Дипломная (вкр): Модернизация флотомашины ХГИ-57 для обогащения угольного шлама

Для выходных ступеней вала диаметром d1 = 45мм, на которые насаживаются полумуфты, выбираем призматические шпонки 14х9х80 ГОСТ 23360-78.

Для ступеней вала диаметром d1 = 45мм, на которые насаживаются звездочки, выбираем призматические шпонки 14х9х50 ГОСТ 23360-78.

Условие прочности на смятие:

; (2.53)

где [σ]см = 190, Н/мм2 - допустимое напряжение смятия.

Условие прочности выполняется.

.2.9 Уточненный расчет вала

Проверяющий расчет валов на прочность выполняется, принимая во внимание совокупное действие изгиба и кручения. Это вычисление отображает разные виды цикла напряжений изгиба, кручения, усталостные характеристики материала, размеры, форму и состояние поверхности валов. Цель расчета определить коэффициенты запаса прочности в опасном сечении вала и сравненить его с допускаемым коэффициентом запаса прочности.

где s - общий показатель коэффициента запаса прочности в опасном сечении вала;

[s] = 1,6…2,1 коэффициент допуска по запасу прочности.

Опасными сечениями вала являются сечения у торцов подшипников, где концентраторами напряжений являются канавка с галтелью и посадка внутреннего кольца с натягом.

Нормальные напряжения в опасных сечениях вала меняются по симметричному циклу и находятся, Н/мм2:

 , Н/мм2, (2.54)

где M- суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении приводного вала, Н·м.

Проверке подлежат 2, 3, и 4 сечения вала.

М2 = 280 Нм;

М3 = 838 Нм;

М3 = 358 Нм.НЕТТО - осевой момент сопротивления сечения вала, мм3.

, мм3, (2.55)

мм3НЕТТО3= WНЕТТО4=, мм3,  (2.56)НЕТТО3= WНЕТТО4=мм3

где d3 =d4 = 50 мм.

Нормальные напряжения в опасных сечениях вала, Н/мм2:

Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу и определяются:

,Н/мм2, (2.57)

где ТПР - вращающий момент на приводном валу, Н·м;rНЕТТО - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм3.

, мм3, (2.58)

мм3

Н/мм2

, мм3, (2.59)

 мм3

 Н/мм2

Последующие вычисления ведутся только для опасного сечения вала, которое называется расчетным. Наиболее нагруженным сечением является сечение 3.

Коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений в расчетном сечении вала определяется:

, (2.60)

 (2.61)

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала по нормальным и касательным напряжениям, Н/мм2:

где  - предел выносливости на изгиб.

Для стали 40Х  = 410 МПа.

, МПа, (2.62)

 МПа

, МПа (2.63)

 МПа

Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

, (2.64)

Определим коэффициент запаса прочности для касательных напряжений:

, (2.65)

Вычислительный показатель запаса прочности:

 (2.66)

Требование прочности , где  - допускаемый коэффициент запаса прочности. Так как 2,81 ³ 1,6 требование прочности выполняется. Прочность опасного сечения вала обеспечена.[3]

.2.10 Подборка муфт

Соединение вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора производим через упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП по ГОСТ 21525-93.[1, стр.252].

Муфта втулочно-пальцевая упругая 250-24-1-32-1 ГОСТ 21525-93.

Техническая характеристика муфты: посадочный диаметр d = 24 и 32 мм (по валу электродвигателя и вала редуктора); наружный диаметр D = 140 мм; максимальный момент [Тmax] = 250Н·м; угловая скорость не более 315 с-1; смещение радиальное - 0,3 мм, угловое - 1º. Тип муфты - I и II (с цилиндрическим посадочным отверстием на валу двигателя и коническим посадочным отверстием на валу редуктора).

Соединение вала электродвигателя с приводным валом производим через упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП по ГОСТ 21425-93.[4, стр.252].

Муфта втулочно-пальцевая упругая 500-45-1 ГОСТ 21425-93.

Техническая характеристика муфты: посадочный диаметр d = 45 мм (по валу электродвигателя и приводного вала); наружный диаметр D = 170 мм; максимальный момент [Тmax] = 500Н·м; угловая скорость не более 315 с-1; смещение радиальное - 0,3 мм, угловое - 1º. Тип муфты - I (с цилиндрическим посадочным отверстием).

