Модернизация цепного конвейера для бревен

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Основная часть

1.1 Анализ состояния вопроса

1.2 Цель и задачи выпускной квалификационной работы

2. Конструкторская часть

2.1 Описание работы цепного конвейера

2.2 Расчет и проектирование привода

2.3 Расчет и проектирование гидропривода

3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологической детали шкив

3.2 Расчет и проектирование шпоночной протяжки

Заключение

Список использованных источников

ПРИЛОЖЕНИЕ



Введение

Лесное хозяйство является базовой отраслью лесного сектора экономики России. Российская Федерация в течение многих лет сохраняет статус сырьевой державы на мировом рынке лесоматериалов.

В нашей стране сосредоточены крупнейшие в мире лесосырьевые ресурсы (82 млрд. м³), составляющие около 20% мировых запасов леса и представленные в основном ценными хвойными породами (76%). В составе лесопромышленного комплекса России (ЛПК) функционирует более 20 тыс. предприятий, из них 2705 крупных и средних. Общая численность работающих составляет около 1 млн. человек.

На сегодняшний день Россия остается крупнейшим экспортером круглого леса и одним из ведущих экспортеров пиломатериалов и щепы. основной объем экспорта лесного сектора страны - круглый лес и полуфабрикаты (пиломатериалы), а импорта - древесные плиты, панели и качественные погонажные изделия.

Однако следует отметить некоторое снижение темпов роста производства. Сокращение объемов лесозаготовки было отмечено и в предыдущем 2016 году. В структуре лесозаготовок в целом по России бревна хвойных пород древесины составляют около 70%. Заготовка бревен из сосны и ели за первые полгода 2017 года не превысила 34,4 млн.пл.м³. Спад в сравнении с аналогичным периодом прошлого года составил 10,5 млн. кубометров. Бревен из березы и других мягколиственных пород древесины заготавливается около 33% от всего выпуска бревен.



1. Основная часть

1.1 Анализ состояния вопроса

В соответствии с одобренной Коллегией Минэкономики России программой реструктуризации лесопромышленного комплекса страны, необходимо техническое перевооружение 50% крупных и средних леспромхозов, строительство 53 тыс. км лесовозных дорог круглогодового действия; расширение сортиментной технологии лесозаготовок в ближайший период примерно на 17% от общего объема вывозки древесины.

Следует отметить, что в последнее время высказывается мнение о превосходстве сортиментной технологии над хлыстовой. Однако в целом лесозаготовительные страны мира по хлыстовой технологии заготавливают свыше 70% всей древесины. В Российской федерации заготовка и вывозка леса в хлыстах имеет безусловное преимущество. Поэтому созданы системы машин для лесосечных, лесотранпортных и нижнескладских работ, хорошо зарекомендовавшие себя на протяжении длительного периода.

В настоящее время на лесосечных и нижнескладских работах распространён ручной труд, который имеет ряд недостатков:

- увеличенный травматизм;

- большие трудозатраты;

- высокая себестоимость;

- низкая производительность труда.

Избежать данные недостатки возможно при внедрении автоматических систем сортировки лесоматериалов.

В настоящее время автоматические системы сортировки лесоматериалов не получили достаточно большого распространения

Сортировка лесоматериалов на лесном складе является одним из основных видов работ. Однако требования к сортировке круглого леса различные. Наиболее дробная сортировка выполняется на складах, где сортименты подбираются в зависимости от вида последующей обработки, а также по сортам, породам и размерам

Для сортировки лесоматериалов применяются продольные и поперечные лесотранспортеры. При автоматизации процесса сортировки транспортеры оборудуются механическими сбрасывателями, для управления которых используются системы автоматического управления, которые размещаются вдоль лесотранспортера с противоположной стороны от лесонакопителя.

Сбрасыватели бревен. Сбрасыватели можно разделить на две группы. К первой группе относятся сбрасыватели с принудительным сталкиванием сортиментов, состоящие из сталкивающих рычагов и привода. Сталкивающие рычаги могут иметь индивидуальный привод или привод от тяговой цепи лесотранспортера (от сбрасываемого бревна). Сталкивающие рычаги могут располагаться в вертикальной и горизонтальной плоскости.

Работа сбрасывателя: при подаче тока в электромагнит сердечник перемещает цепь, поворачивая рычаги до соприкосновения с поверхностью бревна, далее для поворота рычагов и сталкивания бревна с транспортера используется энергия движущегося по транспортеру бревна; холостой ход (возврат рычагов в исходное положение) производится при помощи пружины.

В гравитационном сбрасывателе в качестве движущей силы для сброски используется собственный вес сортимента. Сбрасыватели этого типа получили наибольшее распространение. Они могут быть односторонней или двухсторонней сброски.

Устройство и работа гравитационного сбрасывателя бревен. Поворотная траверса шарнирно присоединена к неповоротной траверсе тягового устройства. Опрокидыванию поворотной траверсы под действием веса бревна препятствует горизонтальная полка уголка, в которую опирается хвостовик поворотной траверсы. Уголки, расположенные против лесанакопителей, могут поворачиваться вокруг оси. В исходном положении уголок удерживается электромагнитом с защелкой. При подаче команды на сброс сортимента электромагнит с защелкой освобождают уголок. Уголок поворачивается, хвостовик поворотной траверсы освобождается, и поворотная траверса под действием веса бревна поворачивается - бревно скатывается в лесонакопитель.

Сортировка круглых лесоматериалов может быть полной и неполной. При неполной сортировке учитываются размерные признаки, т.е. длина и диаметр. При полной сортировке учитываются размерные, качественные и породные признаки сортиментов.

При сортировке по размерным признакам длина и диаметр определяются при помощи различных датчиков, которые замеряют размеры проходящих сортиментов и в зависимости от этого определяют лесонакопитель в который необходимо отправить бревно. Сортировка по размерным признакам выполняется автоматически без участия оператора.

