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

Диаметр ведомого шкива, мм:

 (2.83)

где .

Следовательно,

Полученное значение диаметра округлим до стандартного. Получаем d2 = 400мм.

Фактическое передаточное число и отклонение от заданного:

, (2.84)

 (2.85)

.

Ориентировочное межосевое расстояние, мм:

, мм, (2.86)

где h = 10,5 мм высота сечения клинового ремня

Следовательно, ;

Расчетная длина ремня, мм:

, мм, (2.87)

Значение длины ремня округляем до стандартного.[8] Принимаем l=2000мм.

Уточненное значение межосевого расстояния, мм:

, мм, (2.88)

мм

Угол обхвата ремнем ведущего шкива, град.

, град, (2.89)

 град

Скорость ремня, м/с:

, м/с, (2.90)

Частота пробега ремней, с-1:

, с-1, (2.91)

где  допускаемая частота пробегов ремня.

Следовательно, , гарантирует срок службы ремня 1000…3000 часов.

Допустимая мощность, передаваемая одним ремнем, кВт:

, кВт, (2.92)

где  - допустимая приведенная мощность, которая передается одним клиновым ремнем нормального сечения,

Ср = 1 - коэффициент динамичности нагрузки,

Сα = 0,92 - коэффициент обхвата α1 на меньшем шкиве,

Сl = 0,95 - коэффициент влияния отношения,

СZ = 0,95 - коэффициент числа ремней,

Следовательно,

 кВт

Количество клиновых ремней

; (2.93)

Сила натяжения одного клинового ремня, Н:

, Н, (2.94)

Н

Окружная сила, передаваемая комплектом клиновых ремней, Н:

, Н, (2.95)

 Н

Силы возникающие при натяжении ведомой и ведущей ветвей, Н:

ведущая ветвь:  Н(2.96)

ведомая ветвь:  Н (2.97)

Сила давления ремней на вал, Н:

, Н,(2.98)

Н

Максимальное напряжение в сечении ведущей ветви влияющее на прочность ремня smax, Н/мм2:

(2.99)

где А = 138 мм2 площадь сечения;

ЕИ = 80…100 Н/мм2 - модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней;

ρ = 1250…1400 кг/м3 - плотность материала ремня;

- допускаемое напряжение растяжения для клиновых ремней;

Следовательно,

Передача работоспособна.

.4.3 Определение параметров приводного вала

Вращающий момент на приводном валу, Н·м:

ТПР = ТНОМ ∙ u ∙ ηРП ∙ ηПК , Н⸱м, (2.100)

ТПР =190∙2,26∙0,97∙0,995= 414 Н∙м

Ступень приводного вала под ведомый шкив клиноременной передачи, мм:

, мм, (2.101)

где  - допускаемые напряжения кручения

Следовательно,

.

Ступень под уплотнение крышки и подшипник, мм:

диаметр d2 = d1 + 3,2∙r

где r = 5 мм

Следовательно, d2 = 80 + 3,2∙5 = 96мм. Диаметр вала под подшипник округляем до стандартного посадочного d2 =100мм.

Диаметры остальных ступеней, их длины принимаем конструктивно, в соответствие с условиями компоновки.[9]

.4.4 Подбор и проверочный расчет подшипников

В соответствие с посадочным диаметром d2 = 100мм и нагрузками, действующими на вал, в качестве опор выбираем роликовые конические подшипники № 7520 ГОСТ 27365-87. d=100мм, D=180мм, T=49мм, C=250кН, C0=236кН, е=0,36, Y=1,6. Подшипники установлены враспор, помещены в корпус и зафиксированы крышками. Крышки подшипниковых узлов закреплены винтами А.М12-6g*20.48 ГОСТ 1491-80.

ОП =3614,4 Н:

окружная сила , Н, (2.102)

 Н

где d2 = 400 мм ,

ТПР = 414 Нм .

Определение радиальных нагрузок в подшипниках, Н:

 Н

Н

Проверка: -FH+R1+R2+FОП = 0,

+3522+2162,4-3614,4=0.

Определяем эквивалентную динамическую нагрузку для каждого подшипника, Н:

, Н, (2.103)

Базовую долговечность определяем для наиболее нагруженного подшипника.

, час (2.104)

где

час

Обычно в различных приводах желаемая долговечность составляет до 36000 час, поэтому полученное значение можно считать достаточным.[7]

2.4.5 Расчет резьбовых соединений

Расчет производится для крепежных болтов М20х80х66.029 ГОСТ7787-70, испытывающих напряжение растяжения. Растягивающая сила F=2128Н (окружная сила ременной передачи). Число болтов на каждой подшипниковой опоре z=2, материал болтов Ст 3. Затяжка неконтролируемая. Болты поставлены с зазором. Предел текучести материала для болтов заданного класса прочности σТ = 200 Н/мм2. Предполагая, что наружный диаметр будет находиться в пределах от 16 до 30 мм, принимаем коэффициент запаса [s] = 3.[16] Допускаемое напряжение рассчитывается по формуле:

, Н/мм2,  (2.105 )

 Н/мм2

Принимаем коэффициент трения на стыке деталей f = 0,16; коэффициент запаса по сдвигу К=1,8; число стыков i = 1.

Расчетный диаметр определяется:

, мм, (2.106)

 мм

Принимаем резьбу М20 с шагом р=2,5мм.

Диаметр отверстия под болт D0 = 21мм.

2.5 Расчет и конструирование токарного проходного резца с механическим креплением режущей пластинки из твердого сплава

.5.1 Выбор типа резца

Необходимо выполнить расчет и сконструировать проходной токарный резец с механическим креплением режущей пластины из твердого сплава для чернового точения вала из стали 40Х диаметром 120мм припуск на обработку (на сторону) h=4мм на длине L=286мм. Показатель обработанной поверхности по шероховатости Ra=6,3мкм. Для заготовки берем сортовой прокат, δв=750МПа.

