Проект машины для прокатки листового узорчатого и армированного стекла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет»

Курсовой проект

по дисциплине машины и оборудование строительных предприятий

Тема «Проект машины для прокатки листового узорчатого и армированного стекла»

Исполнитель

Вайтехович П.Е.

Курсовой проект защищен с оценкой

Руководитель Вайтехович П.Е.

Минск 2008



Введение

К прокатному стеклу относятся различные виды бесцветного и цветного листового стекла, известные под названием марблит, армированное стекло, узорчатое армированное стекло и др.

Узорчатым называют листовое стекло, на поверхности которого в процессе выработки нанесены узоры для полного или частичного рассеяния света и создания декоративного эффекта. Узорчатое стекло применяют для устройства внутренних перегородок в производственных и общественных зданиях, для остекления дверей и т. д.

Армированным называют стекло имеющее внутри листа параллельно его поверхности металлическую сетку. Оно относится к безопасным, огнеопасным стеклам, так как при тепловом воздействии может дать трещины, но не рассыпаться.

Сущность метода непрерывного проката стекла заключается в том, что стекломасса из ванной печи через щелевидное регулируемое выходное отверстие направляется к прокатным, охлаждаемым водой валкам, где формуется в виде ленты. Длина выходной щели соответствует ширине поступающей ленты, а высота - требуемому количеству стекломассы для ленты стекла определенной толщины.

Поэтому одним из путей совершенствования является увеличение производительности прокатной машины или увеличения геометрических размеров листового узорчатого и армированного стекла.

Проект разработки машины для проката стекла предложен в данном курсовом проекте.



1. Конструкция и принцип действия

стекло прокатный центробежный

Прокатная машина ППС-501 (рис. 1.1) предназначена для формования листового, армированного, узорчатого и профильного стекла.

Конструкция машины. Прокатная машина состоит из следующих основных частей: тележки, станины с механизмами горизонтального перемещения, стоек и вертикального перемещения ползунов, двух прокатных валков, приемного стола со сменными механизмами перемещения полуформ, приемного лотка, системы водяного охлаждения, электрооборудования и приводной станции.

Все узлы прокатной машины, кроме приводной станции, смонтированы на тележке 1, представляющей собой жесткую раму, сваренную из швеллеров. Между продольными швеллерами рамы установлены две пары колес 2. Одна пара последовательно расположенных колес тележки выполнена с двумя ребордами, охватывающих головку рельса призматического сечения, другая пара колес реборд не имеет и опирается на головку рельса стандартного сечения.

Такое устройство тележки дает возможность точно установить машину относительно торца сливного порога ванной печи и компенсировать изменение размеров, возникающих под действием тепла при ее эксплуатации.

Верхняя обработанная плоскость рамы тележки служит базой для установки всех узлов машины. На этой плоскости, перпендикулярно ходу тележки, смонтированы две направляющие 6, на которых установлены и перемещаются стойки станины 7. Стойки выполнены из чугунного литья коробчатого сечения, имеют горизонтальные направляющие, на которых установлена и перемещается плита, и вертикальные направляющие, по которым при помощи механизма подъема в вертикальном направлении передвигаются связанные между собой стяжками чугунные литые ползуны.

В пазах ползунов установлены разъемные подшипники с бронзовыми вкладышами, в которых вращаются цапфы нижнего прокатного валка. В верхней части ползунов имеются пазы, по которым перемещаются аналогичные подшипники с верхним прокатным валком.

Первоначальные диаметры валков - 350 мм. В процессе эксплуатации валки могут быть переточены до диаметров - 330 мм.

Изменение межцентрового расстояния валков 8 и настройка машины на определенную толщину прокатываемого стекла производится на каждом ползуне регулирующими винтами с помощью червячных редукторов. Для точности настройки и обеспечения одинаковой толщины ленты стекла по всей ширине на обоих червячных редукторах имеют шкалы с делениями.

К подшипникам верхнего валка, с внутренней стороны станины, прикреплены асбестовые экраны, предохраняющие механизмы станины от теплового излучения стекла.

