Пояснительная записка: 44 страницы, 15 рисунков, 4 таблицы, 4 источника.

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка: 44 страницы, 15 рисунков, 4 таблицы, 4 источника.

Рассмотрены конструкция и принцип работы устройства чистки дверей и рам коксовыталкивателя, проведен обзор существующих конструкций механизмов чистки дверей и рам коксовыталкивателя.

Приведен расчет мощности электродвигателя привода механизма чистки дверей, подобрана цепь для привода механизма чистки дверей, проведен проверочный расчет оси блока установки звездочек, и расчет приводной цепи механизма чистки дверей.

КОКСОВЫТАЛКИВАТЕЛЬ, РАМА, ЧИСТКА, ДВЕРИ, МОЩНОСТЬ, ЦЕПЬ, ПРОЧНОСТЬ, ПРИВОД

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка: 44 сторінки, 15 малюнків, 4 таблиць, 4 джерела.

Розглянуто конструкція і принцип роботи пристрою чищення дверей і рам коксовиштовхувача, проведено огляд існуючих конструкцій механізмів чищення дверей і рам коксовиштовхувача.

Наведено розрахунок потужності електродвигуна приводу механізму чищення дверей, підібран ланцюг для приводу механізму чищення дверей, проведен перевірочний розрахунок осі блоку установки зірок, і розрахунок приводного ланцюга механізму чищення дверей.

Коксовиштовхувач, РАМА, МІЦНІСТЬ, ПРИВІД, ДВЕРI, ПОТУЖНІСТЬ, ЛАНЦЮГ, ЧИЩЕННЯ

ABSTRACT

Explanatory note: 44 pages, 15 figures, 4 tables, 4 sources.

Examined the design and function of the device cleaning doors and frames coke pusher, a review of existing designs cleaning mechanisms doors and frames coke pusher.

Examined the design and function of the device cleaning doors and frames coke pusher, a review of existing designs cleaning mechanisms doors and frames coke pusher.

The calculation of power motor drive mechanism cleaning doors, picked up the chain drive mechanism for cleaning the door, held a screening calculation Stars axis setting unit, and calculation of the drive chain mechanism cleaning doors.

COKE, FRAME, CLEANING, DOORS, POWER, CIRCUIT, POWER,

STRENGTH

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………..…6

1 Конструкция и принцип работы механизма чистки дверей и рам…...……………………………………………………………..7

1.1 Механизм чистки дверей………………………………………………….8

1.2 Механизм чистки рам …………………………………………..……….11

2 Обзор конструкций механизмов чистки дверей и рам….15

3 Расчет мощностных характеристик……………………............23

3.1 Определение мощности электродвигателя привода механизма чистки дверей.………………………………………………………………………….…24

3.1.1 Определение усилия от действия собственного веса цепи и роликов…………………………………………………………….………….….24

3.1.2 Определение усилия от действия собственного веса цепи и роликов, а также от натяжения цепи……………………………….…………..24

3.1.3 Определение условия на приводной звездочке при работе механизма…………………………………………………………………..…….25

4 Выбор цепи для привода механизма чистки Дверей……...30

5 Прочностные расчеты………………………………………………....32

5.1 Расчет приводной цепи механизма чистки двери……………..…….…32

5.2 Расчет оси цепи………………………………………………….…….… 34

5.3 Расчет вала блока установки звездочек……………………..……….….35

Выводы…………………………………………………………………….…..43

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК…………………………………………………………...44

ВВЕДЕНИЕ

Чистка дверей и рам от нагара и смолистых отложений на большинстве коксохимических заводах раньше производилась вручную. Это весьма тяжелая и вредная для здоровья рабочего операция, сопряженная с пребыванием в зоне высоких температур.

В настоящее время создан механизм, полностью ликвидирующий ручной труд на этом участке. Механизм производит очистку рам и броней по всему их периметру. При этом от графитных и смолистых отложений очищаются зеркало рамы, боковые поверхности, порог и свод рамы и брони. Основные узлы механизма полностью применимы для обеих сторон батареи.