По справочнику[10] находим резец и устанавливаем его параметры. Тип резца - токарный проходной прямой c механическим креплением сменной пластины. Материалом для режущей пластины выбираем твердый сплав Т15К6 а для материала корпуса резца - сталь 40. Эскиз обработки приведен на рисунке 2.7.

Геометрические элементы резца: форма передней поверхности -криволинейная с отрицательной фаской (тип VI), ширина радиусной лунки A=4мм, угол наклона главной режущей кромки λ=5°; главный угол в плане φ=60°; вспомогательный угол в плане φ1=30°. Угол φ, принятый равным 60°, согласуется с черновой обработкой в нежестких условиях, т.к. l/d=6-12.[11] Эскиз обработки показан на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - Эскиз обработки

Определяем глубину резания черновую. Припуск снимаем за один проход.

Из этого следует :

, мм,(2.107)

мм

Назначим подачу. Для параметра шероховатости поверхности Ra=6,3мкм, обработки стали резцом с радиусом при вершине r=2мм S0=0,4...0,8мм/об. Учтем поправочный коэффициент для подачи равный 1,25: S0=(0,4-0,8)∙1,25=0,5...1,0мм/об. Принимаем значение S0=0,65мм/об.[11]

Редактируем подачу согласно паспортных данных станка 16К20 S0=0,6мм/об.

Назначим время стойкости резца Т = 50мин:

Определим скорость резания:

, м/мин, (2.108)

Находим значение коэффициента Cν и показателей степеней m, xν, yν формулы. Наружное точение твердого сплава Т15К6 и S0=0,65 мм/об Cν = 294; xν =0,18 ; yν =0,35; m=0,15.

Учтем поправочные коэффициенты на скорость резания.

Kν - общий поправочный коэффициент, состоит из произведения поправочных коэффициентов необходимых для учитывания изменений условий обработки. Определим значения этих коэффициентов:

KMν - поправочный коэффициент необходимый для учитывания изменений механических свойств обрабатываемого материала:

, (2.109)

По условию δв =750МПа;

.

Пν - поправочный коэффициент необходимый для учитывания состояния поверхности заготовки. Knv = 0,9, заготовкой выбран сортовой прокат с необработанной поверхностью;Иν - поправочный коэффициент необходимый для учитывания изменения материала рабочей части инструмента; KИν =1, взят твердый сплав Т15К6;

Kφν - поправочный коэффициент необходимый для учитывания изменения главного угла в плане φ, Kφν =0,9, так как φ=60°;ν - поправочный коэффициент необходимый для учитывания вида обработки, Kov =1, выполняется наружное продольное точение.[12]

Определим общий поправочный коэффициент на скорость главного движения резания.

Kν = KMν ∙ KПν ∙ KИν∙ Kφν ∙ Koν = 1∙0,9∙1∙0,9∙1 = 0,81. (2.110)

Подставляем все найденные величины в формулу и получаем

 м/мин

Определим частоту вращения шпинделя, соответствующую найденной скорости:

, мин-1,(2.111)

мин-1

Соответственно паспортным характеристикам станка 16К20, редактируем действительные показания частоты вращения : nд = 630мин-1

, м/мин, (2.112)

 м/мин

Главная составляющая силы резания равна:

, кгс, (2.113)

Находим по справочнику значения коэффициента Срz , и показателей степеней формулы . Для наружного продольного точения твердосплавным резцом конструкционной стали δв =750 МПа: Срz =300; .

Учитываем поправочные коэффициенты на силу резания.

Крz - общий поправочный коэффициент, равный произведению отдельных поправочных коэффициентов необходимых для учитывания изменений условий обработки. Определим значения этих коэффициентов:

Кмpz - поправочный коэффициент учитывающих изменение механических свойств обрабатываемого материала;

, (2.114)

Для обработки конструкционной стали твердосплавным резцом nр =0,75. По условию δв =750 МПа. Тогда

Kφpz - поправочный коэффициент необходимый для учитывания изменения главного угла в плане φ. Для φ=60° и твердосплавного резца Kφpz = 0,94 ;γpz - поправочный коэффициент необходимый для учитывания изменения переднего угла γ, Kypz =1, так как у=15° (принято по графе у=10°);

Kλpz - поправочный коэффициент необходимый для учитывания изменения угла наклона главной режущей кромки λ, Kλpz =1,05, так как λ=5°.

В приведенной формуле силы резания Pz величина νд - действительная скорость резания νд =120,67м/мин = 2,01м/с.

Kpz = KMpz ∙ Kφpz ∙ Kγpz∙ Kλpz = 1∙0,94∙1∙1,05 = 0,98 (2.115)

Подставляем все найденные величины в формулу

кгс

Определим мощность, затрачиваемую на резание:

, кВт, (2.116)

где Pz - в кгс,

νд - в м/мин;

кВт

Что бы проверить хватит ли мощности привода станка ,нужно проверить выполнение условия :

рез ≤ Nшп

Мощность (кВт) на шпинделе станка по приводу

шп =Nд ∙η , кВт, (2.117)

В характеристиках станка 16К20 видим , что NД =10кВт; η =0,75;

шп =10∙0,75 = 7,5 кВт

Следовательно, 7,39 < 7,5 , то есть обработка возможна.

.5.3 Определение сечения державки

Материалом для изготовления корпуса резца выберем углеродистую сталь 40 с δв =650МПа (≈65кгс) и допустимое напряжение на изгиб δи.д. =200МПа (≈20кгс).[17]

При условии, что h = b, то ширина квадратного сечения корпуса резца в единицах СИ

, м, (2.118)