Перемещая ползуны станины с установленными на них приемным лотком, производят подгонку верхней образующей приемного лотка к сливному брусу ванной печи.

Механизм перемещения станины установлен на направляющих станины и состоит из двух соединенных общим валом червячных редукторов 5. Валы червячных колес которых служат винтами передачи.

Неподвижные гайки винтовых передач закреплены в стойках станины. Редукторы приводятся в действие вручную при помощи рукоятки 4, в результате чего вращаются винты, перемещающие стойки станины.

Прокатные валки 8 изготовлены из жаростойкой стали. Нижний выполнен в виде цилиндра по всей рабочей длине, а верхний имеет в средней своей части несколько уменьшенный диаметр. Такая конфигурация верхнего валка обеспечивает равнотолщинность ленты стекла по всей ширине.

В полость каждого винта вставлен вкладыш, который обеспечивает требуемую высокую скорость перемещения воды в полости валка. Сброс воды происходит через полости цапф. Устранение осадков солей на внутреннюю поверхность валков достигается большой скоростью протекания умягченной воды.

Для распределения охлаждающей воды по прокатным валкам и формующему устройству на тележке прокатной машины помещен коллектор 3, из которого предварительно умягченная вода поступает через трубы 9 к точкам потребления. Нагретая вода из валков и формующего устройства самотеком поступает в две находящиеся на тележке машины приемные воронки и далее в заводскую сеть оборотного водоснабжения.

Стекломасса из ванной печи поступает на приемный лоток прокатной машины. Лоток футерован шамотными брусьями, насаженными на линейку с направляющими, и боковыми шамотными ограничителями, регулирующими ширину ленты стекломассы.

Для установки шамотного припаса при переналадке машины предусмотрен вывод линейки из стоек станины потеем поворота лотка.

Для облегчения вывода линейки лоток оборудован противовесом. Поворот лотка осуществляется через червячный редуктор вручную с приложением усилия не более 12 кг.

Привод прокатной машины осуществляется от приводной станции 11, установленной на фундаменте.

На приводной станции установлен электродвигатель постоянного тока, включенный по схеме, позволяющей регулировать скорость прокатки и синхронизировать ее со скоростью перемещения ленты в печи обжига. Для обеспечения бесперебойной работы машины предусмотрены две электросистемы. Подсоединение основного и резервного двигателей к червячному редуктору приводной станции производится через кулачковые муфты переключения, снабженные электрическими блокирующими устройствами.

От червячного редуктора через карданный вал движение передается вертикальному цилиндрическому редуктору, установленному на тележке машины. От двух выходных валов цилиндрического редуктора через два карданных вала движение передается прокатным валкам. От этого же редуктора приводится в действие масляный насос автоматической смазки машины.

На механизме перемещения полуформ прокатной машины монтируется формующее устройство ППС-504.00.000, состоящее из разных комплектов форм, при помощи которых прокатная лента стекла свертывается в коробчатый или корытный (швеллерный) профиль определенных размеров.

Данная прокатная машина ППС-501 имеет следующие недостатки:

1. Износ прокатных валков, что приводит к остановке оборудования и нарушению технологического процесса;

2. Появление биения при вращении прокатных валков, что также приводит к остановке оборудования и нарушению технологического процесса;

3. Загрязнение внутренней поверхности прокатных валков и образовании накипи от воды, подаваемой на охлаждение;

4. Наличие ручного труда при производстве армированного стекла (ломка арматуры).



2. Аналитический обзор

2.1 Обзор существующих прокатных машин

В настоящее время известно несколько различных конструкций прокатных машин. Эти машины различаются скоростью проката, размерами прокатываемой ленты стекла, размерами прокатных валков, способом подачи арматуры в прокатываемую ленту и др.

Прокатная машина ПЛ-1-160 (рис. 2.1) для получения листового стекла имеет прокатные вальцы 6, выполняемые пустотелыми из жаростойкой стали и охлаждаемые водой. Стекломасса к вальцам поступает из стекловаренной печи по приемному лотку 1. При выработке армированного и «сырого» стекла вальцы изготовляют гладкими или с мелким рифлением, а при прокатке узорчатого стекла на поверхности верхнего вальца выполняют чеканный рисунок.