Исходя из этого, можем предположить что данная тема по модернизаций цепного конвейера является актуальной и технологией которая будут способствовать развитию лесопромышленного производства в перспективном периоде.

1.2 Цель и задачи выпускной квалификационной работы

Цель выпускной квалификационной работы - произвести расчет и модернизацию цепного конвейера для бревен. Для реализаций поставленной цели необходимо решить ряд задач работы:

1) Проанализировать описание работы цепного конвейера для бревен;

2) Произвести расчет и проектирование привода конвейера;

3) Произвести расчет и проектирование гидропривода натяжной станций

4) Произвести разработка производства технологической детали шкив

5) Произвести расчет и проектирование шпоночной протяжки

2. конструкторская часть

2.1 Описание работы цепного конвейера

Цепной конвейер является транспортирующим механизмом непрерывного действия, в котором тяговая сила создается за счет одной или двух цепей, рисунок 2.1.

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема цепного конвейера для бревен

Они предназначены для перемещения громоздких и объемных грузов, а также грузов, имеющих высокую температуру. При помощи такого механического оборудования выполняется обеспечение множества технологических процессов, логистика и перемещение различных видов грузов.

Данный цепной конвейер предназначен для перемещения бревен диаметром от 150 мм до 520 мм и длиной от 2.1 м до 5,5 м. Ширина конвейера 5150 мм, высота 1440 мм.

Учитывая, что вал электродвигателя имеет высокую частоту вращения и небольшой вращающий момент, существует необходимость в понижении частоты вращения и повышении вращающего момента, а, следовательно, повышении тягового усилия. Для этой цели применяют механические передачи, предназначенные для согласования режима работы двигателя с режимом работы приводного вала.

Производительность цепных конвейеров значительно больше, чем ленточных. Недостатками цепных конвейеров являются большие габариты и вес, а также более высокая стоимость эксплуатации. Конвейерные цепи содержат большие количества пар трения, требующих обеспечения регулярной смазки. В то же время, цепные конвейеры характеризуются стабильной работой и высокой износостойкостью. Наиболее широкое применение конвейеры такого типа получили в автомобильной и машиностроительной промышленности, в лесной промышленности, в строительной и аграрной отраслях.

Далее в работе произведем проектирование привода цепного конвейера состоящего из электродвигателя, клиноременной передачи и цилиндрического редуктора.

2.2 Расчет и проектирование привода

Разработка и описание кинематической схемы привода

Мощность электродвигателя кВт;

Тяговое усилие цепи конвейера ;

Скорость перемещения грузовых цепей конвейера ;

Число зубьев звездочки ;

Шаг цепи ;

Срок службы лет;

Коэффициент использования привода в течение года ;

Коэффициент использования привода в течение суток .

Привод цепного конвейера состоит из электродвигателя 1, клиноременной передачи 2 и двухступенчатого цилиндрического редуктора 3, на выходном валу которого установлены тяговая звездочка 4, рисунок 2.2.

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 2.2 - Кинематическая схема привода цепного конвейера для бревен

Обозначения валов:

I - вал электродвигателя

II - входной вал редуктора

III - промежуточный вал редуктора

IV ? выходной вал редуктора (приводной вал)

Определение КПД привода

КПД привода рассчитаем по формуле (2.1):

, (2.1)

где _р - КПД ременной передачи, принимаем _р = 0,96 ([1], табл.1.1);

_з - КПД зубчатой цилиндрической передачи, принимаем _з = 0,97 ([1], табл. 1.1);

_пк - КПД одной пары подшипников качения, _пк = 0,99 ([1], табл.1.1).



Определение частоты вращения вала конвейера

Диаметр делительной окружности тяговой звездочки рассчитаем по формуле (2.2):

, мм (2.2)

мм

Частота приводного вала конвейера рассчитаем по формуле (2.3):

, мин-¹, (2.3)

мин-¹

Выбор электродвигателя

Предварительная мощность электродвигателя:

кВт

Выбираем двигатель 4А132S4 c мощностью 7,5 кВт, синхронной частотой вращения 1500 об/мин, асинхронной частотой вращения 1455 об/мин, коэффициент перегрузки , диаметр выходного конца вала мм, длина выходного конца вала мм.

Определение передаточных отношений

Общее передаточное число привода равно и рассчитаем по формуле (2.4):

, (2.4)

Передаточное отношение привода рассчитаем по формуле (2.5):

, (2.5)

где - передаточное отношение цилиндрического редуктор Ц2У, принимаем ;

- передаточное отношение ременной передачи.

Передаточное отношение ременной передачи рассчитаем по формуле (2.6):

, (2.6)

Определение мощности на валах

Мощности на валах, кВт рассчитаем по формуле (2.7):

, кВт, (2.7)

где ? мощность на входе, кВт,

? мощность на выходе, кВт,

? КПД,

Мощность на валу электродвигателя

кВт.

на входном валу редуктора

кВт.

на промежуточном валу редуктора

кВт.

на выходном валу редуктора

кВт.

Частота вращения валов

Частота вращения вала электродвигателя

мин-¹.

входного вала редуктора

выходного вала редуктора



Угловые скорости валов редуктора:

электродвигателя

.

входного

.

выходного

.

Вращающие моменты на валах редуктора.

Вращающий момент на валу электродвигателя рассчитаем по формуле (2.8):

, Нм, (2.8)

Нм.

Вращающие моменты на валах рассчитаем по формуле (2.9):



Нм, (2.9)

Нм.

Нм.

Основные расчетные величины привода сведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Основные расчетные параметры привода

Вал	P, кВт	n, мин-1	T, Н·м	u
электродвигателя	7,42	1455	48,7	2 40	0,9504 0,922
входного вала	7,05	738,6	92,57
выходного вала	6,5	18,43	3414

Необходимый ресурс привода

Срок службы конвейера рассчитаем по формуле (2.10):

, ч, (2.10)

где ? срок службы в годах, лет;

- коэффициент суточного использования;

? коэффициент годового использования:

ч.

