Кинематический расчет привода

Техническое описание изделия.

Расчет стенда для сборки кольцевых швов обечаек.

Обоснование применения данного оборудования.

Расчет роликоопор.

Расчет привода роликоопор.

Кинематический расчет привода.

Подбор муфты.

Проверка подшипников на заданный ресурс службы.

Подбор пневмоцилиндра.

Техническая характеристика.

Расчет установки для автоматической сварки продольных швов обечаек

Расчет роликоопор.

Расчет привода роликоопор.

Кинематический расчет привода.

Подбор муфты.

Проверка подшипников на заданный ресурс службы

Заключение.

Литература.

Введение

Одним из самых главных и наиболее эффективных направлений в развитии технического прогресса является комплексная механизация и автоматизация производственных процессов, в частности процессов сварочного производства.

Механизация и автоматизация являются важнейшим средством повышения производительности труда, улучшения качества и условий труда в сварочном производстве.

Сварочное производство – комплексное производство, включающие в себя основные операции (сборку, сварку, правку, термообработку, отделку сварных конструкций и др.); вспомогательные операции (транспортные, наладочные, контрольные и т.п.) и операции обслуживания (ремонтные и др.). Несварочные операции в сварочном производстве составляют в среднем 70% общей трудоемкости работ сварочных цехов. При осуществлении собственно сварочных операций, в том числе при применении механизированных методов сварки, выполняются вспомогательные приемы по установке и кантовке изделий под сварку, зачистке кромок и швов, сбору флюса, установке аппарата вначале шва, отводу автомата или перемещению изделия и др. На выполнение этих приемов приходится в среднем 35% трудоемкости собственно сварочных операций. Отсюда следует, что комплексная механизация сварочного производства имеет чрезвычайно важное значение, так как механизация только самого процесса сварки не может обеспечить высокий уровень механизации сварочных цехов.

Толстостенные сосуды обычно сваривают из заготовок, свариваемых продольными и кольцевыми швами. Изделия типа сосудов или емкостей составляют более половины промышленной продукции, изготавливаемой с применением электрошлаковой сварки. Она обеспечивает проплавление металла за один проход. Кольцевые швы выполняют многослойными сваркой под флюсом или электрошлаковой сваркой в один проход затрат.

Целью курсового проекта является механизация сборочно-сварочных работ, а в частности сварки кольцевых швов обечаек и сборки под сварку кольцевых швов. Кольцевые швы будем варить с помощью автоматической сварки под слоем флюса, т.е. для сборки кольцевых швов можно применить механизированную сварку в среде углекислого газа.

1.Техническое описание изделия

Корпус колонны ректификационнои состоит представляет собои ёмкость длиннои 19 950 мм,сваренную из обечаек диаметрами 1000 мм,с днищами сверху и снизу.Также колонна имеет 2 штуцера и 18 фланцев различного назначения.

Масса колонны -10500 кг,вместимость-15.5 м³

Корпус устанавливается на опору.

Техническая характеристика изделия

Аппарат предназначен для фракционирования нефти с получением дистиллята,атмосферного газоиля и мазута.

Рабочее давление – не более 0,22 мПа.

Температура рабочеи среды:мах-370 °С,min -240°С.

Горючесть, воспламеняемость, взрывоопасность - взрывопожароопасная.

Место установки – вне помещения.

Расчетное число циклов нагружения за весь срок службы-не более 1000.

Расчетный срок службы – 20 лет.

Материал основных деталеи- 09Г2С,10Х17Н13М2Т гост 10885-85.

Масса аппарата при гидроиспытании – не более 26000 кг.

Расчет стенда для сборки кольцевых швов обечаек

Обоснование применения данного оборудования.

Наиболее целесообразно проводить эту операцию на сборочном стенде в горизонтальном положении при этом усилие прижатия будет осуществляться с помощью пневмоцилиндра. Благодаря этому обеспечивается нужная точность сборки, соосность обечаек, уменьшается время затраченное на операцию, существенно снижается трудоёмкость.

Расчет роликоопор.

Рис. 1. Расчетная схема типового роликового стенда с одним рядом приводных роликоопор

Допустимый диапазон диаметров для данного расстояния L между роликоопорами ограничен двумя крайними (опасными) положениями изделия на стенде: 1) при чрезмерно большом диаметре по сравнению с величиной L и, следовательно, при очень малом центральном угле a положение вращаемого изделия на стенде может оказаться неустойчивым. 2) при очень малом диаметре вращаемого барабана по сравнению с величиной L угол, а будет чрезмерно велик и может возникнуть явление затяжки барабана с последующим его заклиниванием и даже поломкой стенда из-за резко возросших распорных усилий на роликах.

