Дипломная (вкр): Модернизация привода перемещения режущих головок дисковых ножниц непрерывно-травильного агрегата

Откуда:

 (27)

Коэффициент концентрации нормальных напряжений:

, (28)

где   - согласно рекомендациям [10, с. 258]

Коэффициент концентрации касательных напряжений:

, (29)

где    - согласно рекомендациям [29, с. 262]

Пределы выносливости материала вала:

Коэффициент запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

 (30)

2.11 Подбор муфты

Для соединения тихоходного вала редуктора с приводным валом клети кромкокрошителя проектируем нестандартную разъемную зубчатую муфту, что значительно сократит время на смену клетей с затупившимися ножами.

Муфта проектируется по диаметрам сопрягающихся валов с последующей проверкой ее на прочность по максимально длительно действующему моменту Мраб из условия:

, (31)

где - коэффициент ответственности передачи;

- коэффициент режима работы механизма (1,3…1,5);

 - максимальный крутящий момент, Нм;

- максимально длительно действующий момент на соединяемых валах, Нм;

;

Условие прочности выполняется.

Для соединения быстроходного вала редуктора с выходным концом вала электродвигателя проектируем втулочно-пальцевую муфту.

Муфта также проектируется по диаметрам сопрягающихся валов с последующей проверкой ее на прочность по максимально длительно действующему моменту Мраб из условия:

где - коэффициент ответственности передачи;

- коэффициент режима работы механизма (1,3…1,5);

 - максимальный крутящий момент, Нм;

- максимально длительно действующий момент на соединяемых валах, Нм;

;

Условие прочности выполняется.

Таким образом, проектируем и устанавливаем втулочно-пальцевую муфту.

2.12 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночного соединения

Производим проверку шпоночного соединения под зубчатым колесом на приводном валу. Материал шпонки - сталь 45, нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности определяем по формуле:

, (32)

где Т3 - момент на валу, Т 3 = 2725 ·103 Н·мм;- диаметр вала, d = 190 мм;- высота шпонки, h = 25 мм;р - рабочая длина шпонки, lр = 135 мм;

при стальной ступице [σсм] =100 - 120 МПа;

lр = l - b, мм, (33)

где l - длина шпонки, l =180 мм;- ширина шпонки, b = 45 мм;

р = 180 - 45 = 135 мм

Условие прочности выполнено.

Производим проверку шпоночного соединения под зубчатой муфтой на приводном валу. Материал шпонки - сталь 45, нормализованная. Расчет ведем по формуле 33.- длина шпонки, l =140 мм;- ширина шпонки, b = 32 мм;

р = 140 - 32 = 108 мм

Условие прочности выполнено

.13 Выбор смазочных материалов

Задачей системы смазывания является обеспечение долговечности работы трущихся узлов механизмов путём создания смазочной плёнки между трущимися поверхностями и устранение их чрезмерного нагрева.

Смазки выполняют следующие функции:

уменьшение силы трения между трущимися поверхностями;

снижают износ трущихся поверхностей;

защищают металл от коррозионного воздействия окружающей среды;

уплотняют зазоры между сопряжёнными деталями;

снижают шум и вибрацию.

В зависимости от режима работы механизмов, величины нагрузки, эксплуатационных требований применяют жидкие масла и густые (пластинчатые) смазки.

Основные параметры, характеризующие работоспособность минеральных масел:

вязкость или внутреннее трение;

антиокислительная стабильность;

температура застывания;

температура вспышки.

Основные параметры, характеризующие работоспособность пластинчатых смазок, приведены в таблице 2.2:

вязкость;

предел прочности на сдвиг;

термоупрочнение;

механическая стабильность;

коллоидная стабильность;

химическая стабильность;

испаряемость масла;

Большое значение для оценки эксплуатационных свойств смазок имеют также консервационные свойства, водостойкость, термическая стабильность.

2.14 Карта смазки дисковых ножниц с кромкокрошителем

Таблица 2.2 - Карта смазки

Смазка заливная масло марки «Индустриальное И5ОА».

Смазки зубчатой муфты мазь марки ОЗП-1.

Смазка ручная, закладная - Литол 24.

. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ ГИДРОПРИВОДА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РЕЖУЩИХ ГОЛОВОК ДИСКОВЫХ НОЖНИЦ

3.1 Расчет и выбор исполнительного гидродвигателя

3.1.1 Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя

Решение этой задачи производится на основании нагрузочных и скоростных параметров привода, приведенных в задании, и кинематической схемы передаточного механизма между выходным звеном ГД и рабочим органом станка.

Для расчета ГД необходимо знать максимальное осевое усилие, максимальную линейную скорость.

