Общая характеристика цеха выплавки стали в ОАО "Северсталь". Знакомство с проектом модернизации платформы машины подачи кислорода в конвертер №3. Анализ этапов расчета приводного вала и насосных установок. Особенности проектирование червячной фрезы.
При низкой оригинальности работы "Проект модернизации платформы машины подачи кислорода в конвертер №3", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Максимальный диаметр нарезаемых колес, мм 800 Максимальный модуль нарезаемых зубьев, мм 10 Максимальный угол наклона зубьев нарезаемых колес, град /-45 Расстояние между осями стола и фрезы, мм 80 - 500 Максимальные размеры установленной червячной фрезы, мм: длина 200 диаметр 200В данной работе был разработан проект модернизации платформы машины подачи кислорода в конвертер №3. Разработан редуктор, входящий в привод передвижения платформы машины подачи кислорода №3, произведен расчет зубчатой передачи, упругой втулочно-пальцевой муфты, а также шпонки. В ходе модернизации привода передвижения платформы была произведена замена ходового винта с гайкой на более надежный и более упрощенный в обслуживании привод с зубчатым колесом и рейкой.
Введение
платформа машина кислород фреза
Металлургическая промышленность России в настоящее время включает 24 группы самостоятельных производств, примерно 220 предприятий черной металлургии, около 730 предприятий цветной металлургии, производящих металлопродукцию. Из всего объема стали, произведенной в 2016 году, примерно 90% - на счету шести крупных компаний: Евразхолдинг, ММК, «Северсталь», НЛМК, «Уральская сталь», стальная группа Мечел.
В перспективе до 2018г. в черной металлургии России сохранится тенденция роста технического уровня и улучшения качества металлопродукции на всех переделах. Численность промышленно - производственного персонала в металлургии приближается к 1,3 млн. человек. На производство продукции металлургического комплекса расходуется от общего объема промышленного потребления: 14% топлива, 35% электроэнергии, 40% сырьевых ресурсов. На металлургию приходится 25% грузов, перевозимых железнодорожным транспортом.
Металлургический комплекс страны обеспечивает 14% налоговых платежей промышленности в консолидированный бюджет, 15% общероссийского объема валютной выручки, 95% потребляемых конструкционных материалов, что в значительной степени определяет уровень загрузки производственных мощностей базовых отраслей экономики России. Значительная часть металлургических предприятий являются градообразующими, и результаты их работы определяют социальную стабильность многих регионов.
День рождения Череповецкого металлургического комбината считается 24 августа 1955 года, когда был получен первый череповецкий чугун на построенной домне №1. Для того чтобы производственный процесс был полным построены различные цеха и производства.
Сегодня комбинат это мощное предприятие имеющее в своем составе агло-доменное производство, заключающее в себе 2 аглофабрики и 5 домен, в том числе самую мощную во всем мире «Северянку».
1. Анализ состояния вопроса, постановка цели и задач
1.1 Состав оборудования цеха выплавки стали. Последовательность технологического процесса
Самым крупным из сталеплавильного «куста» ОАО «Северсталь» является конвертерное производство, днем рождения которого считается 6 ноября 1980 года. В производство входят 4 цеха: - цех первичной переработки шлака, шихты и миксеровозов;
- цех выплавки конвертерной стали;
- цех разливки стали;
- цех экзотермических шлакообразующих смесей.
На долю конвертерного производства приходится примерно 80% стали выплавленной на комбинате за год.
Цех выплавки стали состоит из отделения конвертеров, имеющего в своем составе 3 конвертера емкостью 350-400тн. И участка футеровки и подготовки сталеразливочных ковшей. Выплавку стали в конвертере и его транспортировку для разливки обеспечивает блок механического оборудования состоящий из машины подачи кислорода, вертикального тракта подачи сыпучих материалов, конвертера, подвижной муфты, сталевоза и шлаковоза.
Задача конвертерного цеха заключается в выплавке стали путем кислородного рацинирования чугуна.
Конвертера емкостью 350-400 тонн оборудованы для продувки плавки кислородом сверху. Расход шихтовых материалов, требуемый на плавку определяется в зависимости от данных о параметрах выплавляемой стали, составе шихтовых материалов, температуре чугуна, и др.
Мостовым загрузочным краном грузоподъемностью 200 тонн стальной лом загружается в конвертер вместимостью 100 м3. После загрузки лома для ускорения процесса шлакообразования в конвертеры засыпают шлакообразующие материалы в объеме 50% их общего расхода на плавку. Жидкий чугун заливают мостовым краном в конвертер из чугуновозного ковша вместимостью 350 тонн. После заливки жидкого чугуна конвертер устанавливают в вертикальное положение. Машиной подачи кислорода вводится кислородная фурма, затем открывают подачу кислорода и начинают продувку. Фурма во время продувки находится на высоте 1,8-4,8 метра от уровня ванны в спокойном состоянии, также для ускорения образования шлака продувку начинают с повышенным положением фурмы, а через 4 мин. Ее опускают до нормального положения. В среднем цикл конвертерной плавки составляет 37 минут.