Для регулирования зазора между вальцами и, следовательно, толщина вырабатываемой ленты стекла верхний валец установлен в подшипники на направляющих 3, в которых может перемещаться в пределах 4-25 мм. Для точной установки подшипники насажены на специальные клинья, которые можно перемещать перпендикулярно к оси наклона вальцов с помощью винтов 2. подшипники нижнего вальца установлены неподвижно в станине 8.

Параллельность вальцов достигается при помощи расположенных на стойках станины устройств, имеющих шкалы с нониусом.

Верхний валец прижимается к нижнему пружинами, воздействующими на подшипники через винты 5. Шестерни-гайки, вращаемые червячным валом 4 от ручных маховиков, позволяют регулировать давление этих пружин.

Машину устанавливают на высоте относительно плоскости сливного бруса регулировочными болтами 9. Тележка 10, на которой смонтирована прокатная машина, имеет червячно-винтовой механизм, с помощью которого изменяют зазор между приемным лотком и сливным брусом печи. Кроме того, прокатную машину на тележке при необходимости можно с помощью лебедки откатить от печи по рельсам перпендикулярно к оси движения ленты стекла.

После вальцов прокатанная лента стекла поступает на чугунную водоохлаждаемую плиту 7 и далее транспортируется приемным роликовым конвейером 11 в печь отжига. Приемная плита может регулироваться по высоте.

Машина приводится в действие от электродвигателя постоянного тока через шестеренный или червячный редуктор, установленный стационарно. Червячный редуктор соединен карданным валом с приемной муфтой машины. Прокатные вальцы соединены между собой и ведущим валом цепной передачей с четырьмя роликовыми цепями.

Для увеличения угла обхвата цепями звездочек нижнего вальца установлены свободно вращающиеся звездочки. Цепи натягивают грузовой натяжной станцией.

Верхний прокатный валец в средней части имеет несколько меньший диаметр, чем на концах. Такая конфигурация верхнего вальца позволяет получить ленту стекла с равномерной толщиной по всей ширине.

Прокатная машина ЛУАС-1601 предназначена для производства армированного и узорчатого стекла. В этой машине возможно применение сменных прокатных валков, отличающихся по диаметру и виду поверхностей (гладкие и узорчатые).

Вращение нижнего, верхнего прокатных валков, а также валков рольной плиты и гладильного валика осуществляется от отдельных электроприводов, позволяющих в процессе работы при необходимости регулировать частоту вращения верхнего прокатного валка и валиков рольной плиты по отношению к скорости нижнего прокатного валка.

Механизмы прокатной машины расположены на обработанной поверхности рамы тележки 8. По двум основаниям 7 и 10 станины перемещаются ползуны 11, на которых смонтированы приемный лоток 5, направляющие 9 со стойками 12 станины и прокатными валками, а также рольная плита. Перемещением ползунов регулируется положение прокатных валков, приемного лотка и рольной плиты по отношению к тележке и установленным на ней приводным станциям.

При выработке узорчатого прокатного стекла верхний прокатный валок располагается над нижним так, что их вертикальные оси совпадают, а при прокатке армированного стекла верхний прокатный валок устанавливается под углом 150 к вертикальной плоскости.

Это достигается поворотом стоек 12, на нижнем конце которых закреплены зубчатые секторы, поворачивающиеся от шестерней, посаженных на концы промежуточного вала. При этом промежуточный вал вращают вручную рукояткой 6.

На стойках 12 смонтированы корпусы подшипников прокатных валков, причем корпусы нижнего валка закреплены неподвижно, а корпусы верхнего валка могут перемещаться по пазам стоек при помощи винтовых передач. Такая конструкция обеспечивает подъем верхнего валка при попадании между валками твердого тела и предохраняет тем самым машину от поломки. Крышки подшипников верхнего валка в рабочем положении поджаты пружинами, усилия которых регулируются гайками.

Прокатные валки изготавливают из легированной жаростойкой стали наружным диаметром 170 или 220 мм. Валки охлаждаются водой, которая поступает в одну цапфу и сливается через противоположную.