Выбор электродвигателя

Нами выбран электродвигатель 4А132S4 (рис.4.1), с мощностью P = 7,5 кВт, синхронной частотой вращения 1500 мин-¹ и номинальной частотой вращения 1455 об/мин.



Выбор редуктора

Выбираем редуктор типа Ц2У-200 с передаточным числом ,с номинальным вращающим моментов на выходном валу вариант сборки 12, категория точности 1,климатическое исполнение У, категория размещения 3 по ГОСТ 15150: Редуктор Ц2У?250?40?12?1?У3.

Номинальная радиальная сила на входном валу 3000Н, на выходном валу 16000 Н. Фактическое передаточное отношение 40,77. Межосевые расстояния .

Редукторы Ц2У рассчитаны на непрерывный режим работы с постоянной работой с периодическими остановками.

Выбор муфты

Для соединения выходного редуктора с приводным валом конвейера выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту, которая может компенсировать все виды несоосности валов рассчитаем по формуле (2.11):

(2.11)

где К - коэффициент режима работы рассчитаем по формуле (2.12):

, (2.12)

где ? коэффициент ответственности, принимаем =1 (остановка машины);

? коэффициент условий работы, принимаем = 1 (легкий режим работы);

? коэффициент углового смещения, принимаем = 1,1 (перекос до )

- расчетное значение крутящего момента,

Расчет клиноременной передачи

Исходные данные:

P₁ = 7,42кВт;

n₁ = 1455 мин -¹;

u = 1,97;

Нм;

Нм.

Выбор ремня

Выбираем клиновый ремень сечения Б ([3], рис.7.3)

Диаметр ведущего шкива, мм рассчитаем по формуле (2.13, 2.14):

, мм, (2.13)

(2.14)

Выбираем шкив стандартного диаметра .

Диаметр ведомого шкива, мм рассчитаем по формуле (2.15):

, мм,(2.15)

где ? относительное скольжение, принимаем

мм.

Округляем до стандартного значения мм ([3], стр.107).

Фактическое передаточное число рассчитаем по формуле (2.16):



, (2.16)

Отклонение передаточного числа:

Минимальное значение межосевого расстояния, мм рассчитаем по формуле (2.17):

, (2.17)

где ? высота сечения ремня. для ремня сечения А

Максимальное значение межосевого расстояния, мм:

Ориентировочно принимаем .

Расчетная длина ремня, мм рассчитаем по формуле (2.18):

, мм, (2.18)

мм

По стандарту принимаем мм ([3], табл. 7.7) рассчитаем по формуле (2.19):

, мм, (2.19)

Угол обхвата ремнем меньшего шкива, град рассчитаем по формуле (2.20):

(2.20)

Число ремней рассчитаем по формуле (2.21):

, (2.21)

Где ? номинальная мощность, передаваемая одним ремнем, ([3], табл. 7.7);

- коэффициент режима нагрузки, принимаем ([3], табл. 7.10);

- коэффициент угла обхвата, принимаем ([3], стр.118);

- коэффициент длины ремня, ([3], табл. 7.9);

- коэффициент, учитывающий число ремней, предполагая, что будет три ремня, принимаем ([3], стр.135);



.

Силы в клиноременной передаче

Натяжение ветви одного ремня, Н рассчитаем по формуле (2.22):

,(2.22)

где ? коэффициент, учитывающий центробежную силу, для ремня сечения А ([3], стр.119);

? окружная скорость ремня, м/с рассчитаем по формуле (2.23):

, м/с, (2.23)

м/с.

Н.

Сила, действующая на вал рассчитаем по формуле (2.24):

, (2.24)

Проверка долговечности ремня

Долговечность ременной передачи рассчитаем по формуле (2.25):



,(2.25)

.

Ширина обода шкива, мм:

Диаметр отверстия ,

Диаметр ступицы , .

Определение конструктивных размеров шкивов, рисунок 2.3.

Рисунок 2.3 - Шкив ременной передачи

Вал электродвигателя

Диаметр выходного электродвигателя 4А132S4

мм.

Валы редуктора

Диаметр входного вала редуктора Ц2У?250

мм.

Диаметр выходного вала редуктора Ц2У?250

мм.

Приводной вал барабана

Предварительный расчет валов проводим из условия прочности при кручении по пониженным допускаемым напряжениям.

Диаметр выходного конца приводного вала:

,

где - вращающий момент на валу, Н•мм;

? допускаемые напряжения на кручение материала вала, МПа;.

Средний диаметр вала:

Принимаем диаметр выходного конца приводного вала равным диаметру полумуфты мм.

Длина ступени равна длине полумуфты мм.

Диаметр вала под подшипник, мм:

,

где ? высота буртика, = 3,5мм;

Принимаем мм.

Длина ступени мм.

Диаметр вала под тяговую звездочку, мм:

,

где ? координата фаски подшипника, мм;

мм.

принимаем мм.

Диаметр упора .

Проверочный расчет приводного вала

Составление расчетной схемы, рисунок 2.4.

Рисунок 2.4 - Расчетная схема приводного вала

Нагрузки на барабане

Тяговое усилие на барабане .

Величина нагрузки на вал от муфты, Н рассчитаем по формуле (2.26):

, Н•м, (2.26)



где ? вращающий момент на валу, Н•м:

Н•м.

Определение опорных реакций

Сумма моментов всех сил, относительно опоры А рассчитаем

по формуле (2.27, 2.28, 2.29, 2.30):

(2.27)

, Н, (2.28)

(2.29)

, Н, (2.30)

.

Проверка:

.

Построение эпюр

Определяем величины и строим эпюры изгибающий моментов рисунок 2.5.

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 2.5- Эпюра изгибающих моментов

Изгибающий момент на опоре А рассчитываем по формуле (2.31):

(2.31)

Изгибающий момент в сечении С рассчитаем по формуле (2.32):

(2.32)

Изгибающий момент на сечении D рассчитаем по формуле (2.33):

(2.33)

Кроме изгибающих моментов вал испытывает деформации кручения Нм.