.3 Расчет и проектирование гидропривода регулятора пульпы

.3.1 Вычисление и подбор исполнительного гидродвигателя

Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя:

Для решения этой задачи нам нужны нагрузочные и скоростные параметры привода и кинематические схемы передаточного механизма между входным звеном гидродвигателя и рабочим механизмом установки.

Исходные данные для проектирования:

поступательное движение гидродвигателя (гидроцилиндр);

поступательное перемещение рабочего органа;

max осевое усилие 3000Н;

максимальная линейная скорость Vmax.=0,1м/с;

ход поршня 0,4 м.

В нашем случае совершается поступательное движение рабочего органа и выходного звена гидродвигателя.

На основе характеристик привода определяем максимальную скорость и наибольшее осевое усилие:

д max.= Vmax.=0,1м/с;

R д max.= Rmax.=3000H;

Установление геометрических параметров и выбор гидродвигателя.

Исполнительным гидродвигателем выбираем дифференциальный гидроцилиндр. Основные параметры гидроцилиндра : диаметр штока, диаметр поршня и рабочее давление.

По формуле оределим диаметр поршня гидроцилиндра:

, мм, (2.67)

где: р1 - давление в напорной полости гидроцилиндра;

р2 - давление в сливной полости гидроцилиндра.

р1= 2/3 * Рн ; Рн = 6,3 МПа ; р1 = 2/3 * 6,3 = 4,2 МПа;

Принимаем: р2 = 0,5 МПа (противодавления 0,25 … 0,85 МПа).

 - коэффициенты, с учетом данной конструкции ГЦ (с односторонним штоком).

По ГОСТ 6840-68 и ОСТ2 Г29 - 1 - 77 выбираем D = 50 мм ;

Тогда d = 0,707; D = 0,707 * 50 = 35 мм. Принимаем d = 32 мм.

По ТУ2 - 0221050.004-88 для ГЦ с односторонним штоком [1, таблица 3.7] выбираем ГЦП 50 * 32 * 400 ТУ2 - 0221050.004 - 88

.3.2 Составление принципиальной схемы гидропривода

Начнем составлять принципиальную схемы гидропривода от гидроцилиндра, то есть нарисуем на схему гидроцилиндр, а затем на его гидролинии установим регулирующие и направляющие гидроаппараты в соответствии с циклограммой работы привода и способом регулирования скорости. Потом объединим сливную, напорную и дренажную линии отдельных участков схемы. Последней задачей нужно изобразить: гидросхемы насоса, разположение фильтра, предохранительного клапана, обратного клапана, дросселя.

Схема монтажа насосной установки окончательно определяется после подбора её модели. С помощью схемы реверсивного распределителя предусматривается разгрузка насоса в положении «стоп».

Рисунок 2.5 - Принципиальная схема

.3.3 Расчет и выбор насосной установки

Выберем насосную установку отталкиваясь от необходимых расходов жидкости и давления в гидроприводе.

Гидроцилиндр с односторонним штоком:

, л/мин, (2.68)

, л/мин, (2.69)

где QПmax, QОmax - наибольшие затраты жидкости необходимые при подводе и отводе;ст, F2ст - эффективные площади типового гидроцилиндра соответственно в напорных и сливных полостях;ДmaxП , vДmaxО - наибольшие скорости соответственно при подводе и отводе;

ДmaxП=0,1 м/c (условие);ДmaxО=0,1 м/с (условие).

 , м2, (2.70)

 м2

 , м2, (2.71)

 м2

Определим наибольшие расходы жидкости:

л/мин

л/мин

Максимальное из полученных значений Q max = 11,76 л/мин

Номинальная подача насоса обязана быть больше Q max:н >.Q max;

Требуемое давление на выходе из насоса:

рн = р1 +Δрн , МПа, (2.72)

где Δрн - сумма потерь давления в линии, соединяющих гидроцилиндр с насосом.

Определить потери давления можно будет после разработки гидропривода, из-за этого предварительный выбор насосной установки производится, установив:

 МПа

Из справочника [1] выбираем нерегулируемый насос Г12 - 24АМ с Qн = 50,8 л/мин > Qmax = 11.76 л/мин .

