Кинематический расчет привода гранулятора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Химическая промышленность в настоящее время имеет высокопроизводительное оборудование. Современное химическое производство - это сложный комплекс машин и оборудования, основными из которых являются аппараты и машины химического производства, предназначенные для химических и биологических, физико-химических процессов, емкостное оборудование для хранения жидкостей и газов, расфасовка и затаривание сыпучих материалов.

Для ускорения роста в химической промышленности, важное значение имеет производство и непрерывное совершенствование химического машиностроения, развитие которого опирается на теоретическое и экспериментальное исследование химических процессов на достижение цели в области машиностроения и металлургии.

Теоретическое исследование и опыт, накопленный в промышленности, позволит разработать высокоинтенсивные процессы и совершенствование конструкции аппарата.

Источником большинства лекарственных средств является химико-фармацевтическая промышленность. Лекарственные вещества нуждаются в процессе таблетирования. Гранулирование является подготовкой к этому процессу. Оно проводится некоторыми способами. Одним из способов является сухое гранулирование. Процесс протекает в различных аппаратах для сухого гранулирования, которых после отсеивания от пыли порошка и брикетов из него производят гранулы. При этом в таблетируемую массу могут вводить сухие склеивающие вещества, которые в дальнейшем улучшат процесс просеивания. Из полученных гранул готовых лекарственных форм.

Большое значение имеет повышение надежности машин и аппаратов химического производства, так как аварийная остановка современной технической системы иногда приносит убытки, превращающие стоимость само оборудования. Больше значение имеет разработка процессов на принципиально новый физико-химической основе, позволяющей в некоторых случаях увеличить производительность и организовать процессы с применением ультразвуковой и вибрационной техники.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание процесса в состав, которого входит гранулятор

Процесс получения готовых лекарственных средств (ГЛС) состоит из ряда других процессов, которые в свою очередь идут за другим и объединяются в систему.

Перемешивание - процесс, в котором происходит перешивание продукта с различными добавками для получения однородной лекарственной смеси. Этот процесс осуществляется с помощью которого происходит перемешивание продукта с различными добавками для получения однородной лекарственной смеси. Этот процесс осуществляется с помощью смесителей - это аппараты в бункер которых загружается продукт, который перемешивается с добавками за счет вращения якорных мешалок. Для каждого продукта свой временный контроль. Полученную массу выгружают в емкость на тарелках перевозят продукт в бункерах, перевозят в отдел гранулирования.

Сушка - процесс удаления влаги из продукта с помощью вакуумных сушилок. Продукт выкладывают на противни и помещают внутрь сушилки. Весь процесс сушки происходит под вакуумом и при определенной температуре. Высушенный продукт в бункерах перевозят в отдел гранулирования.

Гранулирование - процесс получения гранул из сухих и влажных таблеточных смесей. Бункер с продуктом устанавливают на гранулятор. В рабочей камере гранулятора за счет вращения рабочих органов происходит перетирание продукта через металлическую сетку с отверстиями нужного диаметра.

Таблетирование - процесс получения готовых лекарственных средств - таблеток. Полученный порошок из бункера засыпается дозаторы таблеточных прессов роторных машин, и за счет давления прессов-пуансонов, в матрицах ротора происходит прессование порошка. Здесь он приобретает форму таблеток, которую проверяют на вес, диаметр, и растворимость в кислотной и щелочной средах - в лаборатории и после отправляют в упаковочный отдел.

Упаковка блистеров - происходит на машинах называемых серваками. Таблетки из бункера подаются по специальным каналам - течкам, укладываются в ячейки разогретой пленки, которая покрывается фольгой и склеивается. А затем, на специальном прессе происходит рубка пленки с таблетками на блистеры.

Фасовка - процесс упаковки блистеров в пеналы с вложенными инструкциями. Упаковывают обычно либо упаковочные машины, либо рабочий персонал. Пеналы с блистерами складывают в картонную тару.