1.2 Устройство машины подачи кислорода
В конвертерном производстве на ОАО «Северсталь» применяются два типа машин подачи кислорода. На первом и втором конвертерах применены с передвижной платформой и неподвижной направляющей (МПК-1,2), на третьем конвертере с передвижной платформой и двумя подвижными направляющими (МПК-3).
Машина подачи кислорода с передвижной платформой и неподвижной направляющей, установленной на конвертерах №1 и 2, состоит из: - Платформы, перемещающейся на двух парах ходовых колес;
- Рамы с механизмом передвижения;
- Подвески;
- Двух кареток с фурмами и металлорукавами для подвода кислорода и воды для охлаждения;
- Двух небольших подвижных направляющих кареток закрепленных к передвижной платформе;
- Одной неподвижной направляющей кареток закрепленной к металлоконструкциям цеха;
- Комплекта электрического оборудования и контролирующей электроаппаратуры - установки командоаппаратов.
Машина подачи кислорода с передвижной платформой и двумя подвижными направляющими, установленной на конвертере № 3, состоит из: - Платформы, перемещающейся на двух парах ходовых колес;
- Рамы с механизмом передвижения;
- Подвески;
- Двух кареток с фурмами и металлорукавами, для подвода кислорода и воды для охлаждения;
- Двух контргрузов соединенных с каретками пластинчатыми цепями, проходящими через приводные и обводные блоки;
- Двух подвижных направляющих кареток закрепленных к передвижной платформе;
- Комплекта электрического оборудования и контролирующей электроаппаратуры - установки командоаппаратов.
1.3 Описание работы машины подачи кислорода
После завалки металлолома в конвертер и заливки чугуна, конвертер ставится вертикально. Машинист дистрибутора с главного поста управления (ГПУ) опускает фурму через фурменное окно в конвертер и открывает подачу кислорода для продувки плавки. После того как плавка продута, фурму приподнимают до уровня фурменного окна для осмотра на предмет течи или «закозления». Если замечаний нет, фурма остается в работе на продувку следующей плавки. Если по какой-либо из причин необходима замена, то машинист дистрибутора с ГПУ перегоняет платформу, ставя запасную фурму в рабочую позицию а вышедшую из строя в резервную позицию для замены. Необходимость переезда МПК для работы другой фурмой может быть по причине неисправности одного из приводов подъема фурм по механической части, электрической части или энергетической части.
Целью работы является модернизация машины подачи кислорода №3, включающая замену привода с ходовым винтом и гайкой на привод с одноступенчатым редуктором и рейкой, который в условиях повышенной запыленности более надежен.
Исходя из заданной цели, необходимо решить следующие вопросы: - рассчитать и спроектировать привод машины подачи кислорода;
- рассчитать и спроектировать гидропривод станка;
- разработать технологический процесс изготовления вал-шестерни;
- рассчитать основные конструктивные и расчетные размеры фрезы;
1.4 Разработка мероприятий по модернизации машины подачи кислорода
При анализе простоев механического оборудования машин подач кислорода цеха выплавки стали Конвертерного производства за последние три года выявлено, что основные простои, повлиявшие на выплавку стали принадлежат машине подачи кислорода конвертера №3 которая по конструкции отличается от МПК установленных на конвертерах №1; 2.
Самая частая неисправность это невозможность переезда платформы с фурмами для различных операций, таких как продувка плавки, торкретирование конвертера, замена фурм. Среднегодовые простои конвертера по устранению причин неисправностей составили 6 часов 42 минуты.
Основными причинами простоев являются: - Попадание пыли в зазор между трапециидальной резьбой ходового винта и двухзаходной бронзовой гайкой, вследствие чего происходит заклинивание передачи.
- Срезание витков резьбы бронзовой гайки от их интенсивного износа который происходит по причине прогиба винта изза его длины (ход платформы 5 метров), невозможности применения смазки изза высоких температур и повышенной запыленности.
- Трудоемкость обслуживания и ремонта механизма изза его конструкции.
- Отсутствие взаимозаменяемости оборудования и деталей с других машин подачи кислорода, установленных в цехе.
Для сокращения продолжительности простоев МПК №3 и исключения основных причин простоев предлагается произвести модернизацию, которая заключается в замене привода перемещения платформы с ходовым винтом и гайкой на привод с одноступенчатым редуктором и рейкой.
Привод с одноступенчатым редуктором и рейкой более надежен в условиях повышенной запыленности. Данный привод позволит облегчить обслуживание и ремонт, а так же появится возможность использовать для данного привода оборудование и детали с других машин подачи кислорода. Тем самым исключив среднегодовые простои конвертера продолжительностью 6 часов 42 минуты.