Целью данной курсовой является расчет механизма чистки дверей и рам коксовыталкивателя по данным, полученным во время прохождения производственной практики.

Объект проектирования – механизм чистки дверей.

1 Конструкция и принцип работы механизма чистки дверей и рам

Для обеспечения надежной герметизации камер коксования необходимо систематически очищать двери и рамы и брони от смолистых, графитных отложений (рис.1.1) и кокса. Отложения образуются в результате конденсации смолы и газа, проникнувшего к холодным частям корпуса и дверей, и последующим коксования ее с шихтой [1].

Рисунок 1.1 – Смолистые и графитные отложения

В настоящее время на всех коксохимических заводах операции по очистке рам и дверей, броней кирпичедержателей выполняют при помощи специальных механизмов, установленных на двересъемном устройстве коксовыталкивателя и двересъемной машины. Основные узлы механизма чистки дверей и рам унифицированы и применяются для очистки примыкающих поверхностей коксовой печи и двери как с машинной, так и с коксовой стороны батареи.

1.1 Механизм чистки дверей

Очистка дверей коксовых печей от смолистых и графитных отложений производится специальным механизмом с круговым движением рабочих органов по всему периметру очищаемой поверхности кирпичедержателей и уплотняющей рамки. Такие механизмы применяют для очистки дверей как с коксовой, так и с машинной сторон батареи.

Рабочим органом механизма чистки дверей (рис1.3) являются щетки (рис.1.2), изготовленные из отрезков стального каната и установленных на боковых 9 и торцевых 10 каретках [1]. Прижатие щеток боковых кареток к очищаемой поверхности двери осуществляется пружинами 16, а плотное прилегание щеток обеспечивается рычажной системой кареток. Щетки торцевых кареток прижимаются к уплотняющей раме двери пружинами 14 и 15. Все каретки смонтированы на подшипниковых роликах 17, скользящих по направляющим, закрепленными на раме 13 механизма. Все каретки соединены собой втулочно-роликовой цепью 11, огибающей четыре блока звездочки 12.

Рисунок 1.2 – Щетка

Рама механизма представляет собой металлоконструкцию, с боковых сторон которой установлено по две направляющих 18, изготовленных из швеллеров №12.

Рисунок 1.3 – Механизм чистки дверей (кинематическая схема)

Для защиты механизма и устройств от теплоизлучения футеровки дверей, от загрязнения продуктами очистки к раме прикреплены козырьки. Вверху и внизу рамы установлены съемные части, на которых закреплены на подшипниках качения блоки звездочки. Нижняя съемная часть подвижная и служит для натяжения рабочих цепей, а верхняя - установлена неподвижно и является приводной.

Движение кареток по контуру очищаемой поверхности двери осуществляется от электродвигателя 2 с мощностью 3.5 кВт и частотой вращения вала 93,45 рад/с через зубчатую или цепную муфту 3 и червячным редуктором 4 с передаточным числом 37. На одном конце тихоходного вала редуктора посажена звездочка 5, которая цепной передачей соединена с приводной звездочкой 1 механизма. На другом конце тихоходного вала редуктора закреплена шестерня 6, входящая в зацепление с шестерней 7 командоаппарата 8. Командоаппарат служит для остановки кареток механизма в исходном положении после окончания очистки дверей.

1.2 Механизм чистки рам

Из имеющихся конструкций механизмов чистки рам наиболее удовлетворяет требованиям производства механизм с возвратно-поступательным движением рабочих органов. Он хорошо очищает боковые поверхности броней и рам, а также по всему периметру зеркало рамы от смолистых и графитных отложений.

Основными узлами механизма (рис.1.4) являются опорное устройство, при помощи которого механизм установлен на поворотной раме двересъемного устройства: рама, на которой смонтированы теплоизоляционный экран, рабочие органы и устройства механизма, электромеханический привод.