Складирование - конечная стадия процесса, когда в складском помещении коробки склеивают липкой лентой. Наклеивают ярлык продукции содержащейся в коробке с указанием даты производства и срока хранения, а после коробки устанавливают на поддоны - для более удобной перевозки

1.2 Устройство и принцип действия гранулятора

1.2.1 Устройство гранулятора

Гранулятор состоит из литой станины, привода, червячной пары, зубчатой передачи, рабочих органов- валов гранулирования, сменной сетки, фиксирующих винтов, загрузочного бункера, пульта управления, виброопор, эксентрикого вала, рабочей камеры- камера гранулирования и опоры.

Привод состоит из электродвигателя, клиноременного вариатора, направляющих: винта, указателя оборотов, клинового ремня и служит для бесступенчатой передачи вращательного движения валом гранулирования.

На грануляторе установлены рабочие органы для влажной грануляции, которые состоят из рабочего цилиндра, снабженного тремя рабочими зубьями - для передвижения гранулируемого материала, и опорных фланцев-проставков.

1.2.2 Принцип действия гранулятора

Материал, предназначенный для гранулирования, подается через загрузочный бункер в рабочую камеру, где он передавливается через отверстие сетки за счет вращения рабочих органов. Рабочие органы приводятся во вращение приводом через червячную пару и зубчатую передачу. В загрузочном бункере смонтированы жалюзи снабжены пружиной, которая возвращает их в первоначальное положение, чем закрывает выход пыли.

В зависимости от способа гранулирования (сухого или влажного), рабочие органы имеют возможность изменять направление вращения. Реверсирование двигателя производится с помощью переключателя расположенного на вынесенном в отдельное помещение электро-шкаф.

Передавленный материал попадает в бункер приемной тары или элеватор. В зависимости от требуемого размера гранул выбирается сетка для каждого способа регулирования и гранулируемого материала определятся опытным путем. Рабочие органы перемещают гранулируемый материал в основном направлении вдоль сетки, имеют правое и левое исполнение. При этом направление вращения органов должно быть в сторону скосов выполненных на притирочных стержнях и витках шнека. Установка двух рабочих органов противоположного направления создает равномерное распределение материала в рабочей камере за сет создания движения материала замкнутой линии.

Бесступенчатое регулирование рабочих органов достигается за счет передвижения электродвигателя совместно с вариатором по направляющим при вращении конической пары и винта. При передвижении электродвигателя с вариантом, происходит изменение межосевого расстояния клиноременной передачи, сближение шкивов, определяющих диаметр передачи.

При использовании тары приемной, последняя размещенная под отверстием выхода гранулятора из рабочей камеры. Приемная тара имеет специальное смотровое окно, через которое проводится контроль уровня гранулятора. Приемный бункер перемещается на тележке. Для установки приемной тары необходимо: снять крышку с приемного бункера, подав на себя рычаг, приподнять бункер на 30 мм к выходу гранулятора и зафиксировать в этом положении. Создающиеся при этом лабиринтное уплотнение стыка гранулятора с тарой препятствует выходу пыли в процессе гранулирования.

1.3 Выбор материалов и конструкции гранулятора

Материалы для гранулирования нужно выбирать в соответствии со спецификацией их эксплуатации, учитывая при этом возможные изменения исходных физико-химических свойств под действием рабочей среды, температуры и протекающих химико-технологических процессов. При выборе материалов необходимо руководствоваться отраслевым стандартом.

Выбор материалом надо начинать с уточнения рабочих условий в которых работает данный гранулятор:

1) Температуры

2) Давления

3) Концентрации обрабатываемой среды

Главным же требованием для гранулятора является коррозионная стойкость, так как она определяет долговечность оборудования. Поэтому материал деталей соприкасающихся с обрабатываемым продуктом, изготавливают из нержавеющей стали марки Х18.

Более высокий коррозионной стойкостью должны обладать рабочие органы - валы гранулятора, протирочная сетка.

Корпус гранулятора - станицу, изготавливают путем заливки серого чугуна в форму - это более дешевый и экономный способ изготовления, так как станина гранулятора в основном не подвергается механическому воздействию.