2. Конструкторская часть
2.1 Разработка привода платформы машины подачи кислорода
2.1.1 Назначение, конструкция и принцип действия машины
Машина подачи кислорода (МПК) предназначена для введения кислорода в конвертер сверху через водоохлаждаемую фурму, для вертикальных и горизонтальных перемещений, связанных с подачей фурмы внутрь конвертера, и заменой вышедшей из строя фурмы резервной.
Механизм привода передвижения платформы машины подачи кислорода представляет собой зубчатую рейку (7), закрепленную к металлоконструкциям платформы по центру снизу. Для взаимодействия с ней выполнена прямозубая передача, состоящая из вал-шестерни (m = 10, z = 14) и зубчатого колеса (6) (m = 10, z = 25) установленных на подшипниках качения, в металлическом корпусе нестандартного одноступенчатого редуктора (5), закрепленного к металлоконструкциям площадки на отметке 55,6 метра.
Механизм приводится в движение стандартным приводом, состоящим из двухступенчатого редуктора (3) и электродвигателя (1) с колодочным тормозом (8). Между электродвигателем и двухступенчатым редуктором привод передается через муфту МУВП (2), между двухступенчатым редуктором и нестандартным одноступенчатым редуктором через муфту зубчатую (4). Крайние положения платформы машины подачи кислорода (ход платформы) контролирует командоаппарат (10), включенный в электросхему привода и конечные выключатели. Привод на командоаппарат от редуктора осуществляется через муфту кулачковую (9).
Ход платформы машины подачи кислорода S =5,0 метров.
Скорость передвижения платформы ? = 0,13 м/с, что определено технологическим процессом.
Расположение элементов представлено на рисунке 2.1.
Выбираем электродвигатель марки ДМТКН 111-6 с мощностью N э.д. = 3 КВТ, при частоте вращения двигателя nэ.д. = 910 об/мин. Общее передаточное число привода определяем по формуле: U = nэ.д. / n (2.5)
U = 910 / 9,94 = 91,5
Передаточное число стандартного редуктора принимаем Uред = 50; Передаточное число нестандартного редуктора
U = U / Uред. (2.6)
U = 91,5 / 50 = 1,83
Частота вращения первого вала будет равна частоте вращения вала электродвигателя.
n1 = nэ.д. = 910 об./мин.
Частота вращения остальных валов определяем по формуле: , об/мин (2.7) где ni-1 - это частота вращения предыдущего вала, об./мин.;
Ui - это передаточное число данной ступени.
Тогда частота вращения второго вала: n2 = 910/50 = 18,2 об/мин
Частота вращения третьего вала: n3 = 18,2/1,83 = 9,95 об/мин
Крутящий момент на первом валу определяется по формуле: , Нм (2.8) где ?1 - это угловая скорость первого вала, с-1. ?1= ? ? n1 /30, с-1 (2.9) ?1= 3,14 ? 910 /30 = 95,2 с-1,, ?2= 3,14 ? 18,2 /30 = 1,90 с-1, ?3= 3,14 ? 9,95 /30 = 1,04 с-1, T1= 3 ? 103 /95,2 = 31,5 Н?м
Крутящие моменты на остальных валах могут быть определены по формулам: T2= T1 ? Uред ? ?п.п.3 ? ?зуб2 ? ?м , T3= T2 ? U ? ?п.п.2 ? ?зуб.откр. ? ?м , T2= 31,5 ? 50 ? 0,993 ? 0,962 ? 0,98 = 1381 Н?м, T3= 1381 ? 1,83 ? 0,992 ? 0,92 ? 0,98 = 2233 Н?м
2.1.4 Выбор стандартного редуктора
Учитывая конструктивные особенности данного привода: габариты привода, кратковременные перегрузки, выбираем двухступенчатый цилиндрический редуктор.
Допускаемый момент на тихоходном валу редуктора, допускаемая частота вращения быстроходного вала: Мтих. =1381Нм nб = 18,2 об/мин.
Учитывая, что допускаемый момент и допускаемая частота вращения должны быть: [М] ? Мтреб
[n] ? nфакт
Выбираем редуктор 2Ц-350-50-24Ц, у которого номинальный момент на тихоходном валу равен Мном.=3150 Нм., передаточное число редуктора Uред = 50, диаметры выходных концов валов: быстроходный вал - 40 мм тихоходный вал - 85 мм.