Расчет на статическую прочность

Материал вала сталь 40Х, термическая обработка улучшение, предел прочности , МПа, МПа МПа, МПа

Наиболее опасным является сечение под звездочкой, ослабленное шпоночным пазом.

Нормальные напряжения от изгиба рассчитаем по формуле (2.34):

МПа, (2.34)

МПа

Касательные напряжения рассчитаем по формуле (2.35):

, МПа, (2.35)

МПа.

Условие статической прочности рассчитаем по формуле (2.36):

, (2.36)

где ? коэффициент запаса по пределу текучести;

МПа.

С учетом коэффициента перегрузок , максимальные напряжения изгиба, МПа:



МПа.

Статическая прочность вала достаточна

При выполнении проверочного расчета приводного вала учитываем, что нормальные напряжения, возникающие вследствие изгиба, изменяются по симметричному циклу, а касательные напряжения вследствие кручения изменяются по отнулевому циклу.

Проверка прочности вала на выносливость проводится по коэффициенту запаса.

Условие прочности на сопротивления усталости рассчитаем по формуле (2.37):

,(2.37)

где - запас сопротивления усталости по изгибу,

- запас сопротивления усталости по кручению,

где- амплитуда циклов напряжений при изгибе (переменная составляющая цикла), , МПа;

- среднее напряжение цикла (постоянная составляющая цикла), ,

- амплитуда циклов напряжений при кручении (переменная составляющая цикла),



, 6,4 МПа.

- среднее напряжение цикла (постоянная составляющая цикла),

, 6,4 МПа.

, - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла ([1], табл. 12.8);

, ? пределы выносливости с учетом концентрации напряжений рассчитаем по формуле (2.38):

,, (2.38)

где - предел выносливости при изгибе, МПа ([1], табл. 12.8);

- предел выносливости при кручении, ([1], табл. 12.8);

, ? коэффициенты концентрации напряжений рассчитаем по формуле (2.39):

, , (2.39)

где , - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

? коэффициент влияния шероховатости поверхности, ([1], табл.12.14);

? коэффициент упрочнения поверхности, = 1 ([1], табл. 12.15);

, ? коэффициенты влияния абсолютных размеров ([1], табл.12.13);

Концентратором напряжения в опасном сечении I-I является шпоночный паз, при этом эффективные коэффициенты концентрации ([1], табл. 12.17), ([1], табл. 12.13)

МПа,

МПа,

,

Усталостная прочность приводного вала достаточна.



2.3 Расчет и проектирование гидропривода

Механизм натяжной станции цепного конвейера cостоит из гидроцилиндра и блочно-рычажной системы. В поршневую полость гидроцилиндра подается рабочая жидкость, создавая необходимое давление. При этом поршень перемещается в низ, перемещает рычаг, который через систему блоков создает натяжение цепи. На основании технического задания для гидропривода определяются максимальная скорость и максимальное осевое усилие:

V_max = 0,03 м/с

R_max = 80 000 Н

S_max = 900 мм

Диаметр поршня гидроцилиндра определяется по формуле (2.40):

, мм, (2.40)

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

ш₁ и ш ₂ - коэффициенты, которые принимаются с учетом выбранной конструкции ГЦ;

Согласно стандартных давлений в гидравлике по ГОСТ 12445-80 задаемся рабочим давлением гидросистемы равным р = 6,3 МПа.

С учетом предварительных потерь: р₁ = 2/3 р = 2/3 6,3 = 4,2 МПа.

Принимаем: р₂ = 0,6 МПа;

Коэффициенты ш₁ и ш ₂ принимаются с учетом выбранной конструкции ГЦ с односторонним штоком рассчитаем по формуле (2.41):

(2.41)

мм

По полученному з D из [1] выбирается стандартный гидроцилиндр, у D_ст> D,D_ст = 70 мм

Диаметр штока:

мм;

По справочнику [1]: d_ст = 40 мм

По полученным параметрам выбираем стандартный гидроцилиндр:

712-70х40х900 УХЛ4 ОСТ2 Г52-1-86

7 - цилиндр гидравлический с односторонним штоком;

1 - исполнение без торможения;

2 - уплотнения поршневыми кольцами;

70 - диаметр поршня, мм;

40 - диаметр штока, мм;

900 - ход штока, мм;

УХЛ4 - климатическое исполнение.

По номограмме 10.3 [1] проверяем гидроцилиндр проверку проходит.

Расчет и выбор исполнительного гидродвигателя

Составление принципиальной схемы гидропривода начинаем «от двигателя», т.е. наносим на схему ГЦ, а затем на его рабочих гидролиниях - регулирующие и направляющие аппараты в соответствии с циклограммой работы привода, способами регулирования скорости и управлением торможения. После этого объединяются напорная, сливная и дренажная линии отдельных участков схемы. Последним этапом является изображение гидросхемы насосной установки, размещением фильтров, теплообменников, гидроклапана давления, рисунок 2.6.

Рисунок 2.6 - Принципиальная схема гидропривода натяжной станций цепного конвейера для бревен

Гидропривод натяжной станции цепного конвейера представляет собой один рабочий контур, который обеспечивает перемещение натяжителя в вертикальной плоскости посредством прямолинейного движения штока гидроцилиндра (ГЦ) и блочно-рычажной системы. Скорость выходного звена обеспечивается при помощи дросселей с обратными клапанами, при этом дроссель установлен на выходе гидроцилиндра, что максимально исключает движение штока рывками. Стабилизация скорости по нагрузке в данном механизме не требуется.

Гидропривод работает следующим образом. Подача рабочей жидкости в полости гидроцилиндра происходит при срабатывании электромагнита YA1 распределителя Р1, распределитель переключается в позицию 1 и жидкость начинает поступать в поршневую полость гидроцилиндра - происходит натяжение цепи.