Загрузочные и приемные материалы, бункеры гранулятора и тары приемной изготавливают из нержавеющей стали, так как они чаще всего подвергаются воздействию концентрации обрабатываемой среды продукта.

При крупнотоннажном производстве целесообразно использовать установки - гранулятор с элеватором, при малотоннажном производстве лучше использовать тару приемную. Коррозионная стойкость металлов при скорости коррозии должна быть 0,5 мм в год и ниже.

1.4 Техническое обслуживание гранулятора

Техническое обслуживание гранулятора:

1) Использованные в установке шарикоподшипники установлены герметичном корпусе и поэтому невосприимчивы к пыли. Один раз в год все шарикоподшипники вынимают из корпуса гранулятора проваривают и остужают в расплавленном солидоле Ж/УС-2 ГОСТ 1033-79 и смазывают маслом индустриальным И-20А ГОСТ 1033-79;

2) Редуктор привода и зубчатые зацепления заполняют маслом индустриальным И-20а ГОСТ 20799-75 в количестве 0,18 л до риски на игле маслоуказателя. Смену масла в редукторе необходимо производить не реже одного раза за полугодие при односменной работе;

3) Вариатор и оси тары приемной смазывают маслом И-20а ГОСТ 20799-75 один раз в месяц - вариатор и один раз в полгода периодически - оси тары приемной.

Основными рабочими органами гранулятора являются валы гранулирования, она также чаще всего изнашивается и их либо наваривают (реставрируют), либо заменяют на новые.

1.4.1 Ремонт гранулятора

Перед проведением ремонтных работ необходимо: отключить гранулятор от электросети, установить причину выхода из строя. Проведение ремонта контролирует механик цеха, а рабочий персонал слесарей устанавливает неисправности.

После проведения ремонта производится смазка всех узлов и деталей гранулятора. Проводится пробный пуск установки и если гранулятор работает нормально, то он полностью готов к работе. Все работы по ремонту установки должны быть зарегистрированы в специальном журнале механиком.

гранулятор привод редуктор червячный

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

2.1 Основные параметры гранулятора

Таблица 1

- производительность установки кг/ч при сухом гранулировании	500
-потребляемая мощность при компоновке с тарой приемной кВт	4,5
-габаритные размеры установки-мм/с тарой приемной -мм	1014х702х1350
-номинальные диаметры отверстия сеток, мм (№14)	0,1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0;
-емкость загрузочная м3 е более	0,05
- частота вращения ротора электродвигателя, об/мин	1500
- частота вращения рабочих органов-валов гранулирования, об/мин	40…80
- масса установки, кг не более	500

2.2 Выбор электродвигателя

При данной частоте вращения ротора двигателя n_дв=1500 об/мин и обратно мощности двигателя P_дв=4.5 кВт, выбираем электродвигатель по таблице П1 [2,с390] серии 4А112М4УЗ асинхронного типа, закрытый обдуваемый, рассчитанный на мощность 5.5 кВт по ГОСТ 19523-81.

Определяем угловую скорость на валу двигателя:

щДВ = = = 154 рад

где n_дв - частота вращения ротора двигателя n_дв=1500 об/мин

2.2.1 Угловая скорость вращения рабочих органов:

щp.0. = 6,28 рад

где n_p.o. - частота вращения рабочих органов n_p.o.=40…80 об/мин.

2.2.2 Рассчитаем для редуктора передаточное число:

UЧЧ = = =24

где щ_дв - угловая скорость на валу двигателя

щ_p.o. - угловая скорость вращения рабочих органов

Угловая скорость и частота вращения ведущего вала редуктора-червяка, будут равны:

Передача гибкой связью (клиноременная) помещена перед редуктором. Рассчитаем клиноременную передачу одноступенчатого червячного редуктора с нижним расположением червяка для привода к рабочим органам гранулирования.

Известно, что червячный редуктор не реверсивный, предназначен для длительной эксплуатации работа односменная, валы редуктора установлены на подшипниках качения.