2.1.5 Расчет нестандартного редуктора
1) Выбор материалов шестерни и колеса и термообработки
Для шестерни - Сталь 40Х, HRCCP1 = 45… 55
Для колеса - Сталь 40Х, НВ = 230…260
2) Определение основных параметров передачи
Межосевое расстояние определяется по формуле: aw=Ka?(U 1)?T3?KH??103/([ ]?U2?фа , мм (2.10) где - это вспомогательный коэффициент, = 49,5 ;
- это крутящий момент на третьем валу, Н•мм ;
- это коэффициент концентрации нагрузки, = 1 ;
- это допускаемые контактные напряжения, Н/мм2 ;
- коэффициент ширины, = 0,4.
Для углеродистых сталей с твердостью НВ 45 и термообработкой-улучшение ТВЧ [8], [?]HO = 14 ? HRC 170
[?]HO = 1,8 ? НВ 67
В качестве [?] HO принимают допускаемое контактное напряжение того зубчатого колеса, для которого оно меньше;
[?]HO1 = 14 ? 50 170 = 870 Н/мм2
[?]HO2 = 1,8 ? 245 67 = 508 Н/мм2
Допускаемое контактное напряжение:
[?Н] = KHL ? [?]HO
[?]H = 0,45 ? ([ ? ]H1 [?]H2)
[?1]H = 1,23 ? [?]H2
(2.11) где NHO - это число циклов перемены напряжения, соответствующее пределу выносливости. NHO = 25 млн. циклов;
N - число циклов перемены напряжения за весь срок службы.
Межосевое расстояние: aw=49,5?(1,83 1)?2233?1?103/(691?1,83?0.4 , мм
Принимаем aw = 195 мм. Значение модуля m = (0,01 - 0,02) ? 195 = 2 - 4 мм, но так как вал-шестерня входит в зацепление с тихоходным колесом, а оно с приводной рейкой платформы, то принимаем повышенный модуль из стандартного ряда: m = 10 мм
Определим суммарное количество зубьев шестерни и колеса: (2.13)
Определим число зубьев шестерни и колеса:
Z1=39/1,83 1=14
По округленному значению числа зубьев уточним передаточное отношение U и вычислим погрешность отклонения его от допустимого (?U ? 4%);
(2.16)
Uред=25/14=1,79
Погрешность отклонения его от допустимого значения:
условие выполняется;
Определяем остальные геометрические параметры передачи: делительные диаметры: d1 = m ? z1 , мм d2 = m ? z2 , мм (2.17) d1 = 10 ? 14 = 140 мм. d2 = 10 ? 25 = 250 мм. диаметры вершин зубьев: da1 = d1 2 ? m, мм da2 = d2 2 ? m, мм (2.18) da1 = 140 2 ? 10 = 160 мм. da2 = 250 2 ? 10 = 270 мм. диаметры впадин зубьев: df1 = d1 - 2,5 ? m, мм df2 = d2 - 2,5 ? m, мм (2.19) df1 = 140 - 2,5 ? 10 = 115 мм. df2 = 250 - 2,5 ? 10 = 225 мм. ширина колеса: , мм (2.20) b2=0,4х195=78 мм. ширина шестерни:
b1 = b2 b1 = 78 мм.
3) Выполняем проверочный расчет передачи на контактную прочность.
Условие контактной прочности зубьев стальных зубчатых колес для прямозубых передач, может быть записано: Н/мм2 (2.21)
Для включения коэффициента в формулу, следует произвести уточнение значений.
Коэффициент Кн? уточняем при помощи отношения: b2/d1=78/140=0,557
Принимаем Кн? = 1,1
Коэффициент динамичности уточним по фактической окружной скорости колес и их степени изготовления: (2.22)
Для прямозубых колес при < 3 м/с назначается 9 степень точности, при этом Кн = 1; Кн? = 1,1.
4) Производим проверочный расчет передачи на изгиб
Расчет выполним отдельно для шестерни и колеса.
Условие прочности: Н/мм2 (2.24)
Н/мм2 (2.25) где ?F1, ?F2 - фактическое напряжение изгиба для шестерни и колеса, Н/мм2;
YF1, YF2 - коэффициенты формы зуба для шестерни и колеса определяют по таблице в зависимости от числа зубьев Z1, Z2 и коэффициента смещения Х = 0, без смещения; принимаем YF1 = 4,28 и YF2 = 3,90
КF? - коэффициент концентрации нагрузки при НВ < 350 и принимаем КF? = 1,42;
[?]FO = 1,03 ?НВ, Н/мм2 (2.26)
В качестве [?]FO принимаем допускаемое контактное напряжение того зубчатого колеса, для которого оно меньше
[?]FO = 1,03 ?245 = 252,35 Н/мм2
Допускаемое контактное напряжение: [?F] = KFL ? [?]FO, Н/мм2 (2.27) где KFL - коэффициент долговечности: (2.28) где NFO - число циклов перемены напряжения, соответствующее пределу выносливости, NFO = 4 млн. циклов;
,
так как получили KFL < 1, то принимаем KFL = 1
[?F] = 1 ? 252,35 = 252,35 Н/мм2
Н/мм2 < [?F]
Н/мм2 < [?F] условие выполняется.