В начале работы гидропривода обе полости гидроцилиндра перекрыты, при этом происходит разгрузка насоса. Распределитель Р2 находится в положении 0.

При подаче напряжения на электромагнит YA2 распределителя Р1 распределитель переключается в позицию 2, жидкость поступает в штоковую полость гидроцилиндра и тем самым спускает вниз механизм натяжения цепи.

Насосная установка представляет собой один насос, который приводится в движение электродвигателем. Данный вариант является наиболее рациональным, т.к. в нашем случае нет необходимость использовать секционную работу насосов или двухпоточный насос поскольку используемая схема существенно не повлияет на потери мощности в гидроприводе. Контроль давления в системе осуществляется при помощи манометра МН, который присоединяется к напорному трубопроводу при помощи вентиля ВН. Для предохранения системы от избыточного давления служит КПП непрямого действия, который имеет предохранительную и переливную секции.

Функции хранения и охлаждения рабочей жидкости осуществляет гидробак Б, очистка жидкости от механических примесей осуществляется фильтром Ф.

Схема установки фильтра на выходе объясняется тем, что фильтр установленный в нагнетательной секции при засорении может вызвать кавитацию на входе в насос и соответственно его преждевременную поломку.

Установка фильтра в напорной линии вызывает дополнительное сопротивление на входе в гидроцилиндры.

Гидроцилиндр соединяются с напорной и сливной магистралями при помощи рукавов РВД, это обусловлено возможным перемещением гидроцилиндра в процессе работы.

Разгрузка насоса, электромагнит YA3 обесточен:

Б-Н - КПП - Р2(0)-Б

Натяжение:

Включается электромагнит YA1, золотник Р1 перемещается влево в позицию 1.

Б-Н - Р1(1) - ДР+(КО2) - ГЦ(ПП)/ГЦ(ШП) - ДР1 - Р1(1) - Ф - Б

|

|

|

- - - - ВН- - - -МН

Снятие натяжения:

Включается электромагнит YA2, золотник Р1 перемещается вправо в позицию 2.

Б-Н - Р1(2) - ДР+(КО1) - ГЦ(ПП)/ГЦ(ШП) - ДР2 - Р1(2) - Ф - Б

|

|

|

- - - - ВН- - - -МН

Скорость движения рабочего органа регулируется дросселем.

Расчет и выбор насосной установки

Определение требуемого давления насоса рассчитаем по формуле (2.42):

МПа

(2.42)

Определение максимального расхода жидкости, необходимого для питания гидроцилиндра рассчитаем по формуле (2.43, 2.44.):

(2.43)

(2.44)

В качестве насосного агрегата выбираем из справочника [2] стандартный насос пластинчатый однопоточный типа DFP2-RC1/21. Основные параметры насосного агрегата:

- рабочий объем, см³ /об67,5.

- номинальная подача, л/мин (м³/с) 99,8 (0,00166).

- частота вращения, об/мин

номинальная1500;

максимальная2400;

минимальная600.

Для наcоса подбираем модель насосной установки:

Выбираем насосную установку 35,7 - 5,5 Г 48 - 1Д - УХЛ 4 ТУ2-053-1806-86:

- 67,5 - подача насоса л/мин;

- 5,5 - мощность электродвигателя 5,5 кВт;

- Г48 - тип насосной установки;

- 1 - однопоточный насос;

- Д - оснащена приборами диагностики;

- УХЛ4 - климатическое исполнение.

Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

Выбор гидроаппаратуры

Распределитель Р1, ВЕ6.44

Расход масла Q_ном равен 100 л/мин или 0,00167 м³/с

Номинальное давление равно 32 МПа

Условный проход D_у = 12 мм;

Исполнение по способу монтажа - панельный.

Распределитель Р2, ВЕ6.44

Расход масла Q_ном равен 100 л/мин или 0,00167 м³/с

Номинальное давление равно 32 МПа

Условный проход D_у = 12 мм;

Исполнение по способу монтажа - панельный.

Перепускной предохранительный клапан ДК-С12 с параметрами

Расход масла Q_ном равен 100 л/мин или 0,00167 м³/с

Номинальное давление равно 10 МПа

Максимальное давление равно 70 МПа

Условный проход D_у = 16 мм;

Исполнение по способу монтажа - встраиваемый.

Дроссель с обратным клапаном ДК-С12 параметрами

Расход масла Q_ном равен 100 л/мин или 0,00167 м³/с

Номинальное давление равно 20 МПа

Максимальное давление равно 35 МПа

Условный проход D_у = 12 мм;

Исполнение по способу монтажа - панельный.

Дроссель с обратным клапаном ДК-С12 параметрами

Расход масла Q_ном равен 100 л/мин или 0,00167 м³/с

Номинальное давление равно 20 МПа

Максимальное давление равно 35 МПа

Условный проход D_у = 12 мм;

Исполнение по способу монтажа - панельный.

Манометр вибростойкий М100

М100-025/R-G1/2

Расход масла Q_ном равен 100 л/мин или 0,00167 м³/с

Номинальное давление равно 25 МПа

Минимальный диаметр трубопровода на участке рассчитываем по формуле (2.45):

, (2.45)

где d - внутренний диаметр трубопровода, м

Q - наибольший расход рабочей жидкости, м³/с

u - рекомендуемая скорость рабочей жидкости, м/с

Толщину стенки трубопровода определим по формуле (2.46):

, (2.46)

где Р - максимальное давление жидкости в трубопроводе, Па

d - внутренний диаметр трубопровода, мм

у_вр - предел прочности на растяжение материала трубопровода, Па для стали можно принять у_вр = 340 МПа

К_б - коэффициент безопасности, К_б = 3.

Расчет напорных линий

Напорные линии 1-2, 3-4:

10 МПа,

По рекомендациям = 3,2 м/с:

м (26 мм).