2.3 Расчет ременной передачи

Исходные данные для расчета:

P₁= 4.5 Вт - передаточная мощность ременной передачи;

N₁=1500 об/м - частота вращения ведущего шкива;

Є=0.01 - коэффициент скольжения ремня

Согласно этим данным выбираем ремень нормального сечения Б с минимальным диаметром малого шкива d₁ =125 мм по таблице 8.2 [1,с.130]

2.3.1 Вращающий момент на валу ведущего шкива:

[1,с.130]

2.3.2 Диаметр ведущего шкива

d₁ = (52?64)

где М₁- вращающий момент на валу ведущего шкива.

d₁ = (52?64

Полученный результат округляем до стандартного значения, принимаем диаметр ведущего шкива d₁= 160 мм, по таблице 8.5 [1,с143]

Скорость ремня рассчитывается по формуле:

[1,с137]

где n₁ - частота вращения ведущего шкива.

2.3.3 Рассчитываем диаметр ведомого шкива:

[1,с.130]

где U -передаточное число для киноременной передачи

U=24

- коэффициент скольжения ремня.

Принимаем стандартный диаметр ведомого шкива d₂= 315 мм

2.3.4 Определяем фактическое передаточное число:

[1,с.137]

;

Принимаем передаточное отношение для клиноременной передачи =2

2.3.5 Находим ориентировочное межосевое расстояние:

[1,с.130]

a` = Cd₂,мм

Числовой коэффициент зависящий от передаточного числа =2, С =1.2

a` = 1,2315 = 378 мм

Ориентировочное межосевое расстояние a`= 387 мм

2.3.6 Определяем расчетную длину ремня:

L_p = 2a` + 0.5р(d<sub>1</sub>+d<sub>2</sub>) +0.25 (d<sub>1</sub>-d<sub>2</sub>)<sup>2</sup> / a`, мм

L_p = 756 + 1,57 ?475 + 0.25 ?

Принимаем по таблице 8,26 [1.c.131] стандартное значение расчетной длины ремня Lp = 1600 мм

2.3.7. Фактическое межосевое расстояние:

[1.c.131]

Следовательно, фактическое межосевое расстояние равно а=420

2.3.9 Номинальная мощность, передаваемая одним ремнем:

Угол обхвата малого шкива А₁ составляет 159⁰.

2.3.9 Номинальная мощность, передаваемая одним ремнем

По таблице 8,5 [1,с.153] принимаем мощность передаваемую одним ремнем, Р₀= 5кВт при скорости ремня v= 12,3 м/с

2.3.10 Эталонная длина ремня

Принимаем эталонную длину ремня L₀ =2240 мм

Поправочные коэффициенты:

С_d = 0.95 - коэффициент угла обхвата при А₁ =159⁰,

C₁ = 0,71 - коэффициент длины ремня Lp к эталонной L₀

C_u =1.12 -коэффициент передаточного числа

C_p =1.1 - коэффициент динамичности по характеру нагрузки - умеренной при односменном режиме работы.

2.3.11 Мощность, передаваемая одним ремнем выбранного сечения в условиях эксплуатации [1,с.144]

Мощность, передаваемая одним ремнем P_p=3/4 кВт,

2.3.12 Определяем требуемое количество ремней в передаче

[1,с.144]

где С_z - коэффициент, учитывающий неравномерную нагрузку ремней, вводится при z С_z= 0.95/

Принимаем количество ремней Z=1, что соответствует настоящему паспорту на гранулятор.

2.3.13 Сила предварительного натяжения одного ремня

где U- скорость ремня, U =12.3 м/с;

Сила предварительного натяжения одного ремня F₀=288 H.

2.3.14 Сила, действующая на вал

[1,с.145]

где F₀ - сила предварительного натяжения одного ремня;

z - количество ремней в передаче;

a₁ - угол обхвата ремнем малого шкива.

2.3.15 Подбираем ширину шкива

[1,с.128]

По таблице 8,4 [1,с.128] выбираем клиновой ремень марки Б нормального сечения для которого:

L_p =14 мм - толщина поперечного сечения;

h = 10.8 мм - высота ремня;

A = 133 мм² - площадь поперечного сечения

Значения p и f определяются по таблице 8,4 где p=19 и f= 12,5

Следовательно, по найденным значениям определяем ширину шкива:

B=(1-1)19 +2?15.5 =35 мм

Принимаем стандартную ширину шкива В = 40 мм.