5) Определение усилий в зацеплении
Радиальная сила определяется: Fr1 = Ft1 ? tg?, Н (2.29) где ? - угол зацепления, ? = 200
Fr1 = 17864 ? tg200 = 6502 Н
Осевая сила F?1 = 0.
2.1.6 Ориентировочный расчет и конструирование приводного вала
Для изготовления детали выбираем конструкционную легированную сталь 40X по ГОСТ 4543-71. Такая сталь широко используется в машиностроении для изготовления деталей зубчатых зацеплений и на показала высокие эксплуатационные качества.
Определим диаметр вала: , мм (2.30) где Т - крутящий момент на валу, Н•мм;
мм диаметры валов под подшипники: DП = d 2t, мм (2.31)
DП = 65 2 ?3 = 71 мм принимаем одинаковые подшипники DП = 75 мм диаметры валов под буртик подшипника: DБП = DП 3,2r, мм (2.32)
DБП = 75 3,2 ? 3.5 = 86.2 мм принимаем DБП = 86 мм.
Эскиз приводного вала представлен на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 - Эскиз приводного вала
2.1.7 Предварительный выбор подшипников
Для приводного вала выбираем радиальные шарикоподшипники легкой серии, со следующими характеристиками, представленными в таблице 2.2:
Таблица 2.2. Характеристики подшипников
№ d,мм D, мм В, мм Cr, H C0r, H
215 75 130 25 66300 41000
2.1.8 Проверочный расчет подшипников
Подбор и проверка подшипников
Цель работы: - Определить эквивалентную динамическую нагрузку подшипников.
- Проверить подшипники по динамической грузоподъемности.
- Определить расчетную долговечность подшипников.
Исходными данными являются результаты, полученные в главе 6 ПЗ.
Т2 = 1381?103 - передаваемый момент;
Lh=15000ч - долговечность (время работы под нагрузкой).
- Рассчитываем изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскостях, строим эпюры;
- Определяем коэффициент запаса прочности и сравниваем его с заданным.
Эпюры изгибающих и крутящих моментов показаны на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4. Расчетная схема
Очевидно, что опасным является место зубчатого зацепления, в котором действуют все виды внутренних факторов, отсюда следует, что диаметр опасного сечения равен 160мм.
Значения консольной силы: Fm=250? , Н (2.37)
Fm=250? 1381 , Н
Определение реакций в опорах
Вертикальная плоскость: (2.38)
Горизонтальная плоскость: , Н (2.39)
, Н (2.40)
Расчет значений изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, построение эпюр
Строим эпюры изгибающих моментов
Вертикальная плоскость: , МВ=RAZ?l1, Нм (2.41)
МВ=3251?0,070=228 Нм
МС = 0
MD = 0
MA = 0
МВ=RAZ?l1, Нм (2.42)
МВ=13909?0,070=974 Нм
МС=FM?l3, Нм (2.43)
МС=4645?0,150=697 Нм
MD = 0
Построение эпюры крутящих моментов
Крутящий момент Т = 1381 Н?м будет действовать на участке BD.
Определяем коэффициент запаса прочности: (2.44) где n?- коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям и n? - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям; [n] = 1,5…3;
(2.45)
(2.46) где ?a, ?а - амплитудные напряжения цикла, МПА;
?m, ?m - средние напряжения, МПА.
Влияние асимметрии цикла изменения ? обычно незначительно (?? = 0…0,05)
В расчете валов принимается, что нормальные напряжения будут изменяться по симметричному циклу, тогда можно записать: ?m = 0
, Нм (2.47) где WO - осевой момент сопротивления сечения вала, м3
, Нм (2.48)
, Нм (2.49)
В расчетах валов принимается, что касательные напряжения изменяются по нулевому циклу, тогда можно записать: (2.50) где Wp - это полярный момент сопротивления сечения вала, м3 ?m = 0 - для вала нереверсивной передачи
, Нм (2.51)
(2.52)
Принимаем опасных сечениями точку B, как максимально нагруженную, и точку С, как точку с наименьшим диаметром.
Находим осевой и полярный моменты сопротивления в опасных сечения: WOB = ??0,1153/32=149,2?10-6 м3
WOC = ??0,0753/32=41,4?10-6 м3
WOB = ??0,1153/16=298,4?10-6 м3
WOC = ??0,0753/16=82,8?10-6 м3
?? AB = ?? U = v2282 9742 / 149,2?10-6 = 6,8МПА
?? АС = ?? U = 697 / 41,4?10-6 = 16,8МПА
?? AB = ??U = 1381 / 298,4?10-6 = 4,6МПА
?? AB = ??U = 1381 / 82,8?10-6 = 16,7МПА
Пределы выносливости вала в данном сечении: , Па (2.53)
, Па (2.54) где ?-1, ?-1 - это пределы выносливости гладких образцов (при симметричном цикле изгиба и кручения), Па;
(К?)D, (К?)D - коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала.