Рольная плита состоит из шести металлических водоохлаждаемых валиков. Гайками винтов рольной плиты, упирающимися в ползуны 11, регулируют ее положение по отношению к прокатным валкам.

Гладильный валик устанавливается над третьим валиком рольной плиты и предназначен для выравнивания ленты прокатного стекла.

Приводная станция прокатной машины состоит из трех мотор-редукторов 2 с электродвигателями 1 постоянного тока и редуктора 3 с тремя входными и четырьмя выходными валами, вращающимися через карданные валы 4 верхний и нижний прокатные валы, второй вал рольной плиты и гладильный валик.

Приемный лоток включает два шамотных бруса, смонтированных на металлической линейке, и уложенных на них боковых ограничительных брусьев. Регулирование положения приемного лотка по высоте при подгонке его к нижнему прокатному валку осуществляется винтовыми передачами, а подгонка к уровню сливного бруса стекловаренной печи достигается регулированием по высоте прокатной машины с помощью винтовых передач тележки.

Смягченная вода для охлаждения узлов машины поступает в общий коллектор 13, из которого распределяется по охлаждаемым узлам и сливается затем через открытые воронки.

Централизованное смазывание рабочих органов машины обеспечивается масляным насосом 14, приводимого в действие от одного из выходных валов редуктора машины.

Холодильник направляет металлическую сетку в стекломассу при прокатке армированного стекла.

Прокатная машина НП-3001. Формующая часть машины - полые прокатные валки 5 и 6 из жароупорной стали. Они охлаждаются через систему охлаждения 3 проточной умягченной водой, поступающей через трубку с отверстиями, проходящую внутри валиков. Верхний валик может подниматься над стеклом с помощью червячного механизма для пропуска стекломассы с какими-либо крупными инородными включениями. Валики приводятся в движение от электродвигателя постоянного тока через редуктор и цепную передачу. Валики легко сменяются.

Пройдя валки, лист поступает на полую охлаждаемую плиту, высота и наклон которой регулируются болтами. Затем через промежуточный роликовый конвейер лист подается в отжигательную печь.

Толщину стекла регулируют расстоянием между прокатными валиками, а скорость проката - изменением окружной скорости валиков реостатом.

Чтобы лента стекла, выходящая из прокатной машины, не провисала и не коробилась, ее непрерывно оттягивают. Для этого повышают окружную скорость транспортирующих роликов по отношению к скорости прокатных валиков. Чтобы поддерживать постоянную толщину и ширину ленты, необходимо обеспечивать постоянный напор стекломассы перед прокатными валиками.

Глубина слоя стекломассы в сливном лотке зависит от уровня стекломассы в ванной печи и обычно составляет 90 - 120 мм. Чем толще прокатное стекло, тем больше должен быть уровень стекломассы в сливном лотке.

С приемной плиты лента стекла поступает на асбестовые валики, затем на транспортирующие, расположенные внутри отжигательной печи. Для правильного формования ленты стекла важно, чтобы борта не остывали чрезмерно быстро, так как при этом они натягиваются и лента искривляется. Поэтому при выходе ленты из валиков прибортовые участки ленты защищают асбестовыми экранами или обогревают горелками.

Прокатная машина НП-3001 предназначена для получения непрерывной ленты стекла шириной 3000 мм. Толщина ленты до 15 мм. Прокатные валики 5 и 6 затягивают стекломассу (при 11200С) с приемного лотка 4 и направляют ее на валики. Приемный брус позволяет обеспечить горизонтальность плоскости. Выходящая из прокатных валиков лента стекла попадает на приемные валики 9, направляющие ее дальше к валикам рольного стола. Группа валиков состоит из полого, сваренного из фасонного железа носика, прилегающего к нижнему прокатному валику с зазором 4 - 5 мм, и двух секций асбестовых валиков, по ри валика диаметром 150 мм в каждой секции.

Зазор меду носиком и прокатным валиком регулируют механизмом наклонного перемещения. Полость носика постоянно заполнена охлаждающей водой, что обеспечивает отбор нужного количества теплоты от движущейся ленты стекла. Так, лента стекла, выходящая из прокатных валиков с температурой 850 - 8800С, при входе в электропечь отжига не должна превышать 7500С. В то же время температура приемной плоскости носика должна быть такой, чтобы стекло к нему не прилипало. Это достигается непрерывной циркуляцией воды через полость носика.

