Дипломная (вкр): Разработка упаковочного шнекового полуавтомата для производства шлакообразующих смесей

-       минимальное давление питания - 0,25 МПа;

-       минимальное давление управления - 0,16 МПа;

-       пропускная способность, Кn = 2,8 м3/ч;

-       утечка воздуха - 500 см3/мин;

Пневмодроссель с обратным клапаном типа В77-14 УХЛ4.

-        условный проход, dу=16 мм;

-       присоединительная резьба К1/2” ГОСТ 6111-52;

-       номинальное давление воздуха, Рном = 1,0 МПа;

-       пропускная способность, Кn = 2,2 м3/ч.

Пневмоглушитель типа 2113-16 УХЛ4 ГОСТ 25144-82.

-        условный проход, dу=16 мм;

-       присоединительная резьба К1/2” ГОСТ 6111-52;

-       номинальное давление воздуха, Рном = 1,0 МПа;

-       пропускная способность, Кn = 4 м3/ч.

.2.6 Определение потерь давления в трубопроводах и аппаратуре

Потери по давлению определим для основного цикала - быстрый подвод.

Потери давления в трубопроводе по длине:

Для определения потерь давления в трубопроводе воспользуемся номограммой представленной в [8].

 DRl= Δpl · l, МПа, (2.12)

где l - длинна рукава, м;

Δpl - потери давления на 1 м резинового рукава, Мпа (по номограмме).

Найдем потери давления на участках в линии нагнетания.

При следующих параметрах для резинотканевых рукавов:

         расход сжатого воздуха Qп/ц = 0,87 м3/мин

         подаваемое давление p = 0,63 МПа

         диаметр трубопровода dвн = 16 мм

потери давления на 1 м резинового рукава составят Δpl = 0,0005 МПа.

Участок 1-2: d = 16 мм, l = 3 м

DR l = 0,0005 · 3 = 0,0015 Мпа

Участок 3-4: d = 16 мм, l = 3 м

DR l = 0,0005 · 3 = 0,0015 Мпа

Найдем потери давления на участках в линии сброса.

Расход сжатого воздуха Qп/ц = 0,00573 м3/мин, потери давления на 1 м резинового рукава составят Δpl = 0,0001 МПа.

Участок 5-6: d = 16 мм, l = 3,5 м

DR l = 0,0001 · 3,5 = 0,00035 Мпа.

Общие потери (БП) в линии нагнетании воздуха:

∑DR l = 0,0015 + 0,0015 = 0,003 МПа.

Общие потери (БП) в линии сброса воздуха:

∑DR l = 0,00035 МПа.

Местные потери давления:

DRм= 51 · (Sx)· V2 · g · 10-7, Па, (2.13)

где Sx - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Линия нагнетания воздуха:

x1 - коэффициент местного сопротивления сужения потока с Ф16 мм (рукав) до Ф10 мм (фильтр влагоотделитель ФВ):

xсуж.= 0,7 · (1- d2 / D2) - 0,2 · (1- d2 / D2)3, (2.14)

где x1= 0,7 · (1- 0,0102 / 0,0162) - 0,2 · (1- 0,0102 / 0,01602)3 = 0,38;

x2 - коэффициент местного сопротивления расширения потока с Ф10 мм (фильтр влагоотделитель ФВ) до Ф16 мм (редукционный клапан):

xрасш= (1- d2 / D2)2, (2.15)

x2= (1- 0,0102 / 0,0162)2 = 0,37;

где x3 - коэффициент местного сопротивления колено 90 град, x = 1,1.

Итого на два колена x3 = 2,2.

Линия сброса воздуха.

x4 - коэффициент местного сопротивления колено 90 град, x = 1,1.

Итого на два колена x4 = 2,2.

x5 - коэффициент местного сопротивления - выход в атмосферу из трубы через сетку (глушитель), x = 1,6.

x5 = 1,6.

Общие потери.

Суммарные потери (БП) в линии нагнетании воздуха:

Sx = 0,38 + 0,37 + 2,2 = 2,95;

SDRм= 51 · 2,95 · 10,32 · 8,17 · 10-7 = 0,013 кгс/см2 (0,0013 МПа).

Суммарные потери (БП) в линии сброса воздуха:

Sx = 3,8;

SDRм= 51 · 3,8 · 4,082 · 8,17 · 10-7 = 0,0026 кгс/см2 (0,0003 МПа).

Потери давления в аппаратуре:

 (2.16)

где - коэффициент потери давления в аппарате;

Влагоотделитель  [6]:

 кгс/см2 (0,014 МПа).