(2.55)
(2.56) где К? и К? - это эффективные коэффициенты концентрации напряжений;Для ступенчатого перехода: К? = 2,15 (для ?В = 5 ? 108 Па); К? = 2,1;
Kv - коэффициент влияния поверхностного упрочнения, Kv = 1;
KF - коэффициент влияния шероховатости, KF = 1,05;
Kd - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, Kd = 0,74 (для ?) и Kd = 0,65 (для ?).
, , МПА, МПА, n ??B=126 / 6,8 = 18,5 , n ?? B=126 / 4,6 = 27,4 , NB=18,5?27,4/v18,52?27,42=5,31 , n ??С=126 / 16,8 = 7,5 , n ?? С=126 / 16,7 = 4,01 , NC=7,5?4,01/v7,52?4,012=3,54
3,54 ? [n] = 1,5…3;
Условие прочности для опасного сечения вала выполняется.
В других сечениях вала изгибающий момент и касательные напряжения меньше, значит, в этих сечениях запас по прочности будет еще больше и их расчет не представляет интереса.
2.1.10 Выбор муфты
Муфта упругая втулочно-пальцевая состоит из двух полумуфт, закрепленных шпонкой на валу. Полумуфты соединяются пальцами, на которые надеты упругие резиновые втулки. Такие муфты обеспечивают достаточную эластичность передачи, просты в изготовлении, надежны в работе, допускают небольшую несоосность валов. Передача крутящего момента от полумуфты к полумуфте осуществляется через пальцы, закрепленные в первой полумуфте. По ГОСТ 214254-93 подбираем муфту по максимальному моменту на валу и по посадочному диаметру вала.
3 250 Нм 400 рад/с 65 мм 82 мм 169 мм 140 мм 0,3 мм 10 1,5 мм
Рисунок 2.5 - Муфта МУВП
В данной конструкции привода применена зубчатая муфта типа МЗ.
Для зубчатых муфт максимальный момент Мк, который муфта может передать и по которому муфта подбирается определяют по формуле: Мк = k1 ? k2 ? Т, где k1 - коэффициент безопасности, равный 1,2;
k2 - коэффициент условия работы муфты, равный 1.
Т - момент передаваемый муфтой.
Мк1 = k1 ? k2 ? Т = 1,2 ? 1 ? 1381 = 1657,2 Н•мм
Исходя из полученных значений и диаметров валов подбираем муфту: МЗ-7 ГОСТ Р 50895-96. [7] таблица 2.4: Таблица 2.4. Подбор муфты
Обозначение муфты d, мм Мк, кгс м n, об/мин Масса, кг (не более)
МЗ-7 65 1900 2120 110
2.1.11 Подбор и расчет шпонок
В данном курсовом проекте проверяем шпонку под полумуфту на смятие.
Сечение шпонки подбирается по известному диаметру вала из соответствующего стандарта ГОСТ 23360-78 для шпонок призматических.
На напряжение смятия шпонка проверяется по формуле:
, МПА (2.57) где Т - крутящий момент передаваемый посаженной деталью, Нм;
? - понижающий коэффициент, для данного вида нагружения ? = 0,8.
[?см] = 0,8?160 = 128 МПА
Рассчитаем шпонку под полумуфту: Т = 1381Нм; d = 65 мм.
Выбираем шпонку призматическую b = 18 мм; h = 11 мм; t1 = 7,0 мм; l = 90 мм.
МПА
118 МПА ? 128 МПА
Шпонка выбрана верно.
2.2 Разработка гидропривода механизма подачи станка
Предметом для разработки является гидравлический привод механизма подачи токарно-фрезерного станка. Привод работает по схеме: Быстрый подвод (БП) - Рабочий ход (РХ) - Быстрый отвод (БО)
Способ регулирования скорости: объемный. Учесть в схеме переключение с быстрого подвода на рабочий ход с помощью механической настраиваемой линейки, через механически управляемый распределитель. Основные характеристики привода: Тип гидродвигателя - вращательного движения;
Осевое усилие - Rmax = 7000 Н;
Наибольшая линейная скорость - Vmax = 0,1 м/с;
Наибольшая скорость рабочего хода - Vpx.max = 0,08 м/с;
2.2.1Расчет и выбор исполнительного гидродвигателя
1) Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя: Решение этой задачи производиться на основании нагрузочных и скоростных параметров привода, приведенных в задании.
Наибольшая угловая скорость гидродвигателя вращательного движения: , с-1 (2.59) где - передаточное отношение кинематической цепи между выходным звеном ГД и рабочим органом.
Передаточное отношение кинематической цепи: , м/об (2.60) где - количество зубьев колеса;
- модуль зубчатой передачи, м. м/об.