При производстве армированного стекла стекло варят в ванной печи 1, отапливаемой природным газом. Из печи стекломасса поступает в прокатную машину 2. Над прокатной машиной на площадке установлен механизм подачи сетки, а на сливной части печи смонтирован экран-холодильник 3. Отформованная армированная лента стекла по рольгангу поступает в печь отжига, которая снабжена системой рециркуляции нагретого воздуха. После печи отжига лента стекла, армированная металлической сеткой, поступает по рольгангу на продольную резку и далее на поперечную резку. Надрезанная лента армированного стекла поступает на разломку, откуда направляется на упаковку в тару. Рулон сетки устанавливается на площадке над прокатной машиной. Сетка с рулона опускается вниз и, огибая водоохлаждаемое приспособление (трубчатый или плоский неподвижный холодильник), поступает в стекломассу и вместе с ней между прокатными валками.

При приближении к водоохлаждаемому перегибному приспособлению сетка подвергается воздействию высокотемпературного излучения стекломассы в сливном лотке. Проходя зону интенсивного теплового воздействия газовой среды и излучения стекломассы, металлическая сетка окисляется, и окалина попадает в стекломассу, закрашивая ее.

С целью устранения условий образования пороков армированного стекла (закраска стекла и образование пузырей от окалины с проволоки сетки) применяют различные устройства и приспособления для защиты сетки от теплового излучения путем экранизации. Узел формования включает следующие приспособления: водоохлаждаемый холодильник; устройство для подачи сетки; перекрывающий шамотный шибер; экран; водоохлаждаемый прокатный вал. Водоохлаждаемый холодильник предназначен для заглубления армирующей сетки в центральные слои ленты стекла. Одновременно с этим с помощью холодильника обеспечивается охлаждение сетки при перемещении ее рабочей поверхности холодильника. Холодильник изготавливают из листовой жаропрочной стали толщиной 5 - 6 мм.

Приспособление для подачи сетки предназначено для перемещения ее к прокатным валикам, а также для необходимого натяжения и выравнивания ее по ширине. Приспособление располагается на площадке над рольным столом и прокатной машиной в зоне невысоких температур. Приспособление для подачи сетки состоит из разматывающего и фиксирующего механизмов, отклоняющего и направляющего устройств. Торцы рулона сетки закрепляют втулками на оси разматывающего механизма. Фиксирующий механизм состоит из двух валов, на которых имеются надрезы по окружности для обеспечения равномерной подачи сетки. Фиксирующий механизм препятствует сужению сетки при поступлении ее в стекломассу. Отклоняющее устройство предназначено для регулирования подачи сетки строго по оси ленты стекла.

Направляющее устройство представляет собой свободно вращающийся валик; служит для направления сетки непосредственно на холодильник. Перекрывающий шамотный шибер используют для изолирования сливного лотка от пламени, выбиваемого из печи. Шибер подвешен на водоохлаждаемых трубках. Экран служит для снижения температуры газового пространства между холодильником и передней стенкой печи. Экран состоит из двух листов жаропрочной стали, между которыми проложен асбест. Прокатный водоохлаждаемый стальной валик устанавливают на наклонном столе прокатной машины. Свободно вращающийся прокатный валик выравнивает верхнюю поверхность армированной ленты стекла и тем самым улучшает ее качество. Прокатный валик изготовляют из жаропрочной стали. Валик вращается за счет трения при движении ленты стекла.

2.2 Особенности конструкций прокатных машин и их усовершенствование

Машина для прокатки непрерывной ленты термопластичного материала.

В стекольной промышленности могут быть использованы прокатные валки для формавания непрерывной ленты стеломассы

В данном прокатном механизме верхний рабочий и резервный валы устанавливаются в корпусах подшипников, помещенных в пазах дисков, входящих в опорные узлы, выполненные с возможностью подъема и кругового перемещения посредством привода для замены валов на рабочей позиции.

