ламинарный,

если Re>Reкр, то режим течения турбулентный.

Для гладких круглых труб, а так же для отверстий в корпусе гидроблока управления Reкр=2300, для рукавов Reкр=1600.

При расчете потерь давления трубопроводы разбиваются на участки, имеющие одинаковый диаметр и расход жидкости. Потери давления Ре на вязкое трение:

(2.54)

где с - плотность рабочей жидкости;

лi - коэффициент гидравлического трения на i-м участке;

ni - число участков.

Для гладких цилиндрических трубопроводов коэффициент лi определяется по формулам:

при ламинарном режиме лi=64/Rei

при турбулентном режиме лi=0,3164/ (Rei) 0,25,где Rei - число Рейнольдса на i-м участке.

Расчет производим для быстрого подвода.

Участок 1-4:

f1-4=р (d) 2/4=р (0,019) 2/4=2,84·10-4 м2,U1-4=Q/f1-3=1,02·10-3/2,84·10-4 =3,59 м/с,

Re1-4=U1-4·d/г=3,59 ·0,019/19·10-6=3585,8.

Режим течения турбулентный.

лi=0,3164/ (3585,8) 0,25=0,040888

Для остальных участков трубопровода расчет производим аналогично. Результаты расчетов сводим в таблице 2.2:

Таблица 2.2 - Потери давления по длине

Этап цикла

Линия

Qmax

(м3/с)

Учас-ток

dст;

(м)

fст;

(м2)

U

(м/с)

Rei

лi

Li

(м)

ДРi

(МПа)

ДРе

(МПа)

1

2

3

4

5

6

7

8

9


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.