Для быстрых ходов: рад/с.
Для рабочего хода: рад/с.
Требуемый крутящий момент гидродвигателя: , Н·м (2.61)
Н·м.
2) Определение геометрических параметров и выбор гидродвигателя
Рабочий объем гидромотора определяется по формуле: , м3, (2.62) где - требуемый крутящий момент гидродвигателя, Н·м;
- давление в напорной линии гидродвигателя, Па;
- противодавление в сливной линии гидродвигателя, Па.
Принимаем стандартное давление в системе МПА.
Противодавление в сливной линии гидродвигателя, согласно рекомендаций [5], примем p2 = 0,5 МПА. м3 (57 см3)
Исходя из полученных данных выбираем гидромотор типа Г15-24М с объемом рабочей полости см3. Основные характеристики данного гидромотора представлены в таблице 2.5.
24 - подача насоса(номинальная) составляет 24л/мин;
8,5 - мощность эл. двигателя(номинальная) .
2.2.4 Выбор аппаратуры
Выбор гидроаппаратуры производится из справочной литературы по величине расхода и рабочего давления. Выбираемые аппараты должны соответствовать заданному способу монтажа, в данном случае модульном.
Фильтр напорный Ф типа 1-16 ГОСТ 21329-75: номинальное давление МПА, номинальный расход л/мин ( м3/с), перепад давлений МПА.
Гидрораспределитель РР типа ВЕ6.14.Г24 УХЛ4 ГОСТ 24679-81: номинальное давление МПА, номинальный расход л/мин ( м3/с), перепад давлений МПА, В - золотникового типа, Е - электрическое управление
6 - условный проход в мм, 14 - номер схемы по исполнению, Г24 - напряжение управления 24В, ток постоянный, УХЛ4 - климатическое исполнение.
Гидрораспределитель Рбп, типа ВМ6.574Е УХЛ4 ГОСТ 24679-81: Номинальное давление мпа, Номинальный расход л/мин ( м3/с), Перепад давлений мпа, В - золотникового типа, М - механическое управление
6 - условный проход в мм, 574Е - номер схемы по исполнению, УХЛ4 - климатическое исполнение.
Клапан предохран. КП, КП1 типа КПМ 6/3МР УХЛ4 ТУ2-053-1441-79
Номинальное давление мпа, Номинальный расход Qном = 28 л/мин (4,67 •10-4 м3/с), Перепад давлений мпа, КПМ - клапан предохранительный, 6 - условный проход, 3 - номинальное давление 32 мпа, М - модульный монтаж, Р - клапан установлен в линии Р, УХЛ4 - климатическое исполнение.
Клапан обратный КО КОМ 6/3МР УХЛ4 ТУ2-053-1400-78
Номинальное давление мпа, Номинальный расход Qном = 28 л/мин (4,67 •10-4 м3/с), Перепад давлений мпа, Давления открытия мпа, КОМ - обратный клапан, 6 - условный проход, 3 - номинальное давление 32 МПА, М - модульный монтаж, Р - клапан установлен в линии Р, УХЛ4 - климатическое исполнение.
2.2.5 Расчет и выбор трубопроводов
Для нахождения диаметров трубопроводов зададимся скоростью движения жидкости согласно рекомендуемым [13] в зависимости от давления в гидросистеме: - для напорной линии при Рн = 16 МПА upek = 4 м/с;
- для напорно-сливной и сливной линии upek = 2 м/с.
В качестве трубопроводов применяем стальные трубы ГОСТ 8734-75.
Внутренний диаметр участка трубы [5]: , м (2.66) где Q - максимальный расход рабочей жидкости через трубу, м3/с;
upek - рекомендуемая скорость течения рабочей жидкости, м/с.
Толщину стенки участка трубы [5]: , м (2.67) где P - максимальное давление рабочей жидкости в трубе, МПА;
[?] - допускаемое напряжение на растяжение для стали ?вр = 340 МПА;
кб - коэффициент запаса, кб = 2…8.
При выборе сортамента труб руководствуемся рекомендуемыми размерами для шаровых соединений по ГОСТ 20969-75 - ГОСТ 20987-75. Стальной трубопровод приваривается к ниппелю, на который предварительно надевается накидная гайка. При затяжке накидной гайки сферическая поверхность ниппеля плотно прижимается к конической поверхности штуцера, обеспечивая герметичность соединения.
2.2.6 Определение потерь давления в аппаратах и трубопроводах
Определение потерь давления в аппаратах
При определении перепадов давлений исходят из расходов, на которые рассчитана гидроаппаратура. Действительные перепады давлений отличаются от справочных взятых предварительно для расчета. Поэтому необходимо уточнить их значения.