Модификация насоса и насосной установки:

;

где: 1 - расположение гидрошкафа в высоту; Н = 1850 мм;

А - выполнение согласно методу охлаждения: с терморегулятором и теплообменником;

М - выполнение по расположению и количеству агрегатов: 1 агрегат за щитом;

Л - распoложение насоса: левое;

УХЛ - климатическое исполнение;

Г12 - 24АМ/4А90L4 - в числителе - тип насоса; в знаменателе - электродвигатель;

Г49 - 33 - № насосного агрегата.

.3.4 Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

Выбор гидроаппаратуры стыкового монтажа:

По справочнику [1] произведем выбор аппаратуры. Выбор направляющей аппаратуры начнем с предпочтения распределителям типа В, отличающихся меньшими размерами и металлоемкостью.

1)          реверсивный распределитель ВЕ6.44.31.В220 - 50 Н.Д. ГОСТ 24689 -81, [1, таблица 4.1]

)           

Qном.=12,5 л/мин; Qmax.=30 л/мин;

где: В -золотниковый гидрораспределитель;

Е - электрогидравлическое управление;

- размер условного прохода, мм;

- выполнение по схеме 44 [1];

- № конструкции;

Пужинный возврат;

В220 - 50 - параметры тока;

В - переменный, напряжением 220В, частотой 50Гц;

Н -кнопка ручного переключения на электромагнитное;

Д - расположение кабеля сверху;

) Фильтр щелевой : 32 - 80 - 1К - КВ ГОСТ 21329 - 75 [1, таблица 8.8]

где 32 - номинальная пропускная способность Qном = 32 /мин;

- номинальная тонкость фильтрации, мкм;

- исполнение конструкции;

К - резьба коническая - К ¾″;

КВ - климатическое исполнение (ГОСТ 15150 - 69 );

) предохранительный клапан непрямого действия: 10-11-10-11 ТУ2 - 053 - 1748 - 85;

где: 10 - условный проход, мм;

- исполнение по номинальному давлению настройки;

- выполнение по соединению: резьбовое с метрической резьбой;

- ручное управлением;

) клапан обратный (стыкового монтажа ): 1МКО 10/20 ТУ2-053-1841-87;

[1, таблица 4.11] ном=40 л/мин; Рном.=20 Мпа; Qmax=100 л/мин; Рmax.=22 Мпа; dy = 10 мм

) дроссель: ПГ77-14 ТУ27-20-2205-78 [1, таблица 5.14] , .=80 1/мин; Рном=20 Мпа; dy = 10 мм; Dpн = 0,25 МПа

Выбор турбопроводов:

В качестве турпопроводов принимаем стальные бесшовные холоднодеформируемые трубы по ГОСТ 8734 - 75 , соединенные с развильцовкой.

Определим по формуле внутренний диаметр трубопровода :

 , мм, (2.73)

где: Q - наибольший расход жидкости в трубопроводе, м3/с;

 - рекомендованная скорость течения жидкости в трубопроводе, м/с;

для напорных линий - 3,2, м/с;

для сливных линий - 2, м/с ;

Минимально возможная толщина трубопроводной стенки:

 , мм, (2.74)

где: р - наибольшее давление жидкости в трубопроводе МПа;

- прочностный предел на растяжение для материала трубопровода:= 340 МПа (сталь 20);

КБ - коэффициент безопасности (1…7);

Разбьем трупопроводы на участки и произведем расчёт для каждого участка.

Сливная линия (24)-(25):

 мм

 мм

Выбираем трубу 28*1,5 ГОСТ 8734-75;

ст = 28-2*1,5 = 25 > 20,4 мм

> 1,05 мм

Выбираем трубу 22 * 1,0 ГОСТ 8734 - 75 [1, таблица 8.29] (соединение с развильцовкой типа Г93)

Проверяем условие dст ≥ dрасп = 18,4 мм

ст = 22 - 2*1 = 20; 20>18.4 мм

Проверяем условие δст ≥ δрасп=0,95 мм

δ = (7*20) / (2 * 340)/ 5 = 0,93 мм > 0,95 мм

Для напорно - сливных линий (10)-(11);

 мм

 ммн= 8,6 +2*0,44 = 9,48 мм

Выбираем трубу 10*0,6 ГОСТ 8734 - 75 соединение с развальцовкой типа Г93