2.4 Расчет червячной передачи

Передача не реверсивная, предназначена для длительной эксплуатации, работа односменная, валы червячной передачи установлены на подшипниках качения.

Рассчитываем червячную передачу с нижним расположением червяка по следующим данным:

n_ч 1440 об/ мин - частота вращения червячного вала

150 рад/с - угловая скорость червячного вала

U_ч.п. = 24 - передаточное число червячной передачи

2.4.1 Ориентировочное значение КПД передачи:

;

;

Червячные передачи имеют сравнительно низкий

КПД (n= 0.7…0.9). C увеличением числа витков червяка КПД увеличивается.

2.4.2 Вращающий момент на валу червяка

Так как вал червяка со шкивом ременной передачи, то крутящий момент находим через момент ведомого шкива М₃

M_р=М₂, Н?м

М₂=М_дв?U_p.n. ?n_p.n. H?м

где М_дв - момент на валу электродвигателя;

U_p.n. - передаточное число ременной передачи;

n_p..n. - КПД ременной передачи.

M_р=М₂=29? 1,9?0,96=52,8, Н?м

Вращающий момент на валу червячного колеса:

М_k= М_ч?U_ч.п. ?n_ч.п.; Н?м

где U_ч.п. - передаточное число червячной передачи;

n_ч.п. - КПД червячной передачи.

M_к=53? 24?0,84=1068 Н?м

2.4.3 Мощность на валу червяка

Так как червяк находится на валу II, то рассчитываем мощность на I валу ременной передачи

P_I=P_дв? n_p.n., кВт

где n_p.n. - КПД ременной передачи.

P_I=4,5? 0,96=4,3_., кВт

Через мощность Р₁ на 1 валу кинематической схемы и КПД червячной передачи, рассчитываем мощность на валу II - валу червяка:

P_II= P_I? n_ч.п., кВт P_II= 4,3? 0,84_., кВт

Следовательно, мощность на II валу - валу червяка равна

P_ч= P_II., кВт

2.4.4 Расчет зубьев червячного колеса

Согласно паспорту на гранулятор принимаем число заходов червяка Z₁ =48, тогда число зубьев колеса:

[1,с.144]

Z₂ = U_ч.п ?_. Z;

Z₂ = 24 ? 2 =48

Наименьшее число зубьев колеса Z_2min равно 28, поэтому число зубьев колеса Z₂= 48.

2.4.5 Выбор материала

Для правильного подбора материала червячного колеса необходимо определить ориентировочное значение:

U`s =4.3 ?10^-4 ?n_ч, м/с;

где - крутящий момент;

n_ч - частота вращения червяка

U`s =4.3 ?10^-4 ?1440 , м/с;

При U`s принимают оловянные бронзы марок БрО10Н1Ф1, БрО19Ф1 и др. Они обладают высокими антифрикционными и противозадирными свойствами, но дороги и дефицитны.

По таблице 11.3 [1,с.252] подбираем бронзу БрО10Ф1 (отливка в кокиль). Для экономии дорогого материала, червячное колесо изготавливают из двух материалов: венец колеса - из бронзы, колесный центр из стали или чугуна.

Для червяка принимаем сталь 20X с термообработкой: улучшение, цементация и заливка до твердости поверхностей витков 57….64 HRC.

Витки червяка шлифуют и полируют.

2.4.6 Допускаемые напряжения для материала

Для подобранного материала венца червячного колеса допустимые напряжения:

= 0,86 при скорости скольжения U`s =6,3 м/с

Допускаемое напряжение изгиба

2.4.7 Межосевое расстояние между осью вала и червячного колеса

[1.с,254]

Принимаем a_w =200 мм по ГОСТ 2144-76.

2.4.8 Предварительное значение модуля зацепления

m

m

По таблице 11.1 [1,с.243] принимаем m= 6,3 мм.