Потери давления в аппаратах [5]: ,МПА (2.68) где ?p0 -перепад давления открывания или настройки аппарата,МПА;
A и B - коэффициенты аппроксимации экспериментальной зависимости потерь давления от расхода через гидроаппарат;
, МПА · с/м3; , МПА · с2 / м6 (2.69) где ?p0 - перепад давления открывания или настройки аппарата, МПА;
?pном - потери давления при номинальном расходе, МПА;
Qном - номинальный расход гидроаппарата, МПА.
Определим потери давления в распределителях Рбо, Рбп, РР: л/мин (0,000208 м3/с);
МПА;
МПА.
Коэффициенты аппроксимации:
Максимальный расход м3/с.
МПА
Потери давления по длине трубопроводов представлены в таблице 2.11.
Таблица 2.11 - Потери давления по длине трубопроводов
Линия Участок по схеме Qmax, м3/с DTI, м Li, м FTI, м2 ui, м/с Rei ?i ?PТI, Быстрый подвод БП
Итого потери в гидроаппаратах: Быстрый подвод БП (вращение влево): - напорная линия МПА;
- сливная линия МПА.
Вывод
В данной работе был разработан проект модернизации платформы машины подачи кислорода в конвертер №3.
Разработан редуктор, входящий в привод передвижения платформы машины подачи кислорода №3, произведен расчет зубчатой передачи, упругой втулочно-пальцевой муфты, а также шпонки. Редуктор рассчитывался на определенные технические характеристики, обеспечивающие надежную работу агрегата. В ходе модернизации привода передвижения платформы была произведена замена ходового винта с гайкой на более надежный и более упрощенный в обслуживании привод с зубчатым колесом и рейкой.
Разработан гидропривод механизма подачи токарно-фрезерного станка. Здесь произведены расчет и выбор гидродвигателя, насосной установки, гидроаппаратуры и трубопроводов.
Так же разработана технология изготовления вал - шестерни с применением фрезерно - центровального, токарно - винторезного, токарно - фрезерного, зубофрезерного, круглошлифовального станков и термообработкой детали. В ходе разработки были подобраны соответствующее оборудование и приспособления. Была рассчитана норма времени на изготовление вал - шестерни, выбрана наиболее подходящая технологичная заготовка, а также произведено технико-экономическое обоснование.
Разработана червячная фреза. Фреза служит для снятия определенного количества металла с заготовки вал - шестерни, методом нарезки зубьев.
Список литературы
1. Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя: учебник в 3т. Т1/ В.И. Анурьев.- М.: Машиностроение, 1992.- 816 с.
2. Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя: учебник в 3т. Т2/ В.И. Анурьев. - М.: Машиностроение, 1992.- 632 с.
3. Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя: учебник в 3т. Т3/ В.И. Анурьев. - М.: Машиностроение, 1992.- 540 с.
4. Аршинов, В.А. Резание металлов и режущий инструмент/ Г.А. Алексеев, В,А Аршинов. - М.: Машиностроение, 1979. -384 с.
5. Гидропривод и гидропневмоавтоматика станочного оборудования: Методические указания к выполнению курсовой работы: Часть I. Статичекий расчет и конструирование гидропривода / сост. В.Н. Колпаков. - Вологда: ВОПИ, 1994. -357 с.
6. Горошкин, А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник / А.К. Горошкин. - М.: Машиностроение, 1971. -451 с.
7. Детали машин: Учеб. Для студентов вуза/ Под ред. М.Н. Иванов, В.А. Финегенова - 6-е изд., перераб.- М: Высшая школа, 2000. - 383с.
8. Дунаев, П.Ф. Детали машин. Курсовое поектирование / П.Ф. Дунаев - М.: Высшая школа, 1984. - 335 с.
9. Кован, В.М. Расчет припусков на обработку в машиностроении. Справочное пособие / В.М. Кован. - М.: Машгиз, 1953г. -341 с.
10. Металлорежущее оборудование 2000. Номенклатурный справочник - М.: ИКФ Каталог, 2000г. -114 с.
11. Обработка металлов резанием. Справочник технолога/ Под ред. Г.А. Монахова. - М.: Машиностроение, 1974. - 600 с.
12. Руководство к дипломному проектированию по технологии машиностроения, металлорежущим станкам и инструментам / Под ред. Л.В. Худобина. - М.: Машиностроение, 1986г. -228 с.
13. Свешников, В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы, - М.: Машиностроение, 1988. - 510 с.
14. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога/ Под ред. Косиловой А.Г., Мещерякова Р.К. и Калинина М.А. - М.: Машиностроение, 1976. -431 с.
15. Чернавский, С.А. Проектирование механических передач, / учебно-справочное пособие для вузов, - М.: Машиностроение, 1984. - 560 с.
16. Чернилевский, Д.В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования / Учебное пособие для вузов. - М.: Машиностроение, 2001. - 560 с.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