Опорное устройство состоит из роликовой (шаровой) опоры 11, расположенной в средней части механизма и опирающейся на головку рельса, закрепленного к поворотной раме двересъемного устройства. В верхней части механизма чистки рам и брони установлена пружинная опора 9, в нижней части – опора нижняя 12. Все опоры подвижны и обеспечивают свободу движения в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Это облегчает ввод рабочих органов механизма внутрь рамы и брони, если последнее имеет отклонение от проектной оси

Рисунок 1.4 – Чистка рам (кинематическая схема)

На раме 17 закреплены верхняя 7 и нижняя 1 подшипниковые опоры [1], в которых на валу с помощью шпонки насажены звездочки 19. Последние огибают две однорядные втолочно-роликовые цепи 18, концы которых соединены с кареткой 5 и контргрузом 10. Натяжение цепи осуществляется пружинами, установленными в корпусе каретки. К раме приварены кронштейны, на которых удерживается секционный теплозащитный экран 4. Рама обшита листовым металлом. В верхней и нижние частях рамы на боковых поверхностях установлено по два ловителя 6, обеспечивающих установку механизма относительно оси печного проема с точностью .

Очистка боковой поверхности брони и зеркала рамы по высоте проема печи производится четырьмя металлическими скребками (рис. 1.5), установленных на каретке 5. Регулировка скребков производится с помощью пружин 20. Передвигается каретка на роликах, помещенных внутри направляющей рамы изготовленной из швеллеров. Она прикреплена к двум роликовым цепям и может совершать возвратно-поступательное движение. В корпусе каретки установлены цанговые захваты, обеспечивающие зацепление с наконечниками верхнего 8 и нижнего 2 скребков. Последние очищают горизонтальные участки рам вверху и внизу проема коксовой печи. Верхний и нижний скребки с помощью пружин прижимаются к зеркалу рамы. Порог очищается специальным скребком 3.

Рисунок 1.5 – Металлические скребки чистки рам

Механизм привода скребков состоит из электродвигателя 14 мощностью 3.5кВт и частотой вращения вала 93,45 рад/с, соединенного с помощью муфты цилиндрическим редуктором 15, имеющим передаточное число 19,68. Тихоходный вал редуктора с помощью звездочек и цепной передачи соединен с приводом валом-звездочкой механизма чистки, установленной в подшипниках нижней опоры. Включение в реверс электродвигателя и отключение механизма осуществляется командоаппаратом 13 и конечными выключателями. Для точной остановки каретки в заданном положении, на свободном конце вала редуктора, установлен тормоз 16 типа ТКП 200/100.

После установки механизма чистки броней рам и по оси проема печи он подается на печь и помощью ловителей относительно оси рамы с точностью .

С включением электродвигателя крутящий момент передается на приводные звездочки, каретка из среднего положения перемещаются вверх, очищая скрепками боковые поверхности рамы и броней по всей высоте проема двери. Дойдя до штоков верхнего скребка, каретка толкает вверх верхний скребок, при этом очищается горизонтальный участок зеркала рамы. Конечный выключатель, установленный в верхней части рамы механизма, переключает электродвигатель на реверс и каретка движется вниз, увлекая за собой верхний скребок цанговыми захватами. Когда верхний скребок займет исходное положение, цанговые захваты разжимаются, скребок остается на месте, а каретка продолжает движение вниз. Дойдя до нижнего скребка, каретка приводит его в движение, аналогично верхнему, при этом очищается нижний горизонтальный участок зеркала рамы. После переключения привода механизма конечным выключателем каретка поднимается вверх, увлекая нижний скребок цанговыми захватами. Когда скребок займет начальное положение, цанговые захваты разжимаются, нижний скребок остается, а каретка продолжает движение вверх.