Для нашего оборудования данные параметры заданы:

= 100 ×103 Н, V = 0,05 м/с

.1.2 Определение геометрических параметров и выбор гидроцилиндра

Основными параметрами ГЦ являются диаметры поршня и штока, ход поршня и рабочее давление. Диаметр поршня D гидроцилиндра определяется по формуле:

, (34)

где p1 и p2 - давление соответственно в напорной и сливной полостях ГЦи d2 - диаметры штоков соответственно в напорной и сливной полостях ГЦ

Значения Y1 и Y2 принимаются с учетом выбранной конструкции ГЦ. В нашем случае ГЦ с односторонним штоком, то для обеспечения равенства скоростей быстрых ходов при БП необходимо применять дифференциальную

схему включения, при этом Y1 = 0, Y2 = .

Рабочим давлением необходимо задаться, руководствуясь техническими характеристиками привода существующих станков, стандартных ГЦ, насосов и рядом номинальных давлений. При этом необходимо учесть, что ориентировочно должно выполняться соотношение p =  × pн, где pн - давление создаваемое насосом.

н = 6,3 МПа, р1 =  × 6,3 = 4,2 МПа

По полученному значению D = 0,178 м выбираем стандартный ГЦ, у которого диаметр поршня Dст ≥ D. В нашем случае это будет ГЦ марки: ГЦП 180 х 125 . Выбранный ГЦ имеет следующие параметры:

Диаметр поршняD =180 мм;

Диаметр штока d =125 мм;

Выбранный ГЦ проверяем по условию обеспечения максимального осевого усилия при рабочем ходе, т.е. должно быть F1ст ≥ F1 ,

F1 =  = 249 см2 < F1ст.= = 255 см2< F1ст

F2 = , см2 (35)

где d - диаметр штока, d = D × Y

= = 127 см2 < F2cт= = 130 см2< F2ст ,

Следовательно, ГЦ выбран правильно.

3.2 Составление принципиальной схемы привода

На рисунке 3.3 показана принципиальная схема гидропривода перемещения дисковых ножниц, где:

НУ - насосная установка;

Ф - фильтр напорной;

ПК - предохранительный клапан;

ОК - обратный клапан;

РР - гидрораспределитель;

ЭМ1, ЭМ2 - электромагниты;

Д1, Д2 - дросселя с обратным клапаном;

ГЗ1, ГЗ2 - гидрозамки;

Ц - гидроцилиндр.

Рисунок 3.3 - Принципиальная схема гидропривода

.3 Расчет и выбор насосной установки

Исходя из требуемых расхода жидкости и давления в ГП, выбираем насосную установку.

Определяем максимальный расход жидкости, необходимый для питания ГД. Для ГЦ необходимо рассчитать максимальные расходы жидкости на этапах цикла:

Рабочий ход (РХ) и обратный ход (ОХ):

QРХ = VДмах × F1ст , л/мин; (36)

QОХ = VДмах × F2ст, л/мин, (37)

где QРХ, QОХ - максимальные расходы жидкости;Дмах - максимальная скорость поршня ГЦ , см/с;ст, F2ст - эффективные площади стандартного ГЦ соответственно в поршневой и штоковой полостях, см2;

QБП =  = 76,5 л/минБО =  = 39 л/мин

Номинальная подача насоса Qн должна превышать наибольший из этих расходов, т.е. Qн ³ Qмах.

Величина требуемого давления pн на выходе из насоса определяется по формуле:

pн = p1 + D pн , МПа, (38)

где D pн - суммарные потери давления в линии, соединяющей насос с ГД при рабочем ходе.

Предварительно выбор насосной установки производим, приняв:

pн =  × p1 =  × 4,2 = 6,3 МПа.

Из справочника [2, стр.394] выбираем насосную установку модели:

ЗАМП Г48-85 4УХЛ Г12-25АМ / 4А160М6 10Г49-33

З - исполнение шкафа по высоте;

А - исполнение с теплообменником и терморегулятором;

М - один насосный агрегат за щитом;

П - правое расположение насосного агрегата;

Г48-85 - тип насосной установки;

- 160 литров вместимость бака;

УХЛ - климатическое исполнение;

Г12-25АМ/4А160М6 - в числителе тип насоса; в знаменателе тип электродвигателя;

Г49-33 - номер насосного агрегата;

Насос Г12-25АМ;

Рабочий объем - 125 см3

Номинальная подача - 104 л/мин;

Давление на выходе pн = 6,3 МПа;

3.4 Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

3.4.1 Выбор гидроаппаратуры

Выбираем аппаратуру из справочника [2, с.317] по величине расхода и рабочего давления в той линии, где установлен аппарат.

Фильтр встраиваемый:

Номинальный расход - 100 л/мин;

Потери давления - 0,05 МПа;

Номинальное давление - 6,3 МПа;

Клапан предохранительный встраиваемый МКПВ 16/3ФВ1 УХЛ4;

- диаметр условного прохода, мм;

- номинальное давление 32 МПа;

Ф - вставной фланцевый;

В - регулировка: винт с квадратной головкой;