По ГОСТ 8734-75 принимаем трубу 32х1,5, у которой внутренний диаметр мм. Проверяем условие :

мм.

1,5 мм > 1,27 мм условие выполняется.

Расчет напорно-сливных линий

Напорные линии 5-6:

10 МПа,

99 л/мин (16,5 10^-4 м³/с),

По рекомендациям = 3,2 м/с:

м (26 мм).

По ГОСТ 8734-75 принимаем трубу 32х1,5, у которой внутренний диаметр мм. Проверяем условие :

мм.

1,5 мм > 1,27 мм условие выполняется.

Напорные линии 7-8:

10 МПа,

99 л/мин (16,5 10^-4 м³/с),



По рекомендациям = 3,2 м/с:

м (26 мм).

По ГОСТ 8734-75 принимаем трубу 32х1,5, у которой внутренний диаметр мм. Проверяем условие :

мм.

1,5 мм > 1,27 мм условие выполняется.

Разработка конструкции гидроблока управления. Гидроаппаратуру необходимо конструктивно выполнять в виде гидроблока управления на специальном корпусе или плите. В проектируемый гидроблок управления входят следующие аппараты:

- Гидрораспределитель Р1, стыковой монтаж;

- клапан давления КД, встраиваемый монтаж;

- плита монтажная;

- винты монтажные 4 шт. ;

- винты монтажные 4 шт. .

Определение потерь произведем для основного этапа - быстрый подвод БП (выдвижение штока).

Определение потерь давления в гидроаппаратах рассчитаем по формуле (2.47):

, (2.47)

где - давление открывания, Па

А и В - коэффициенты аппроксимации экспериментальной зависимости потерь давления в

Q - расход жидкости рассчитаем по формуле (2.48):

, , (2.48)

где - потери давления в аппарате при номинальном расходе,

- давление открывания или настройки аппарата, =0

- номинальный расход гидроаппаратуре, м³/с рассчитаем по формуле (2.49):

, , (2.49)

где - потери давления в аппарате при номинальном расходе,

- давление открывания или настройки аппарата, = 0

- номинальный расход гидроаппаратуре, м³/с.

Напорная линия

Определяем потери давления в обратном клапане каскада ДР+КО1

= 99 л/мин (0,00165 м³/с);

= 0,15 МПа;

= 0,25 МПа.

Коэффициенты аппроксимации:

МПа с/м³.

МПа с² / м⁶.

Потери давления Q_max = 35,7 л/мин (0,000595 м³/с);

МПа.

Определяем потери давления в гидрораспределителе Р1

= 99 л/мин (0,00165 м³/с);

= 0 МПа;

= 0,21 МПа.

Коэффициенты аппроксимации:

МПа с/м³.

МПа с² / м⁶.

Потери давления = 99 л/мин (0,00165 м³/с);

МПа.

Сливная линия

Определяем потери давления в гидрораспределителе Р1

Потери давления, 43,2 л/мин (7,2 10^-4 м³/с);

МПа.

Определяем потери давления в обратном клапане дросселе ДР+КО2

Потери давления, 43,2 л/мин (7,2 10^-4 м³/с);

МПа.

Определяем потери давления в фильтре Ф:

43,2 л/мин (7,2 10^-4 м³/с);

= 0 МПа; = 0,08 МПа.

Коэффициенты аппроксимации:

МПа с/м³.

МПа с² / м⁶.



Потери давления 43,2 л/мин (7,2 10^-4 м³/с);

МПа.

Расчет суммарных потерь давления

Данные по расчету потерь давления в напорной и сливной линиях сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Расчет суммарных потерь

Этап цикла	Линия	рга т[МПа]	рl[МПа]	рм[МПа]	рУ [МПа]
БП	Напор	0,31	0,006	0,0922	0,408
	Слив	0,51	0,0089	0,166	0,677

По результатам расчета уточняется расчет и выбор насосной установки по давлению (должно выполняться условие ):

, где

- требуемое давление в системе, МПа

- рабочее давление в системе, МПа

- суммарные потери давления при быстром подводе, МПа

= 5,2 + 0,677 = 5,87 МПа.

МПа.

автоматический модернизация конвейер лесоматериал



3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологической детали шкив

Шкив изготавливается из серого чугуна марки СЧ15 ГОСТ 1412-85. Химический состав, а также механические свойства данного материала приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Физические свойства и химический состав чугуна СЧ 15 ГОСТ 1412-85

Свойство	Значение
Физические свойства:
Коэффициент Пуассона	0,23..0,27
Модуль сдвига	42 МПа
Модуль упругости нормальный	80 МПа
Относительное сужение	1%
Плотность	7200 кг/м3
Предел прочности (при растяжении)	98 МПа
Предел текучести (при растяжении)	60 МПа
Свариваемость	Не применяется для сварных конструкций
Твердость по Бриннелю	180 HB
Температурный коэффициент линейного расширения	0,000105
Теплопроводность	41,8..50,2 Вт/м•°С
Удельная теплоемкость	607 Дж/кг•°С
Усадка при литье	1,2 %
Химический состав:
Содержание кремния (Si)	1,4..2,2 %
Содержание марганца (Mn)	0,7..1 %
Содержание серы (S)	0..0,15 %
Содержание углерода (C)	3,2..3,4 %
Содержание фосфора (P)	0..0,2 %

Шкив в общем случае это деталь, представляющая собой колесо с широким ободом. Шкив входит в состав ременной или канатной передач, в которых вращение передается бесконечным (замкнутым) ремнем или канатом, охватывающим обод шкива.

Далее опишем конструкцию детали. Конструктивно деталь можно разделить на две составляющие - обод и ступицу. Обод представляет собой полый цилиндр с наружным диаметром Ш133,4 мм и длиной 82 мм. Внутренний диаметр составляет Ш95 мм. По периферии обода имеются канавки для ремней в количестве четырех штук. Ширина канавок по делительной окружности равна 14 мм, глубина 15 мм. Угол клина составляет 34є. Шаг между канавками равен 19 мм. Острые кромки на канавках притуплены радиусами R = 1 мм

Ступица детали имеет форму полого цилиндра. Наружные габариты составляют Ш60х60 мм. В ступице имеется коническое посадочное отверстие с максимальным диаметром Ш30H9 и конусностью 1:10. Также в ступице имеется сквозной шпоночный паз шириной 5 мм и глубиной 0,85 мм. Соединение ступицы и обода происходит по цилиндрической перемычке шириной 25 мм. С обоих торцев перемычки выполнены радиусные канавки R = 8. Расположены данные кольцевые канавки на диаметре Ш76 мм. Общая длина детали составляет 102 мм. Острые кромки на торцах обода и в отверстии притуплены фасками 1х45є мм.

Наиболее точная поверхность в детали - коническое отверстие Ш30H9 с шероховатостью Ra = 1,6 мкм.

Покрытие нерабочих поверхностей детали - эмаль НЦ-132П, золотисто-желтая ГОСТ 6631-74.

Технологический контроль и анализ технологичности детали

Анализируя чертеж детали «Шкив», можно отметить, что на чертеже указаны все необходимые виды, разрезы, размеры, параметры шероховатостей. Квалитеты точности размеров соответствуют параметрам шероховатостей. В технических требованиях указаны неуказанные предельные отклонения размеров, неуказанные литейные радиусы, требования к отливке и покрытие. Шероховатость на чертеже указана по старому стандарту. Изменим обозначение в соответствии с требованиями нового стандарта.

Поверхности, которые остаются после заготовки на эскизе не обозначаем, сведем в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Сводная таблица характеристик поверхностей детали шкив

Наименование поверхности	Точность (квалитет)	Шероховатость, мкм	Примечание
Наружная плоская (1,7)	h14	Ra6,3	торцы, 2 шт.
Наружная цилиндрическая Ш133,4 мм (2)	h14	Ra6,3	-
Наружные конические <34є (3)	H14	Ra6,3	Биение 0,3 относительно базы Б, 8 шт.
Наружная цилиндрическая (4)	h14	Ra6,3	4 шт.
Наружная плоская (5)	h14	Ra6,3	торец
Наружная цилиндрическая Ш60 (6)	h14	Ra12,5	-
Внутренняя коническая Ш30 (8)	H9	Ra1,6	база Б
Наружная плоская (9)	h14	Ra6,3	торец
Внутренние плоские (10)	JS9	Ra3,2	2 шт. Допуск симметричности 0,05относительно базы Б
Внутренняя плоская (11)	H11	Ra6,3	-

Деталь можно считать технологичной по материалу, поскольку она изготавливается из широко распространенного материала, который является недорогим. Кроме этого материал отвечает функциональным требованиям к детали и хорошо обрабатывается резанием.

Деталь имеет массу до 20 кг, поэтому не требуется применения специальных приспособлений при транспортировке детали и установки ее на станки. Острые кромки в детали притуплены фасками, что облегчает сборку изделия. Шпоночный паз является сквозным, что позволяет вести обработку высокопроизводительными методами, например протягиванием.

Чтобы провести количественный анализ технологичности составим эскиз детали с обозначенными поверхностями, рисунок 3.1.



Рисунок 3.1 - Эскиз детали с поверхностями

Формы элементарных поверхностей простые и легко доступные для обработки и измерения. В конструкции детали имеются надежные и жесткие базовые поверхности, относительно которых можно вести обработку.

Нетехнологичным в конструкции детали являются высокие требования по шероховатости и точности к отверстию. Данные требования можно выполнить введением чистовых операций на последних этапах обработки детали.

Несмотря на среднюю сложность изготовления конструктивных элементов детали и большое количество обрабатываемых поверхностей, можно отметить, что деталь технологична и не представляет больших сложностей для ее механической обработки.

Количественная оценка производится по двум показателям:

1) Коэффициенту уровня технологичности по точности (k_тч);

2) Коэффициенту уровня технологичности по шероховатости (k_ш).

При этом деталь считается технологичной, если выполняются условия: k_тч>0,85, k_ш<0,35.

Определим показатели технологичности (см. таблицы 3.3 и 3.4), исходя из эскиза на рисунке 3.1.



Таблица 3.3

Определение коэффициента точности

Тi	ni	Тi•ni
14	18	252
11	1	11
9	3	27
Сумма	=22	=290

Средний квалитет точности обработки рассчитываем по формуле (3.1):

Т_ср = = = 13,2, (3.1)

где Т_ср - средний квалитет точности обработки изделия;

T - квалитет точности;

n_i - число размеров соответствующего квалитета точности.

Коэффициент технологичности по точности рассчитаем по формуле (3.2, 3.3):

, (3.2)

Деталь технологична по точности, т.к. k_тч>0,8.

Таблица 3.4

Определение коэффициента шероховатости

Шi	ni	Шi•ni
1,6	1	1,6
3,2	2	6,4
6,3	18	113,4
12,5	1	12,5
	=22	=133,9

Среднюю шероховатость поверхности изделия рассчитываем по формуле (3.3):

Ш_ср = = = 6,1, (3.3)

где Ш_ср - средняя шероховатость поверхности изделия;

Ш - шероховатость поверхности изделия;

n_i - число поверхностей соответствующей шероховатости.

Коэффициент технологичности по шероховатости рассчитаем по формуле (3.4):

k_ш = = = 0,16, (3.4)

Выбор метода получения заготовки

В машиностроении для получения заготовок наиболее широко применяют следующие методы:

1. литье;

2. обработку металлов давлением;

3. сварку;

4. комбинации этих методов.

Каждый метод содержит большое число способов получения заготовок.

Вид заготовок и способ их изготовления для конкретной детали определяются такими основными показателями, как:

1. материал;

2. конструктивная форма;

3. серийность производства;

4. масса заготовки.