2.4.9 Основные размеры червяка

Коэффициент диаметра червяка:

[1,с.243]

q ?0.25? Z₂

q? 0.25 48 =12

Округляем q до стандартного значения равного 12,5, которому соответствует значение модуля зацепления m= 6,3 мм, по таблице 11,1

Делительный диаметр червяка:

Делительный диаметр червяка:

[1,с.243]

d₁=m?q,мм; d₁ = 12,5 ? 6,3 = 78,7 мм;

Диаметр вершин витков червяка:

d_al = 2 ? 6,3 ? 78,7 = 91,3 мм;

Диаметр впадин витков червяка:

d_f1= d₁ - 2,4т,м;

d_f1 = 78,7 - 2,4 ? 6,3 = 63,6мм

Делительный угол подъема у линии витка червяка:

tanг=

tanг=9ъ 6'

Длина нарезной части червяка:

[1,с.244]

b₁=( С₁ + С₂ ? Z₂ )m, мм;

где С, =11 и 0,06 - вспомогательные коэффициенты при числе заходов червяка Z₁=2.

b₁ = (11 + 0,06 ? 2)? 63 = 70мм.

Для фрезеруемых червяков при входе и выходе фрезы, длину врезанной части увеличивают на Зm, то есть:

Зm = 3?6,3 = 18,9мм.

Следовательно длина червяка увеличивается на 19мм и составит Зm = 89мм.

2.4.10 Основные размеры червячного колеса

Длительный диаметр зубчатого венца колеса:

d₂ = m?Z₂, мм

d₂ = 6,3 ? 48 = 302 мм.

Диаметр вершин зубьев колеса:

d_2a = 2т + d₂, мм

d_la =2?6,3 + 302 = 315 мм.

Диаметр впадин зубьев колеса:

d_f2= d₂ - 2,4т, мм

d_f2 = 302 - 2,4 х 6,3 = 287 мм.

Высота головки и ножки зуба:

h_a2=m = 6,3мм

h_f2 = 1,2m = 1,2?6,3 = 7,56мм

Наибольший диаметр колеса:

d_am2? d_{a2 +}

d_am2? 315 ₊

Ширина венца колеса:

b₂ ? 0,75 ? d₁ при Z₁ =2;

b₂ ? 0,75 ? 91,3 = 68,5 мм.

Проверочный расчет зубьев колеса по контактным напряжениям. Фактическая скорость скольжения:

Коэффициент полезного действия передачи:

з = tan г / tan(г +ц);

з = tan(9°6')/tan(9°6' + 1°17')= 0,87.

Вращающий момент на валу колеса:

М_К =M_Ч?U_Ч.П?з_Ч.П;

М_К = 53?24?0,84 = 1106H?м.

Силы в зацеплении - окружающая сила на червяке и осевая на колесе:

Окружная сила на колесе и осевая на червяке:

F_rl = F_r2 = F_r2 ? tan б, H;

Радиальная сила на червяке и колесе:

F_r1 = F_r2 = 7063 ? tan 20° = 2570H

Коэффициент нагрузки на зубья:

[1,с.255]

К_H = К_в ? K_v;

где К_в= 1,0 - коэффициент концентрации нагрузки;

К_v - коэффициент динамической нагрузки, который определяется через

окружную скорость колеса.

При U₂ ?3м/с принимаем K_v=1; следовательно

К_H =1,0?1,0 = 10.

Расчетное контактное напряжение в зубьях колеса:

Уточняем допускаемое напряжение в зубьях колеса:

[д_H ]₂ = 300 -25 ?U_S = 300 - 25 ? 3,75 = 206H / мм²

Так как \д_H]₂ = 206/мм² ? д_H2 = 172H/мм², то контактная прочность зубьев колеса обеспечивается.

2.4.11 Эквивалентное число зубьев колеса:

Zv2=Z2/cos?г

Так как зуб червячного колеса имеет угол наклона г, то по аналогии с косозубым колесом получаем:

Z_v2=48/cos³ 9°6' =49,8;

Z_v2=50.

Размещено на Allbest.ru

...