Валковый пресс для брикетирования мелкофракционных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Валковый пресс для брикетирования мелкофракционных материалов

Введение

Эксплуатация механического оборудования - это совокупность трех взаимосвязанных процессов: технологического, изнашивания и восстановления. Скорость изнашивания машин и механизмов зависит как от интенсивности технологических воздействий, так и от качества монтажных работ, режимов смазки узлов трения, периодичности и полноты технического обслуживания. Качество процессов восстановления (техническое обслуживание и ремонты) определяются уровнем знаний о закономерностях отказов деталей, организацией ремонтного производства, квалификацией обслуживающего персонала.

Целью данной работы является разработка технологии монтажа пресса валкового для брикетирования мелкофракционных материалов, в частности разработка схемы строповки основных сборочных узлов механизма, разработка технологии сборки и разборки подшипников качения, произведение расчета сил затяжки резьбовых соединений, определение методов контроля их предварительной затяжки, расчета системы смазки механизма.

1. Описание конструкции и принцип работы

Валковый пресс (рис. 1) представляет собой конструкцию бесстанинного типа и состоит из следующих основных узлов: двух рабочих валков с подушками, загрузочного устройства, устройства прижима валков и предохранения пресса от перегрузки, привода пресса и рамы. Скомпонован пресс с приводом и загрузочным устройством на общей раме [5].

Рабочие валки (приводной 1 и неприводной 2) установлены в подшипниковых опорах (подушках). Подушки приводного валка неподвижны и жестко закреплены на раме 3. Подушки неприводного валка соединены с рамой шарнирно с помощью пальцев 4 и имеют возможность перемещения на определенную величину при превышении заданного усилия прессования. Подвижная и неподвижная подушки соединены между собой попарно с помощью предохранительных устройств 5. Предохранительные устройства представляют собой набор тарельчатых пружин, установленных в цилиндрических корпусах. Предварительной затяжкой пружин устанавливается заданное значение усилия прессования. Зазор между рабочими поверхностями валков устанавливается и регулируется гайками 7 на штоках, проходящих через сухари шарнирных опор неприводного валка.

При превышении заданного усилия прессования (усилия предварительной затяжки пружин), в том числе при попадании в межвалковое пространство посторонних предметов, неприводной валок отклоняется, и зазор может быть увеличен до 15 мм с мгновенным восстановлением рабочего зазора после снижения усилия до значения, не превышающего заданное.



Рис. 1. Общий вид валкового пресса

Валки снабжены сменными кольцевыми бандажами с профилированной рабочей поверхностью. Монтаж и демонтаж бандажей производится с помощью клиновидных колец. Загрузочное устройство 8 состоит из сварной воронки, размещенной в верхней части раствора валков и закрепленной на специальной раме, охватывающей боковые поверхности бандажей.

Регулировка подачи материала в межвалковое пространство осуществляется с помощью шибера 9.

Многочисленные опыты по отработке технологии брикетирования широкого спектра мелкофракционных сырьевых материалов и техногенных отходов со связующими добавками показали, что в диапазоне производительностей пресса от 0,5 до 20 т/ч требуемое качество брикетов достигается без применения подпрессовывающих устройств в системе загрузки пресса, что в целом упрощает его конструкцию и снижает металлоемкость.

Загрузочное устройство установлено и закреплено на раме 3. В состав привода входит следующее оборудование: электродвигатель 10, зубчатая цепная или клиноременная передача 11, редуктор 12, синхронизирующая шестеренная передача 13 с полумуфтой 14. От электродвигателя вращающий момент передается через цепную (клиноременную) передачу на быстроходный вал редуктора и далее через полумуфту на приводной вал пресса, который через синхронизирующую шестеренную (с крупным модулем зуба) передачу приводит во вращение неприводной вал. Пресс может быть установлен как на фундаменте, так и на металлоконструкции с возможностью размещения под ним емкости для сбора готовой продукции (брикетов). Перед запуском пресса необходимо убедиться в отсутствии шихты в воронке загрузочного устройства. После этого осуществляется запуск пресса и производится опробование работы его механизмов в холостом режиме. Затем шибер устанавливается в положение, обеспечивающее подачу шихты в пределах заданной производительности, и начинается загрузка шихты в воронку загрузочного устройства. Работает пресс следующим образом. Рабочие валки, вращаясь навстречу друг другу, захватывают шихту формующими элементами в межвалковое пространство (очаг деформации), где происходит за счет изменения объема прессуемой шихты превращение сыпучего тела в твердое компактное тело в виде брикета. При этом между валками возникает распорное усилие (усилие прессования), уравновешенное усилием предварительной затяжки пружин в демпферах и обеспечивающее получение брикетов необходимого качества. При достижении установившегося режима брикетирования следует зафиксировать положение шибера. В случае остановки пресса из-за перегрузки, разгрузка его производится реверсивным вращением валков с целью удаления лишней шихты из воронки.