Клапан редукционный  [6]:

 кгс/см2 (0,027 МПа).

Маслораспылитель:

МПа - согласно паспортных данных.

Дроссель с обратным клапаном  [6]:

линия сброса

, кгс/см2 (0,009 МПа).

Пневмораспределитель ; [6]:

линия нагнетания

, кгс/см2 (0,0235 МПа).

линия сброса

, кгс/см2 (0,0036 МПа).

Суммарные потери (БП) в линии нагнетании воздуха:

∑DRА =DRв + DRк +DRм + DRр = 0,014 + 0,027 + 0,025 + 0,0235 = 0,0895 Мпа.

∑DRА = DRр + DRд = 0,0036 + 0,009 = 0,0126 Мпа.

Общие потери давления

∑DR = ∑DRА + ∑DRl + ∑DRм (2.17)

Общие потери (БП) в линии нагнетании воздуха:

∑DR = 0,0895 + 0,0030 + 0,0013 = 0,0938 Мпа.

Общие потери (БП) в линии сброса воздуха:

∑DR = 0,0126 + 0,00035 + 0,0003 = 0,0136 Мпа.

.2.7 Проверка пневмоцилиндра по действительному усилию

При Р = 0,63 МПа с учётом потерь давления, действительное тянущее усилие на штоке пневмоцилиндра:

Fмин.ц.= p · Dст2 · Р¢ · h / 4, (2.18)

где Р¢ - давление воздуха в рабочих полостях пневмоцилиндра с учетом потерь, МПа; h - кпд пневмоцилиндра.

Р¢ = Р - DR = 0,63 - 0,0938 = 0,5362 Мпа;

КПД пневмоцилиндра h = 0,88.

Rмин.ц.= 3,14 · 0,1252 · 0,5362 · 106 · 0,88 / 4 = 5783,3 Н.

Rмин.ц > Rmax

,3 > 5000 Н

Действительного усилия пневмоцилиндра достаточно для прижима ролика.

2.2.8 Требуемая пропускная способность пневмоаппаратуры

 , м3/ч, (2.19)

где F - площадь штоковой области, м3;

S - ход поршня, м;

Р - давление в магистральном трубопроводе, МПа;

DР - потери давления в напорной линии пневмоцилиндра, МПа;

ts - время перемещения поршня, с.

S = 0,3.

Р = 0,63 Мпа.

DР = 0,0938 Мпа.

ts = 0,6 c.

, м3/ч.

Минимальная пропускная способность у пневмодросселя КvД=2,2 м3/ч

Кn < КnД

2,19 < 2,2

Выбранная пневмоаппаратура удовлетворяет требуемой пропускной способности.

2.3 Разработка привода рыхлителя

2.3.1 Расчет цепной передачи

Наиболее широко применяют роликовые приводные цепи по ГОСТ 13568-97 (рисунок 2.2а), которые образуются из последовательно чередующихся внутренних и наружных звеньев. Внутренние звенья состоят из внутренних пластин 1 и запрессованных в их отверстия гладких втулок 2, на которых свободно вращаются ролики 3. Наружные звенья состоят из наружных пластин 4 и запрессованных в их отверстия валиков 5. Многорядные цепи с числом рядов от двух до восьми собирают из деталей с такими же размерами, что и однорядные, кроме валиков имеющих соответственно большую длину. Нагрузочная способность цепей почти прямо пропорциональна числу рядов, что позволяет в передачах с многорядными цепями уменьшить шаг, радиальные габариты звездочек и динамические нагрузки. При работе цепных передач в условиях, вызывающих возрастание трения в шарнирах (запыленные и химически активные среды) используют открыто-шарнирные пластинчатые цепи (рисунок 2.2б). Будучи открытым, шарнир такой цепи самоочищается от попадающих в него абразивных частиц. Наружные звенья такой цепи не отличаются от аналогичных звеньев роликовой цепи. Внутренние звенья образуются из пластин 2, имеющих отверстия в форме восьмерки, и фасонных валиков 3, заменяющих втулку. Валик 4 свободно проходит через отверстие в пластине 2 и взаимодействует с фасонным валиком 3. Замена тонкостенных втулки и ролика не только удешевляет цепь, но и резко повышает сопротивление усталости деталей цепи. Благодаря этому открыто-шарнирные цепи оказались значительно долговечнее роликовых при работе в тяжело-нагруженных передачах. Зубчатые цепи к настоящему времени вытеснены более дешевыми и технологичными прецизионными роликовыми цепями, которые не уступают зубчатым по кинематической точности и шумовым характеристикам. Зубчатые цепи используют преимущественно для замены разрушившихся цепей в старом оборудовании и из-за ограниченности применения здесь не рассматриваются. Рассмотрим далее роликовые цепи. Основными геометрическими характеристиками цепи являются шаг P - расстояние между осями соседних шарниров и ширина b; основной прочностной характеристикой.