Главной особенностью данной конструкции является непрерывность процесса прокатки стекла, даже при выходе из строя одного из валков, который заменяется непосредственно при прокате. Это достигается за счет того, что машине, которая содержит верхний и нижний прокатные валы для формования в зазоре между ними непрерывной ленты и верхний резервный вал для замены верхнего рабочего. Оба верхних вала установлены в корпусах подшипников, которые расположены в опорных узлах, выполненных с возможностью их подъема и кругового перемещения с помощью привода для замены валов на рабочей позиции.

Достоинствами данной прокатной машины является:

1. Замена прокатных валков без обрыва ленты стекла;

2. Непрерывность технологического процесса;

3. Непотребность иметь в наличии резервной прокатной машины.

Но в тоже время машина имеет два существенных недостатка:

1. Сложность данной конструкции;

2. Громоздкость конструкции.

Принцип действия прокатной машины:

В рабочем положении непрерывно вращающиеся в противоположных направлениях прокатные валы 1 и 2 взаимодействуют с термопластичным материалом, производя :прокатку непрерывной ленты 3, например, из расплавленной стекломассы. Температура рабочих поверхностей прокатных валов регулируется системой охлаждения. По мере ухудшения: качества рабочей поверхности прокатного вала (в первую очередь это происходит с верхним прокатным валом, что вызывает ухудшение качества лицевой поверхности ленты 3 стекла) возникает необходимость его замены. Для этого механизмом 14 подъема поднимаются траверса 16 с опорами 15, несущими диски 8, в которых расположены подшипники 6 и 7 рабочего и резервного верхних прокатных валов. Ручным приводом через зубчатые колеса 11 и зубчатые венцы 10 дисков производится поворот верхних прокатных валов, бывший рабочий вал 1 выводится в верхнее положение, а резервный вал 5 занимает место рабочего вала. После этого траверса 16 отпускается, и прокатная машина работает в нормальном режиме.

Подъем прокатных валов, их поворот и опускание по расчетным данным занимают около 0,5 мин. Лента стекла при замене верхнего рабочего вала на резервный не обрывается, а продолжает перемещаться в несколько утолщенном виде нижним прокатным валом 2, что способствует сохранению технологического режима ванной печи и печи отжига

Станок для резки ленты стекла.В стекольной промышленности важное значение имеют машины для резки ленты стекла после прокатки в охлажденном состоянии для дальнейшей их упаковки и транспортировки.

Как и у предшествующих машин данная конструкция станка для резки ленты стекла (рис.2.5) имеет ряд общих признаков, таких как направляющая с подвижно установленной на ней кареткой с режущим инструментом, электродвигатель, концевой выключатель.

Характерными особенностями нового станка является, то что:

1.Каретка снабжена кронштейном с несущим роликом, взаимодействующим с поверхностью ленты стекла.

2.Несущие ролики снабжены шкивом, соединенным ременной передачей с электродвигателем на каретке.

3.Каретка снабжена двумя обоймами, в которых на упругих демпферах установлены режущие инструменты, смещенные в поперечном направлении относительно линии реза ленты стекла на 0,5…1 мм.

Достоинствами данного станка является то, что он проще и технологичнее в изготовлении по сравнению с предыдущими модели.

Принцип действия станка:

В исходном положении опорные стойки 2 размещены на столе 3, подвижная каретка 6 установлена на направляющей 1 таким образом, что режущие инструменты находятся у края стекла 4, несущие ролики 9 контактируют со стеклом 4. По команде с пульта управления 14 включается электродвигатель 7, который приводит во вращение несущий ролик 9 через ременную передачу 10. Каретка 6 перемещается вдоль направляющей 1, при этом ее режущие инструменты 13 оставляют на поверхности ленты стекла 4 две линии реза, расстояние между которыми 0,5 ... 1 мм, что полностью гарантирует отсутствие брака при последующей ломке стекла 4. При срабатывании концевого выключателя 5 электродвигатель 7 . выключается по команде с пульта управления 14.