Будет разрабатываться технология монтажа следующих узлов:

валок приводной 1950;

валок ведомый 1950;

рама 850;

электродвигатель 500;

редуктор 750.

2. Выбор и расчет строповки

К такелажным работам относятся увязка узлов оборудования гибкими подвесками и транспортировка к месту установки.

Гибкие элементы (грузовые канаты подъемно-транспортных машин, стропы и т.д.) изготавливают из стальных канатов крестовой свивки. Выбор типа каната зависит от назначения гибкого элемента.

Рис. 2. Схема для расчета усилий в ветви стропа

Расчет выполняем по условию:

P ? S_к;

S_к=S₁*K;

где G - сила тяжести подымаемого груза;

n - число ветвей стропа;

К_н - коэффициент неравномерности нагрузки на ветви стропа, если груз подвешен на одной или двух ветвях, то К_H=1. При количестве ветвей больше двух К_н = 1,3… 1,4;

К - коэффициент запаса прочности, К = 8;

Р - разрывное усилие каната.

1. Валок приводной

Принимаем угол b =65°.

G=1950 кг

n=4 шт.

Усилие в канате:

Разрывное усилие с учётом коэффициента запаса прочности К:

P ? S_к.

Принимаю канат стальной, двойной свивки, типа ЛК-РО конструкции 6х36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. ГОСТ 7668-69; Р= 686000 кН, d = 34,5 мм.

2. Валок ведомый

Принимаем угол b =65°.

G=1950 кг

n=4 шт.

Усилие в канате:

Разрывное усилие с учётом коэффициента запаса прочности К:

P ? S_к.

Принимаю канат стальной, двойной свивки, типа ЛК-РО конструкции 6х36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. ГОСТ 7668-69; Р = 686000 кН, d =34,5 мм.

3. Рама

Принимаем угол b =65°.

G=850 кг

n=4 шт.

Усилие в канате:

Разрывное усилие с учётом коэффициента запаса прочности К:

P ? S_к.

Принимаю канат стальной, двойной свивки, типа ЛК-РО конструкции 6х36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. ГОСТ 7668-69; Р= 30350 кН, d = 7,4 мм.

4. Электродвигатель

Принимаем угол b =90°.

G=500 кг

n=1 шт.

Усилие в канате:

Разрывное усилие с учётом коэффициента запаса прочности К:

P ? S_к.

Принимаю канат стальной, двойной свивки, типа ЛК-РО конструкции 6х36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. ГОСТ 7668-69; Р= 58500 кН, d = 9,7 мм.

5. Редуктор

Принимаем угол b =65°.

G=750 кг

n=2 шт.

Усилие в канате:

Разрывное усилие с учётом коэффициента запаса прочности К:

P ? S_к.

Принимаю канат стальной, двойной свивки, типа ЛК-РО конструкции 6х36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. ГОСТ 7668-69; Р= 70300 кН, d = 11,5 мм.

3. Монтаж резьбовых соединений

Расчет сил предварительной затяжки резьбовых соединений

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

Таблица №1 - Таблица резьбовых соединений

Наименование	Техническая характеристика
	Материал	Материалы фланцев
		Толщина, 1-го фланца, l1, мм	Материал 1-го фланца	Толщина 2-го фланца, l2, мм	Материал 2-го фланца
Болт М36	Ст. 3	20	Сталь	20	Сталь
Болт М24	Ст. 3	15	Сталь	20	Сталь
Болт М20	Ст. 3	15	Сталь	15	Сталь
Болт М16	Ст. 3	10	Сталь	15	Сталь

Таблица 2 - Данные для расчета силы предварительной затяжки резьбовых соединений

Наименование	Техническая характеристика
	Материал	Материалы фланцев
		Толщина, 1-го фланца, l1, мм	Материал 1-го фланца	Толщина 2-го фланца, l2, мм	Материал 2-го фланца
Болт М36	Ст. 3	20	Сталь	20	Сталь
Болт М24	Ст. 3	15	Сталь	20	Сталь

Рассчитаем усилие предварительной затяжки резьбового соединения болтом М36:

Сила предварительной резьбового соединения [1]:

,

где К - коэффициент затяжки резьбового соединения, К = 1,5 [1];

Р - внешняя сила, кН;

- коэффициент основной нагрузки:

,

где - податливость промежуточных деталей (фланца);

- податливость болта.

,

где l₀ - деформируемая длина болта;

Е₀ - модуль упругости 1-го рода, для материала болта - сталь

Н/мм^2;

F₀ - площадь поперечного сечения болта без учета резьбы, мм.

,

где - высота гайки, мм;

- высота головки болта, = 23 мм.

.

Тогда:

Податливость промежуточных деталей:

,

где Е₁, Е₂ - модули упругости материалов фланцев, для стали

Н/мм²;

F_1,2 - площади сечения условных цилиндров, мм,

,

,

D - диаметр описанной окружности гайки, D=55,4 мм;

- угол конусности, ;

d₀ - диаметр отверстия в промежуточной детали. d₀ = 37 мм.

.

.

Тогда:

Тогда сила предварительной затяжки будет равна:

Рассчитаем силу предварительной затяжки резьбового соединения болтом М24.

Высота гайки мм, высота головки болта, = 15 мм.

.

Тогда:

Податливость промежуточных деталей:

,

где Е₁, Е₂ - модули упругости материалов фланцев, для стали

Н/мм²;

Диаметр описанной окружности гайки, D=35 мм;

Диаметр отверстия в промежуточной детали. d₀ = 25 мм.

.

.

Тогда:

Тогда сила предварительной затяжки будет равна:

При помощи программного обеспечения R.S.V.G.K. определим гидроключи для контроля затяжки резьбового соединения М36 (рис. 3).

С помощью программы R.S.V.G.K. для затяжки резьбового соединения М36 необходим гидроключ ГКТ 2036 с максимальной силой 220 кН.

Рисунок 3 - Выбор гидроключа для резьбового соединения М36

Составим таблицу по затяжке и контролю резьбовых соединений (таблица 3).

Таблица 3 - Методы контроля и силы предварительной затяжки

Наименование	Усилие предварительной затяжки, кН	Метод контроля	Гидроключ
Болт М24	138,3	прямой	УО-30, Р=10,8 МПа
Болт М36	206,7	прямой	УО-30, Р=47,3 МПа

Составление инструкции слесарю:

1) затянуть болт М36, применив силу предварительной затяжки, равную 206,7 кН. Контролировать силу предварительной затяжки по манометру гидроключа создав давление Р=47,3 МПа.

2) затянуть болт М24, применив силу предварительной затяжки, равную 138,3 кН. Контролировать силу предварительной затяжки по манометру гидроключа создав давление Р=10,8 МПа.

4. Технология сборки и разборки подшипников качения

строповка сборочный затяжка подшипник

Расчёт температуры нагрева подшипников

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

Для монтажа подшипников будем использовать нагрев в масляной ванне до определенной температуры, позволяющей в следствии деформации внутреннего кольца подшипника свободное его сопряжение с валом.

Подшипники опорных роликов имеют такие параметры d = 400 мм;

Определим гарантированный натяг в соединении с посадкой:



Натяг максимальный:

N_max = es - EI = 0,080 - 0 = 0,080 мм.

Натяг минимальный:

N_min = ei - ES = 0,040 - 0 = 0,040 мм.

Считаем, что деформации деталей происходят в упругой области.

Тепловые посадки - кольца садятся на вал с натягом:

где д - деформация при нагреве;

i - максимальный натяг (N_max=0,080 мм).

где б - коэффициент линейного расширения (б=0,012 мм/м•⁰С);

d - посадочный диаметр;

Т - разность температур (Т = Т₂ - Т₁).

Температура нагрева:

где К - коэффициент, учитывающий условия монтажа и конструктивные особенности детали, К = 1,75 [1].

Конструирование ванны для нагрева подшипника

Усилие, необходимое для монтажа можно значительно уменьшить посредством нагрева подшипника в масляной ванне (рис. 4).

Рисунок 4 - Нагрев подшипника в масляной ванне

Бак для масла изготавливают из листового железа толщиной 2-3 мм. На высоте 50-70 мм от дна бака устанавливают решётку или сетку, на которую укладывают подшипники. Для подвески подшипников можно также применять крючки. Укладывать подшипники непосредственно на дно бака не рекомендуется, так как там оседает грязь и, кроме того, если для подогрева масла применяется горелка, то температура дна всегда будет выше температуры масла, что может привести к перегреву подшипников. Бак должен быть снабжён термометром: температура в баке не должна превышать 125С, во избегания изменений в структуре металла. Подогретые подшипники вынимают из бака щипцами и в горячем состоянии монтируют на вал.

Ещё более удобен для подогрева подшипников двуполостный бак, в наружную полость которого наливают воду, а во внутреннюю - масло, нагреваемое кипящеё водой до 80 - 90С. Широко применяют так же ванны с автоматическим электронагревом [2].

Расчёт силы распрессовки

Расчёт сил распрессовки для посадки подшипника на вал с гарантированным натягом производим зная разность между диаметром вала и внутренним диаметром втулки до сборки, которая называется натягом N. При запрессовке деталей происходит растяжение втулки на величину N_D (рис. 5) и одновременно сжатие вала на величину N_d при этом [5]:

N = N_D + N_d.

Рисунок 5 - Схема запрессовки

Известны зависимости [3]:

где р - давление на поверхности контакта сопрягаемых деталей;

D - номинальный диаметр, D = 400 мм;

E₁, E₂ - модули упругости материала втулки и вала;

С₁, С₂ - коэффициенты, определяемые по формулам:

где d₁, d₂ - диаметры 0 мм и 420 мм соответственно;

µ₁, µ₂ - коэффициент Пуассона (для стали µ = 0,3).

Определим коэффициенты С₁, С₂:

Наибольший натяг равен:

где N_max - максимальный натяг N_max = es - EI = 0,080 - 0 = 0,080 мм.

Откуда максимальное давление на поверхность контакта р_mах определяется из условия действии на него максимальной осевой силы Р для расспресовки:

где f₁ - коэффициент трения при продольном смещении деталей, f₁ = 0,14;

l - длина сопряжения, l = 150 мм.

Тогда искомую силу распрессовки найдём по формуле:

Сила распрессовки равна:

.

По рассчитанной силе выбираем съемник СН 1003700 с такими параметрами:

- сила 1000 кН;

- количество захватов 3;

- охватываемый диаметр 800 мм;

- глубина захвата 700 мм;

- ход 160 мм;

- масса 420 кг.

5. Проектирование системы пластичной смазки

Методика ВНИИметмаш, основанная на результатах статистического исследования реальных узлов трения, рекомендует рассчитывать норму расхода пластичной смазки так [стр. 351, 2]:

q=11·,

где 11 - минимальная норма расхода смазки для подшипников;

k₁?1 - коэффициент, учитывающий зависимость нормы расхода

смазки от диаметра подшипника.

k₁=1+(d_i-100) ·10^-3;

k₂ - коэффициент, учитывающий зависимость нормы расхода

смазки от частоты вращения,

к₂=1+4·(n-100) ·10^-3;

k₃ - коэффициент, учитывающий влияние качества трущихся

поверхностей на норму расхода смазки (при хорошем к качестве, т.е. когда суммарная площадь дефектов не превышает 5% контактной поверхности), k₃ = 1;

k₄ - коэффициент, зависящий от рабочей температуры подшипника, при Т_р<75, k₄ = 1;

k₅ - коэффициент учета нагрузки, т.к. рабочая нагрузка не превышает проектное значение, то k₅ = 1.

Подшипники используемые в машине приведены в таблице 1.

Таблица 4 - Данные для проектирования систем пластичной смазки

Наименование	Частота вращения об/мин	Кол-во подшипников	Параметры подш.	Рабочая температура,С
			Ширина	Диаметр
Подшипники валков	990	4	243	400	75

k₁=1+(400-100)·10^-3 =1,3;

Принимаем К₁ =1,3.

Определим коэффициент, учитывающий зависимость нормы расхода смазки от частоты вращения:

к₂=1+4·(990-100) ·10^-3>1;

Принимаем К₂ =1.

Коэффициент, учитывающий влияние качества трущихся поверхностей на норму расхода смазки (при хорошем качестве, т.е. когда суммарная площадь дефектов не превышает 5% контактной поверхности) принимаем: k₃ = 1.

k₄ - коэффициент, зависящий от рабочей температуры подшипника [2], Т_р <75,

k₄ = 1.

k₅ - коэффициент учета нагрузки, т.к. рабочая нагрузка не превышает проектное значение, то:

k₅ = 1.

Определяем нормы расхода смазки

q₁=11·1,3·1·1·1·1= 14,3 см³ /м² ч;

Объем пластичной смазки, периодически подаваемой питателем в подшипник качения, определяем по формуле [2]:

,

где Т - продолжительность цикла смазывания, принимаем для всех

подшипников Т = 4 ч;

F - площадь контактной поверхности подшипника,

,

где D - диаметр подшипника;

В-ширина подшипника.

;

Тогда объем пластичной смазки:

По значению требуемого объема пластичной смазки в узел трения выбираем питатель с ближайшим большим значением номинальной подачи. Принимаем питатель 1-005-8 ГОСТ 6911-71, с номинальной подачей смазки в один отвод 1,0 см³/ход с количеством отводов 4.

Вид системы смазки выбирают в зависимости от режима работы машин, количества узлов трения и характера их расположения.

При расчете централизованных ручных систем пластичной смазки в качестве исходного параметра принимают частоту перезарядки резервуаров.

Расход пластичной смазки (за один цикл работы системы) определяем по формуле [2]:

,

где а_i - количество двухлинейных питателей одного размера;

V_i - номинальная подача питателей данного размера, см³/ход.

Q_ц =4·0,5= 2 см³/ход.

Расчётная подача насоса автоматической системы подачи пластичной смазки для заданной группы подшипников, определяется по формуле [2]:

,

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

Тн - время нагнетания смазки, принимаем Тн=5…20 мин.

.

Число автоматических систем пластичной смазки определяется по формуле:

,

где Р_к - подача принятого насоса, Р_к = 50 см³/мин;

Р_н - расчетная подача насоса автоматической системы пластичной смазки для заданной группы машин.

шт.

Так как N_а < 1, то подключаем узлы трения к одной автоматической стации смазки с номинальной подачей пластичной смазки за один цикл работы: Р=50см³/мин.

Выводы

В результате выполнения курсовой работы получены навыки разработки технологии монтажа оборудования. Выбраны канаты для строповки узлов машины. Силы предварительной затяжки резьбовых соединений М36=206,7кН и М24=138,3кН соответственно; подобраны гидроключ УО-30 для затяжки соединений. Для сборки с натягом подшипников качения определена температура их нагрева; для подшипников с внутренним диаметром 400 мм она равна 29,16 єС. Подобран съемник СН 1003700 с усилием 1000 кН для съема подшипников. Рассчитана система пластичной смазки, выбраны дозирующие питатели, для смазывания необходима 1 ручная станция.

Литература

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

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.1 - Т. 3 - 5 е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. -559 с., ил.

Каталог «ГидрУМ» по гидравлическому оборудованию.

Размещено на Allbest.ru

...