В автоматическом режиме работы механизм чистки броней рам каретка совершает два цикла, после чего механизм отводится в исходное положение. Порог очищается скребками при вводе механизма в раму печи. Управление приводом осуществляется из кабины машиниста.

2 Обзор конструкций механизмов чистки дверей и рам

1. Механизм чистки дверей коксовых печей (конструкция КБ Коксохиммаша)

Очистка дверей коксовых печей от смолистых и графитных отложений является обязательной операцией перед каждой установкой двери для герметизации камеры коксования [3]. В настоящее время очистка дверей на многих коксохимических заводах производится специальным механизмом, который одновременно очищает по всему периметру кирпичедержатели, футеровку, уплотняющую рамку и ее нож. Механизм без существенных переделок пригоден и для двересъемных машин и для коксовыталкивателей.

Рабочим органом механизма чистки дверей являются металлические щетки, установленные на каретках. Для надежной работы механизма необходимо, чтобы щетки были самоустанавливающиеся, то есть чтобы они при движении могли копировать фактический профиль поверхностей дверей и уплотняющей рамки. Такие щетки устанавливаются на шарнирных пружинных подвесках, которые обеспечивают плотное и постоянное прилегание к очищаемым поверхностям.

Механизм чистки дверей (рис. 2.1) имеет направляющую раму 1, составленную из двух соединенных между собой швеллеров №12 и служащую для направления движения кареток со щетками 2, крепления звездочек приводной цепи, ограничения разбрасывания продуктов очистки и направления их в механизм уборки. Тихоходный вал редуктора при помощи муфты 6 соединен с приводной звездочкой 7, которая сообщает кареткам со щетками 2 возвратно-поступательное движение.

Каждая каретка имеет две щетки: одну – торцовую – для очистки ножа и диафрагмы уплотняющей рамки и вторую – боковую для очистки кирпичедержателей, а также верхних и нижних поверхностей футеровки двери. Для облегчения захода двери в механизм чистки боковые щетки устанавливаются под углом, расширенной частью в сторону двери.

Командо-аппарат 8 производит автоматическое переключение электропривода на реверсивное движение. Точная фиксация механизма в заданных положениях обеспечивается электромагнитным тормозом 9. Установка конечных выключателей 10 предохраняет механизм от поломки в случае выхода из строя командо-аппарата 8.

Рисунок 2.1 – Общий вид механизма чистки дверей

Все каретки соединены между собой пластинчатой цепью на роликах. Натяжение цепи производится стяжными гайками при помощи винтового натяжного устройства 11.

Рисунок 2.2 – Общий вид каретки механизма чистки дверей: 1- боковая щетка, 2 – торцевая щетка, 3 – корпус каретки.

Общий вид каретки для чистки двери показан на рисунке 2.2, а кинематическая схема механизма чистки двери на рис. 2.3. В отличие от описанного выше механизма чистки дверей (рис.2.1) привод кареток со щетками осуществляется при помощи двух приводных звездочек. Как показал опыт эксплуатации, такая схема обеспечивает более надежную работу механизма и потому принята в качестве типовой.

Рисунок 2.3 – Кинематическая схема механизма чистки дверей: 1 - червячный редуктор, 2 - муфта, 3 – тормоз, 4 – электродвигатель, 5 – командо-аппарат, 6 – опоры приводной звездочки, 7 - конечные выключатели, 8 – зубчатая муфта, 9 – раздаточные звездочки, 10 – цепная передача, 11 – цепная передача к командо-аппарату, 12 – направляющая рама, 13 – тяговая цепь стинчатая, 14 – пружинный компенсатор, 15 – каретка со щетками, 16 – приводная звездочка, 17 – рейка цепная.

Механизм чистки двери устанавливается на типовой двересъемной рычажной машине оборудованной двересъемным устройством с поворотом на 90^о. Подача повернутой двери в механизм чистки ограничивается пружинными буферами, установленными на каркасе двересъемной машины.