Проанализировав конструкцию детали, материал ее изготовления, тип производства, заданный в задании, возможные виды получения заготовок, делаем вывод, что наиболее подходящим способом получения заготовки будет отливка в песчано-глинистую форму.

Модели пустотелых отливок имеют знаки (специальные полости). В местах расположения знаков крепятся стержни, которые формируют внутреннюю полость отливок. Когда полость отливки имеет выходы с двух сторон (колонки, трубы, втулки), знаки на модели также делаются с двух сторон.

Модели изготавливают из различных материалов: дерева, гипса, металла.

Чаще всего используют дерево, как наиболее дешевый и легкообрабатываемый материал. Модели, которые необходимо обрабатывать на токарных станках, чаще всего делают из березы.

Эскиз заготовки представлен на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Эскиз заготовки

Проектируемый маршрут обработки

Задачей проектирования технологического процесса механической обработки является определение такой ее последовательности, при которой наиболее полно используются технологические возможности станков, а деталь изготовляется с наименьшими материальными затратами. Технологический процесс должен быть разработан с учетом производственных возможностей предприятия и передового опыта. Необходимо также иметь следующие исходные данные:

1. Годовую производственную программу, которая влияет на выбор оборудования, приспособлений, инструментов, а также на структуру технологического процесса.

2. Рабочий чертеж детали, по которому составляют технологический маршрут обработки, определяют виды, методы механической обработки и место термической обработки в общем технологическом процессе изготовления детали, составляют технические условия (ТУ) на приемку обрабатываемой детали, выбирают оборудование, приспособления и инструмент.

3. Указания по использованию имеющегося оборудования и его загрузке. Если разрабатывается технологический процесс для действующего предприятия, то обычно оговаривают в задании, на каком оборудовании обрабатывать, число смен работы и т.п.

4. Справочные материалы, к которым относятся каталоги или паспортные данные станков, справочники по режимам резания, нормированию, по приспособлениям, инструменту и т.д.

Проведя анализ исходных данных, с целью подбора существующей типовой технологии следует установить, к какому классу или группе деталей относится обрабатываемое изделие. При разработке технологии необходимо учитывать имеющийся опыт изготовления типовых деталей на передовых предприятиях, по возможности использовать новое прогрессивное оборудование, приспособления и инструменты, а также наиболее совершенные формы организации производства.

Составим маршрут обработки и сведем его в таблицу в приложение Б

Припуски назначаются по таблицам, либо рассчитываются аналитически. Произведем расчет припусков на наиболее точную поверхность - отверстие диаметром Ш30H9. Расчёт припусков на обработку поверхности Ш30H9 шкива представлен в таблице 3.5.

Таблица 3.5

Расчет припусков и предельных размеров поверхности Ш30^+0,052

Технологич. операция обработки	Элемент припуска	2Zmin мкм	Расчётн.размер, Dр, мм	Допуск у, мкм	Пред.р-р, мкм	Предназнач. припуска, мм
	Rz	T	с	е				Dmin	Dmax	2Zmin	2Zmax
Заготовка	600	1009	-	-	26,534	800	25,7	26,5	-	-
Зенкерование	50	50	21	100	3228	29,762	210	29,55	29,76	3,26	3,85
Развертывание	10	25	5	40	290	30,052	52	30,0	30,052	0,292	0,45

Определим суммарное пространственное отклонение заготовки рассчитаем по формуле (3.5):

,(3.5)

где мкм - пространственное отклонение в виде смещения заготовки [1, стр. 66];

мкм

- пространственное отклонение, вызванное короблением заготовки [1, стр. 66];

мкм

Остаточное пространственное отклонение после зенкерования:

мкм

Остаточное пространственное отклонение после развертывания:



мкм. [1, стр.73];

На основании записанных в таблице данных производим расчет минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой рассчитаем по формуле (3.6):

, (3.6)

Тогда минимальный припуск под зенкерование:

мкм.

развертывание:

мкм.

Расчётный диаметр для:

развертывания:

мм;

зенкерования:

мм;

заготовки:

мм;

Предельные размеры:

- это округлённый

мм;

мм;

мм.

Предельные значения припуска:

мм;

мм;

мм;

мм;

Припуски на остальные поверхности произведем по таблицам, приведенным в ГОСТ 26645-85.

Рассчитаем режимы резания аналитическим способом для разнотипных операций. Для остальных операций расчет произведем аналогично.

Точение

Рассчитаем режимы резания аналитическим способом для однократного точения ступени шкива Ш133,4х82 мм (Операция 010, переход 3):

По ГОСТ 18878-73 выбираем токарный проходной резец с пластиной из твердого сплава ВК6 2100-0007. Угол в плане составляет ц=45°.

Назначим режимы резания для продольного точения вала:

Глубина резания рассчитаем по формуле (3.7):

мм, (3.7)

Подача суппорта на оборот заготовки S₀ = 1,0-1,5 мм/об;[2, стр. 266]

Уточняем по паспорту станка принимаем S₀ = 1,0 мм/об;

Скорость резания вычисляется по формуле (3.8):

, (3.8)

Где Т = 60 мин - среднее значение стойкости инструмента при одно инструментальной обработке;

; ; ;

Принимаем - коэффициенты [2, стр. 270] рассчитаем по формуле (3.9):

, (3.9)

где - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки[2, стр. 261]; [2, стр. 262];

где - коэффициент, учитывающий влияние состояние поверхности заготовки [2, стр. 263];

где - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала [2, стр. 263];

.

м/мин.

Частота вращения:

= 150 об/мин.

Сила резания рассчитаем по формуле (3.10, 3.11):

, (3.10)

где ; ; ; - коэффициенты [2, стр. 274];

(3.11)

где - поправочный коэффициент, [2, стр. 264];

-поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров [2, стр. 275];

H.

Мощность резания, кВт:

кВт.

Проверка по мощности рассчитаем по формуле (3.12):

(3.12)

10·0,75 = 7,5 кВт >3,0 кВт - ус...