Затяжка барабана может происходить в стендах с одним рядом приводных роликов при вращении приводного вала в сторону холостых роликоопор. При обратном направлении вращения опасность затяжки исчезает, остаётся однако возможность статического заклинивания барабана при очень большом центральном угле а и при некоторых других неблагоприятных обстоятельствах (малый диаметр роликов по сравнению с диаметром подшипников, применение подшипников скольжения, а не качения)./1/

Для определения необходимых диаметров роликоопор, а так же мощности и электродвигателя, его тип и необходимую передачу вращающих моментов производим нижеприведённый расчёт. Расчетная схема роликого стенда представлена на Рис.1. Методика расчета /1/.

Активная внешняя нагрузка стенда состоит из центральной силы G, равной весу вращаемого изделия, и грузового момента M_кр=G*e, e =0. В статическом состоянии стенда при e=0 сила G=6500 кг создает на роликоопорах опорные реакции Q, e =0 зависящие от угла α=80, n – количество роликоопор:

Q=G/ncos(α/2)=6500/8*cos(80/2)=6500/18*0766=1060 кг

Во время вращения изделия на приводных роликах возникает окружное усилие Т

Величина необходимого окружного усилия Т на приводных и холостых роликоопорах : (при ε=0)

T1=T2=(G*sin α/2)/(b*sinα+cosα-1)

Величина дисбаланса: b=Dp/f*dp+2µ

- диаметр оси ролика в подшипниках;

f - коэффициент трения в подшипниках роликоопор

(для подшипников качения f = 0.02);

- коэффициент трения качения;

Dp – диаметр роликов;

b=35/0.02*7+2*0.3=47.29

T1=T2=6500*0.642/(55.4*0.984+0.309-1)=75.59 кгс

Окружные силы T₁ и T₂, возникающие на стендовых роликах при вращении барабана, увеличивают опорные реакции роликов, если барабан вращается против часовой стрелки по рис.1, так как при этом силы T₁ и T₂ направлены вниз. Вызванная этими силами добавочная нагрузка на ролики тем больше, чем больше угол α и чем выше коэффициенты трения f и μ.

Если же барабан вращается в обратную сторону, то силы T₁ и T₂ направлены вверх и опорные реакции уменьшаются. Поэтому для определения максимальных расчетных усилий надо выбирать направление вращения приводного вала и положение центра тяжести G так, как показано на рис.1, т.е. с окружными усилиями T₁ и T₂, направленными вниз.

Подставив найденное значение T₁ в формулы получим окончательное выражение для опорных реакций роликоопор при их вращении под нагрузкой :

или, при ε = 0,

Вес конструкции 6500 кг. Стенд имеет 8 пар роликоопор, поэтому на одну пару роликоопор G = 812 кг.

Q1=Q2=6500/(2*cos40)*(1+sin40/bcos40-sin40)=4285 кгс

Окружное усилие на приводных роликах, выраженное в долях веса изделия, представляет собой коэффициент сопротивления вращению изделия

Кс = Т/G = 75,59/ 6500 = 0,011

Расчётная нагрузка роликов.:

Р=

Р= /8*1.2=642.8.

Р – нагрузка на одну ведущую или холостую роликоопору;

- число роликоопор в одном ряду;

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки на роликоопорах.

По величине Р подбираем нормализованные роликоопоры в соответствии с действующим сортаментом, диаметр ролика 350 мм.

Крутящий момент на приводном валу ведущих роликоопор

Mкр=T*Dp/2+(f*dв+µ)*

Mкр=75,59*35/2+(0.02*7+0.3)*( =3436.88 кгс*см

2.3 Подбор электродвигателя и редуктора.

Определим мощность электродвигателя. Необходимая мощность на приводном валу роликоопор определяется по формуле :

где nm = 10 об/мин - частота вращения вала при маршевой скорости, об/мин;

Mkp = 3436,88 кгс×см - крутящий момент на валу

Nв=3436,88*10/97500=0.355

Необходимая мощность приводного электродвигателя определяется по формуле

η - КПД привода, равный произведению частных КПД передач, входящих в кинематическую схему :

η1 = 0.97 - КПД цилиндрического редуктора;

η2, η3, η4 = 0.99 - потери на трение в опорах каждого вала;

η5 = 0.95 – КПД клиноременной передачи;

η6, η7 = 0.98 – потери в муфте.

η = 0. 97*0.99⁴*0.98²*0.95 = 0.85

N=0.36/0.85=0.42кВт

Мощность электродвигателя, подбираемого для проектируемого привода, должна быть не ниже той, которая определена по формуле (2.3). Из существующих типов двигателей выбираем электродвигатель 4А806ВУ3, мощность которого N = 1.1(кВт) и частота вращения n = 750 (об/мин).

Зная номинальную частоту вращения электродвигателя и частоту вращения ролика, определим передаточное отношение привода :

Учитывая передаточные отношения выбираем редуктор:

Редуктор 1Ц3У 250 (ГОСТ 13563 – 68) с передаточным отношением u=80, Мкр=5000 кгс*см.