Изучив конструкцию прокатной машины ППС-501 можно сделать вывод, что важнейшими ее недостатками являются:

1. Износ рабочей поверхности прокатных станков, что приводит к ухудшению качества поверхности прокатываемой ленты стекла;

2. Необходимость иметь в наличии резервную машину;

3. При замене основной машины остановки в производстве стекла продолжительностью 6-8 часов;

4. Изменение технологического режима в стекловаренной печи;

5. Нарушение теплового режима в печи отжига.

Рассмотрев недостатки прокатной машины ППС-501 и предлагаемые варианты модернизации, можно сказать, что наиболее перспективной является замена действующих прокатных валков на машину с резервным валком исходя из того, что это машина непрерывного действия в случае выхода из строя одного из валков происходит его замена на запасной, который посредством зубчатой передачи занимает место неисправного.

Проведения модернизации способствует увеличению производительности на протяжении годового выпуска листового узорчатого и армированного стекла за счет:

-сокращения времени на внеплановые ремонты;

-избежания нарушения технологического режима в стекловаренной печи;

-избежания нарушения теплового режима в печах отжига.

3. Эксплуатационный расчет прокатной машины

Исходные данные:

Скорость проката 0,02 м/сек;

Толщина ленты 0,008 м;

Ширина ленты 1,8 м;

Сопротивление прокатыванию 0,8 МПа;

Диаметр прокатного валка 0,35 м;

Плотность стекломассы 2500 кг/м^3

Коэффициент полезного действия (зобщ) привода определяем по формуле (3.6) в соответствии с рис. 3.1.

зобщ = з1? з2?... зк (3.6)

где з1, з2 , ... зк - КПД отдельных кинематических пар привода. Отсюда получаем, что общее КПД равно

зобщ = зв.ц.р? зпп ? зч.р.,

где зв.ц.р - КПД вертикального цилиндрического редуктора (зв.ц.р= 0,97);

зпп - КПД пары подшипников (зпп=0,99);

з ч.р.- КПД червячного редуктора (з ч.р.=0,7)

зобщ = 0,97 • 0,993• 0,7 = 0,66.



4. Прочностной расчет прокатной машины

4.1 Расчет цилиндрической передачи

Проектировочный расчет зубчатой передачи начинается с выбора материала шестерни. Принимаем сталь 45, вид термической обработки - нормализация, предел прочности - ув = 650 МПа, твердость 180 НВ [4, т.2, стр.603].

Получаем:

Начальный диаметр зубчатого колеса

Определим модуль зацепления:

mn = (0,01ч0,02)aw

mn = 0,01?340 =3,4 мм

Стандартные значения модуля: mn = 4 , согласно ГОСТ 9563-60.

Число зубьев шестерни:

4.2 Проверочный расчет цилиндрической передачи

Для шестерни и колеса принимаем сталь 45, вид термической обработки - нормализация, предел прочности - ув = 650 МПа, твердость 180 НВ и 210 НВ [4, т.2, стр.603].

1. Определим допускаемое контактное напряжение косозубой цилиндрической передачи (4.13).

у Hlim1 = 630 МПа;

у Hlim2 = 590 МПа;

КН1 коэффициент долговечности.

Получаем:

у Hlim1 = 630·1= 630 МПа;

у Hlim2 = 590·1 = 590 МПа;

SН - коэффициент безопасности SН =1,1.

ZR - коэффициент учитывающий шероховатость зубьев.

ZV - коэффициент учитывающий окружную скорость колеса.

ZL - коэффициент учитывающий влияние смазки.

КXH - коэффициент учитывающий размеры зубчатого колеса.

Данные значение должно удовлетворять условию:

456.6 < 573.7

Условие выполняется.

у Flimb1 = 468 МПа

у Flimb2 = 522 МПа

КFб - коэффициент учитывающий влияние шлифования переходной поверхности КFб = 0,9

КFd - коэффициент учитывающий влияние деформационного упрочнения КFd = 1

КFС - коэффициент учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки КFС = 1

КFl - коэффициент долговечности КFl = 1.

Определяем значение у Flim:

у Flim1 =421,2 МПа

у Flim2 = 522 МПа

SF - коэффициент безопасности

В проверочный расчет передачи входит расчет на контактную выносливость и выносливость при изгибе.

dw1 = 135 мм

КНб = 1

КНв - коэффициент учитывающий распределение нагрузки по ширине венца. КНв =1,03

Полученные результаты должны удовлетворять условиям:

167 < 175.4

Условие выполняется.

Проверочный расчет зубьев на выносливость ведут по формуле:

КFб - коэффициент учитывающий распределение нагрузки между зубьями КFб = 1

КFв - коэффициент учитывающий распределение нагрузки по ширине венца КFв =1,021.

КFV - коэффициент учитывающий динамичность нагрузки в зацеплении. КFV = 1,151.

YF - коэффициент учитывающий форму зуба. Он зависит от эквивалентного числа зубьев:

Отсюда YF1 = 3,78 YF2 = 3,78.

Yе - коэффициент учитывающий перекрытия зубьев. Yе =1.

Yв - коэффициент учитывающий наклон зуба. Yв = 1

Итак, получаем:

При правильном подбора материала должно соблюдаться условие:

у F << у FP

17 < 346,2

Условие выполняется.

Прочностной расчет прокатного валка

Для определения реакций опор и построения эпюр, изгибающих и крутящих моментов, выполняем схему нагружения валка с указанием действующих сил и расстояний между точками их приложения. Валок выполнен из стали 15Х5М, уизг = 390 МПа, вид термической обработки - отжиг при температуре 840-860°С, среда охлаждения - масло [4, т.1, стр.111]Рассматриваем валок как балку, лежащую на шарнирно-подвижных опорах и нагруженную силами, определяем реакции опор.

Диаметр цапфы прокатного валка определяем из условия прочности:

[у]= уизг·k=390·0,66=260 МПа

Следовательно, диаметр цапфы равен 140 мм.

Выбор подшипников скольжения.

В прокатной машине используются подшипники скольжения, потому что они несут незначительную нагрузку при небольшой скорости вращения прокатных валков.

Для подшипников скольжения выбираем материал вкладыша бронза АЖ 9-4.

Принимаем соотношение l/d = 0,8. Диаметр цапфы прокатного валка принимаем d = 140 мм. Находим l = 112 мм.

[pv] = 120 Н/см2•с

Подбираем посадку Н8/l0 для которой дср = 150 мкм.

Относительный зазор лежит в рекомендуемых пределах (ш = 0,001ч0,002).

Назначаем масло индустриальное 30 и среднюю температуру 600 С. Для этой температуры вязкость равна м = 0,0014 Н•с/м2.

Подсчитываем рш2/мщ:

Принимаем для цапфы и вкладыша Rz1 = Rz1 = 3.2 мкм. Находим критическое значение толщины масляного слоя, при которой нарушается режим жидкостного трения:



Заключение

По теме курсового проекта проведен литературный обзор научно-технической и патентной литературы. Приведено обоснование выбора новой конструкции машины проката листового узорчатого и армированного стекла.

Выполнен технологический и прочностной расчет ударно-центробежной мельницы.

Проводимые на проектируемой установке исследования, бесспорно, имеют огромный научный и промышленный интерес. Ведь внедрение таких машин, рассчитанных и адаптированных для конкретного производства, позволит увеличить производство листового узорчатого и армированного стекла.



Список использованных источников

1. Пат. 2015117 С1 RU, МПК C03В13/04. Машина для прокатки непрерывной ленты термопластичного материала / Гуревич Л.Р., Старожицкий А.Я., Кузьминов В.П., Щукин В.С. (РФ). - №5020193; Заявл. 06.11.1991; Опубл. 30.09.1994, Бюл. №12.

2. Пат. 2100297 С1 RU, МПК С03В33/02. Станок для резки ленты стекла / Шапран М.Т. (РФ). №5065021; Заявл. 05.06.1992; Опубл. 27.12.1997, Бюл. №36

3. Зубанов В.А., Чугунов Е.А., Юдин Н.А. Механическое оборудование стекольных и ситалловых заводов. - М.: Машиностроение, 1984. - 368 с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. - М.: Машиностроение, 2001.

5. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1968. - 848 с.

Размещено на Allbest.ru

...