Рисунок 2.2 Приводные цепи: а) роликовая; б) открыто-шарнирная пластинчатая

Основные исходные данные для расчета цепной передачи должны быть заданы или приняты по условиям работы передачи.

1.   Крутящий момент T1 на валу ведущей звездочки, Нм.

2.      Частота вращения n1 вала ведущей звездочки, мин-1.

.        Передаточное число u цепной передачи, umax = 7 (в объектах курсовых проектов по дисциплине «Детали машин» передаточное число цепной передачи не следует назначать более 2...2,5).

.        Срок службы передачи Lh, час.

.        Тип цепи.

.        Расположение цепи в пространстве (угол наклона  цепи к горизонту).

.        Характер нагрузки.

.        Возможные кратковременные перегрузки в процессе пуска или работы.

.        Способ смазки передачи в зависимости от скорости цепи.

Рисунок 2.3 Схема цепной передачи

Размерность всех величин дана в международной системе единиц СИ. Величины со знаком (штрих) - предварительные, они подлежат в дальнейшем уточнению.

2.3.2 Исходные данные

Рассчитать передачу роликовой цепью от тихоходного вала редуктора к приводному валу роликового конвейера.

50 Нм - крутящий момент на валу ведущей звездочки, расположенной на тихоходном валу редуктора;

58 мин-1 - частота вращения ведущей звездочки;

1,5 - передаточное число цепной передачи;

привод работает в одну смену;

ожидаемый угол наклона передачи  к горизонту 270°;

положение валов передачи не регулируется;

пусковая нагрузка до 150% номинальной нагрузки;

желательно, чтобы делительный диаметр ведомой звездочки  не превышал 250 мм.

2.3.3 Проектировочный расчет цепной передачи

Назначим однорядную роликовую цепь типа ПР по ГОСТ 13568-97.Выбор предварительного значения шага однорядной цепи:

  (2.20)

Ближайшее значение шага и соответствующей ему площади проекции шарнира для цепи ПР-19,05-3180 [30]: =19,05 мм; А=105 мм2. Определение числа зубьев малой (ведущей) и большой (ведомой) звездочек

  (2.21)

 .

  (2.22)

Округляем до ближайшего целого числа .

Фактическое передаточное число:

  (2.23)

Отклонение , что допустимо.

Определение числа зубьев из условия, что делительный диаметр ведомой звездочки не должен превышать 250 мм,

  (2.24)

 (2.24)

Следовательно, принятое значение и удовлетворяет этому условию.

Определение коэффициента эксплуатации [30]:

  (2.25)

где - небольшие колебания нагрузки;

- принимаем оптимальное межосевое расстояние в пределах (30…50)P;

- угол наклона передачи 45°;

- передача с нерегулируемым натяжением цепи;

- смазывание передачи нерегулярное: цепь будут смазывать при помощи кисти;

- работа односменная.

Определение допускаемого давления в шарнире цепи [30].

Путем линейной интерполяции для заданной частоты вращения мин-1 и выбранного шага  мм определяем

 МПа.

Определение приближенного значения окружной силы на звездочках

  (2.26)

Определение условного давления в шарнирах цепи

 (2.27)

Следовательно, принятая однорядная цепь ПР-19,05-3180 подходит. Дополнительные характеристики цепи [30]: - разрушающая нагрузка, кН; - масса одного метра цепи, кг; - расстояние между внутренними пластинами цепи, мм; - диаметр ролика, мм; - ширина внутренней пластины, мм; - расстояние между рядами цепи, мм.

2.3.4 Кинематический и геометрический расчет цепной передачи

Определение частоты вращения ведомой звездочки:

  (2.28)

Наибольшая рекомендуемая частота вращения малой звездочки для выбранной цепи  мин-1 [30], что больше мин-1.

Определение средней окружной скорости цепи:

  (2.29)

Определение межосевого расстояния (из оптимального диапазона):

  (2.30)

Определение потребного числа звеньев (длины цепи в шагах):

  (2.31)

округляем до четного числа 114.