Кинематический расчет привода

Частота вращения валов привода

nэл – частота вращения электродвигателя

Обозначим - n1 - частота вращения вала электродвигателя,

n2 - частота вращения входного вала редуктора, она равна n1,

n3 - частота вращения выходного вала редуктора,

n4 - частота вращения вала роликоопоры, она равна n3.

Мощности на валах

N1=N

N1=0.42кВт

N2=N1*ŋм*ŋпк

N2=0.40кВт

N3=N2*ŋ3* ŋпк

N3=0.293кВт
N4=N3* ŋм*ŋпк

N4=0.281кВт

Моменты на валах

M1=9550*N1/n1

M1=5.348 Н*м

M2=9550*N2/n2

М2=5,093 Н*м

М3=9550*N3/n3

М3=298,46Н*Н*м

М4=9550*N4/n4

М4=286,24Н*м

Кинематический расчет проводим для нахождения моментов на валах, которые необходимы для подбора муфты.

Подбор муфты

M1=5.3Н*м

М2=5,1 Н*м

М3=298 Н*мм

М4=286 Н*м

Для соединения вала электродвигателя и входного вала редуктора применяем упругую втулочно - пальцевую муфту 6.3-9-I.1-У3 ГОСТ 21424 – 75 /5/.

Эти муфты получили широкое распространение благодаря относительной простоте конструкции и удобства замены упругих элементов. Упругие втулочно - пальцевые муфты общего назначения применяют для передачи крутящего момента и уменьшения динамических нагрузок на соединяемых соосных валах.

Для соединения валов выходного вала редуктора и роликоопор, а так же роликоопор между собой применим фланцевую муфту 16-16-11 ГОСТ 20761 – 75 /5/.

Муфты фланцевые (поперечно - разъемные) наиболее распространенные из класса жестких нерасцепляемых муфт из-за удобства монтажа и возможности жесткого соединения валов.

2.6 Проверка подшипников на заданный ресурс службы /3/

Проверять будем подшипники качения радиально-упорные, так как они воспринимают радиальную и осевую нагрузку.

Выбираем подшипники качения радиально-упорные, так как они воспринимают радиальную и осевую нагрузку.

d = 70 мм – диаметр посадочной поверхности вала;

FА = 755,9 Н – осевая нагрузка на подшипник;

Fr = 42 900 Н – радиальная нагрузка на подшипник;

n = 10 об/мин – частота вращения вала;

Принимаем срок службы конструкции 20 лет, в часах L = 175200 ч.

Подбор подшипников качения производится в следующей последовательности:

Вычисляем эквивалентные нагрузки. Для среднего равновероятного режима нагружения коэффициент эквивалентности КЕ = 0,63 /2/:

FА = 755, 9× 0.63 = 476.21 Н

Fr = 42 900× 0.63 = 27027 Н

Предварительно назначаем подшипники качения радиально-упорные легкой серии 46320. По таблице для данного типа подшипника находим:

Сr = 213000 Н – динамическая грузоподъемность;

С0r = 177000 Н – статическая грузоподъемность;

Определяем отношение i × FА / С0r = 0.08 /2/.

По получившемуся значению из таблицы выбираем значение коэффициентов e,X и Y.

e = 0.68 – коэффициент осевого нагружения;

X = 0.41 – коэффициент радиальной нагрузки;

Y = 0.87 - коэффициент осевой нагрузки.

Определяем отношение FА / V × Fr = 0.07 /2/.

Так как отношение FА / V × Fr < e, принимаем значение коэффициентов X = 1 и Y = 0.

Определяем отношение FА / V × Fr = 0.07 /2/.

Так как отношение FА / V × Fr < e, принимаем значение коэффициентов X = 1 и Y = 0.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка определяется по формуле /2/:

Pr = (V × X × Fr + Y × FА) × kτ × kσ (3.4)

kτ = 1 – температурный коэффициент;

kσ = 1.4 – коэффициент безопасности;

V = 1 – коэффициент вращения кольца.

Pr = 28189 Н

Расчетный скорректированный ресурс подшипника при а1 = 1 (вероятность безотказной работы), а23 = 0.7 (обычные условия применения), k = 3 (так как шариковый подшипник) /2/:

(3.5)

часов

Так как расчетный ресурс больше требуемого, то предварительно назначенный подшипник 46320 пригоден.

2.7 Подбор пневмоцилиндра./4/

По технической характеристике давление воздуха Р не должно превышать 6 кгс/см^2

D – внутренний диаметр

P=2.5D^2 – толкающее движение штока, из конструктивных соображений и опыта проектирования принимаем его равным 300 кг, так как этого вполне достаточно.

D^2=P/2.5=300/2.5=120 см

D=10,95 см. По ГОСТ 15608 – 70 /6/ подбираем стандартный пневмоцилиндр, с внутренним диаметром 110 мм.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: