Дипломная (вкр): Модернизация способа очистки бандажей барабана для сушки концентрата

Для нашего привода срок службы подшипников составляет:

На приводном валу

Проверяем пригодность подшипника N3530Н (роликового радиального сферического двухрядного, , выбранного по ГОСТ 27365-87).

Подшипник установлен враспор.

Максимальная суммарная опорная реакция подшипников.

, Н, (65)

Наибольшая реакция опоры:  Н

Отношение:

 (66)

Определим коэффициенты осевой нагрузки Y и влияния осевого нагружения ее по отношению:

 ,

С учетом  формула определения эквивалентной динамической нагрузки:

Н, (67)

где V - показатель вращения, при вращающемся внутреннем кольце подшипника, ;

 - коэффициент безопасности, ;

 - температурный коэффициент, при рабочей температуре до ;

 Н,

Вычислим динамическую грузоподъемность по формуле:

Н,

Базовую долговечность найдем по формуле:

Условие выполняется. Подшипник пригоден.

2.2.5.5 Расчет шпоночных соединений

На приводном валу под полумуфту

Проверим соединение выходной конец вала под полумуфту.

Призматическая шпонка - Сталь 45,

Самое слабое звено - шпонка.

Условие прочности на смятие:

, (68)

 , (69)

где - площадь смятия

h - высота шпонки, мм

l - длина шпонки, мм

b - ширина шпонки,  мм

 Н,

 - разрешенное напряжение смятия,  МПа.

 Мпа

 - условие выполняется.

Критерий прочности на срез:

 , МПа, (70)

где  - площадь среза.

, (71)

 - разрешенное напряжение среза, МПа

 МПа

 - условие выполняется.

На приводном валу под шестерню

Проверим на прочность вал под шестерню.

Призматическая шпонка - Сталь 45,

Расчет ведем по слабому звену соединения - шпонке.

Условие прочности на смятие:

 , МПа,  (72)

, (73)

где Aсм- площадь смятия,

h - высота шпонки, мм,

l - длина шпонки, мм,

b - ширина шпонки,  мм.

 Н

 - разрешенное напряжение смятия,  Мпа

 Мпа

 - условие выполняется.

Критерий прочности на срез:

 , МПа, (74)

где  - площадь среза.

 (75)

 - разрешенное напряжение среза, МПа

 Мпа

 - условие выполняется.

2.2.6 Проверочный расчет приводного вала

Делают проверочный расчет валов на прочность, принимая к сведению совместное действие кручения и изгиба. Данный расчет отражает разновидности цикла напряжений изгиба, кручения, усталостные характеристики материала, размеры, форму и состояние поверхности валов.

Цель данного расчета - высчитывание показателей запаса прочности в самом ненадежном сечении вала и сопоставление его с разрешенным показателем запаса прочности:

, где S - суммарный показатель запаса прочности в ненадежном сечении вала;

= 1,6…2,1 - разрешенный показатель запаса прочности.

Ненадежными сечениями вала являются сечения у торцов подшипников, где концентраторами напряжений являются канавка с галтелью и посадка внутреннего кольца с натягом, т.е. 2 и 3 сечения вала, указанные на схеме нагружения.

Нормальные напряжения в ненадежных сечениях вала модифицируются по симметричному циклу и определяются по формуле, Н/мм2:

 (76)

где М = М2 = М3 - общий изгибающий момент в данном сечении приводного вала, Н · м;

WНЕТТО - продольный момент сопротивления сечения вала, мм3.

W2НЕТТО = W3НЕТТО = 0,1 · d23 = 0,1 · 1603 = 409600 мм3, (77)

где d2 = 160 мм.

Следовательно,  Н/мм2

Касательные напряжения модифицируются по отнулевому циклу и определяются:

, (78)

где Тпр = 13777 Н·м - вращающий момент на приводном валу;

WρHETTO - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм3.

 = 0,2 · d23 (79)

 Н/мм2

Потому как напряжения изгиба и кручения в обоих сечениях вала одинаковы, то дальнейший расчет ведем только для 2 сечения вала.

Вычисляется по следующей формуле показатель концентрации касательных напряжений в расчетном сечении вала:

, (80)

 (81)

Определяем границы устойчивости в расчетном сечении вала по стандартным и касательным напряжениям, Н/мм2:

 = 410 Н/мм2 - предел выносливости на изгиб.

 Н/мм2, (82)

МПа (83)

Вычисляем показатель запаса прочности по стандартным и касательным напряжениям:

, (84)

, (85)

Определяем номинальный показатель запаса прочности:

  (86)

Условие прочности, где = 1,6…2,1 - это предполагаемый показатель запаса прочности. Потому как 7,331,6, следовательно, выполняется условие прочности. Прочность опасного сечения вала обеспечена.

2.2.7 Подбор и проверочный расчет муфт

В механизме привода используются две соединительные муфты - для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора и для соединения тихоходного вала редуктора с приводным валом рабочей машины. Произведем выбор муфт по главному диаметру связанных валов и вычисленному моменту ТР, который должен находится в рамках номинального. В качестве муфты для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП по ГОСТ 21424-93.

Муфта упругая втулочно-пальцевая 2000-65 ГОСТ 21424-93[20].

Техническое описание муфты: посадочный диаметр d = 45…50 мм (по валу электродвигателя и редуктора); наружный диаметр D = 250 мм; максимальный момент [Tmax] = 2000 Н · м; угловая скорость не более 38 с-1; радиальное смещение - 0,4 мм, угловое смещение - 1о. Тип муфты - I (с цилиндрическим посадочным отверстием).

Расчетный момент муфты упругой втулочно - пальцевой 2000 - 65 ГОСТ 21424 - 93, Н·м:

Тр = Кр · ТЭ/Д  [Tmax], (87)

где ТЭ/Д = 527,1 Н·м - вращающий момент на валу электродвигателя, Н·м,

Кр = 2,0 - коэффициент режима нагрузки муфты.

Следовательно, Тр = 2,0 · 527,1 = 1054,2 Н/мм2  [Tmax].

Для соединения тихоходного вала редуктора с приводным валом рабочей машины выбираем муфту зубчатую ГОСТ 5006 - 94 [1].

Муфта МЗ-50000-110-1 ГОСТ 5006-94.

Техническое описание: диаметр посадочный d = 140 мм, диаметр наружный D = 490 мм; частота вращения не более 1400 об/мин. Тип муфты - I (с цилиндрическим посадочным отверстием). Расчетный момент муфты 1 - 50000-110-1 ГОСТ 5006-94.

Тр = 2,0 · 13904,6 = 27809,2 Н/мм2  [Tmax] [27].

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РАМЫ ПРИВОДА МЕХАНИЗМА ВРАЩЕНИЯ БАРАБАНА

3.1 Разработка рамы привода аппарата для сушки флотационного концентрата

Привод состоит из следующих компонентов:

электродвигатель типа 4А250М6 N=55 кВт, n= 1000 мин-1;

редуктор типа ЩЗУ-400-31,5-11-Ц-УЗ;

приводная шестерня в опорах;

соединительная муфта электродвигатель - редуктор;

соединительная муфта редуктор - приводная звездочка.

Привод должен быть расположен на жесткой раме, иметь защитные кожуха для обеспечения безопасности и обеспечивать беспрепятственный доступ к узлам во время обслуживания.

На рисунке 5 показана кинематическая схема привода.

Рисунок 5 - Кинематическая схема привода:

- электродвигатель; 2 - муфта зубчатая; 3 - редуктор; 4 - муфта зубчатая; 5 - приводная шестерня; 6 - опоры приводной шестерни

3.2 Требования к раме привода

При изменении приводов, которые состоят из редуктора и электродвигателя обязаны быть соблюдены некоторые требования точности относительного расположения узлов. Для чего узлы привода располагают на сварных или литых рамах.

При небольшом производстве экономически выгоднее использовать рамы, которые сварены из деталей сортового проката: листов, швеллеров, полос, уголков. При крупносерийном производстве выгоднее применять литые плиты. В отдельных случаях выбор плиты или рамы определяет конструкция машины и требования точности. В нашем случае наиболее подходит сварная рама привода, как наиболее выгодная при малом производстве.

Особое внимание следует уделить безопасности привода в целом при проектировании рамы. На раме следует предусмотреть места установки защитных кожухов и иных вспомогательных элементов, как например конечных выключателей и средств автоматики. Также в крупных приводах следует учесть возможность установки на раму перильного ограждения с блокировочными цепями, для предотвращения проникновения в зону привода людей во время его работы.

Конструкция рамы должна предусматривать легкий доступ к крепежным болтам узлов и агрегатов привода для надежной затяжки креплений [1].

3.3 Конструирование рамы привода

Конструкция и размеры рамы привода определяются типом электродвигателя и редуктора, а так же вспомогательных элементов, рассмотренных выше.

В приводе используется асинхронный двигатель серии 4А общего применения типа 4А250М6. Габаритные и установочные размеры электродвигателя показаны на рисунке 6, а их значения в таблице 2. Электродвигатель крепится к раме с помощью лап.

Рисунок 6 - Габаритные и установочные размеры электродвигателя

Таблица 2 - Габаритные и установочные размеры электродвигателя

В качестве редуктора в приводе используется трехступенчатый редуктор общего применения типа 1ЦЗУ-355-31,5-11-Ц-УЗ. Габаритные и установочные размеры электродвигателя показаны на рисунке 7, а их значения в таблице 3.

Рисунок 7 - Габаритные и установочные размеры редуктора

Таблица 3 - Габаритные и установочные размеры редуктора