Механизм чистки двери на коксовыталкивателе устанавливается на двересъемном устройстве, оборудованном головкой, которая может поворачиваться на 180^о.

Подвод механизма к двери производится при передвижении самого двересъемного устройства или при помощи специальных механизмов, устанавливаемых на коксовыталкивателе и на двересъемной машине.

Управление механизмом чистки двери производится из кабины машиниста. Электрической схемой механизма предусмотрено два режима работы – наладочный и автоматический.

2. Механизм чистки дверей, рам и броней коксовых печей (конструкция Орского машиностроительного завода)

Механизм чистки дверей, рам и броней (рис. 2.4) устанавливается на передвижной штанге 1, расположенной параллельно штанге двересъемного устройства. Штанга 1, механизма чистки самостоятельного привода для передвижения не имеет. Она получает движение от двересъемной штанги при помощи упоров 2 [3].

На переднем конце штанги 1 укреплена поворотная рама 3, которая служит направляющей для передвижения роликов 4, щеток для чистки двери 5, щеток и скребков для чистки рам и броней 6.

Передвижение щеток и скребков производится от электромотора 7 через редуктор 8, приводную звездочку 9 и цепь 10. Поворот механизма чистки дверей, рам и броней относительно шарнирных опор 11 производится от электромотора 12 и редуктора 13.

Во время съема и установки дверей, поворотная рама 3 отводится механизмом поворота в исходное положение (поворачивается на 90^о). Крепление поворотной рамы 3 к штанге механизма чистки жесткое. Такое же крепление щеток и скребков к цепи и кронштейнам.

Рисунок 2.4 – Механизм чистки дверей, рам и броней коксовых печей (конструкция Орского машиностроительного завода)

Обоснование выбранной конструкции

Дальнейший расчет мощности электродвигателя для механизма подвода, отвода и подъема чистки рам и броней коксовой стороны, выбор цепи для привода механизма чистки рам, проверочный расчет оси поворота механизма чистки рам на коксовыталкивателе, расчет мощности электродвигателя привода механизма чистки дверей, расчет приводной

цепи, и обзор механизма чистки дверей, а также основных узлов будет проведен на примере типовой конструкции КБ Коксохиммаша, установленной на Авдеевском Коксохимическом Заводе. Такая конструкция обладает рядом преимуществ, таких как: пригодность и для двересъемных машин и для коксовыталкивателей, оснащенность системой централизованной смазки, гидроприводами и устройствами для улавливания пылегазовой смеси, образующейся при выдаче кокса, системой замера температуры выдаваемой из печи кокса. Кроме того, механизм оборудован электроосвещением, звуковой и световой сигнализацией, необходимыми элктроблокировками. Надежность работы электрической части, точность остановки обеспечиваются за счет применения современных технических решений по сравнению с конструкцией Орского машиностроительного завода, которая проходит производственные испытания.

3 Расчет мощностных характеристик

Исходными данными для определения мощностных характеристик механизма чистки дверей, в частности [3], определение мощности электродвигателя привода механизма чистки дверей, являются:

Таблица 3.1 – Характеристика механизма чистки дверей

	Ток переменный 380В
Электродвигатель	МТКВ-211-6
Мощность	5кВт
Скорость вращения	910 об/мин
Редуктор	Червячный
Общее передаточное число	10,33
Модуль
Звездочка рейки цепной
Шаг	25,4мм
Число зубьев
Диаметр делительной окружности	321мм
Тормоз
Тип
Электродвигатель
Диаметр шкива
Скорость движения щеток	47м/мин
Время чистки двери	1мин
Ход щеток	1524мм
Число проходов щеток при чистке	10-15
Общий вес механизма	2050кг

3.1 Определение мощности электродвигателя привода механизма чистки дверей

Определяем усилия на приводной звездочке механизма чистки дверей в трех случаях:

I. От действия собственного веса цепи и роликов.

II. От действия веса цепи и роликов, а также от натяжения цепи и при работе щеток.

III. От действия веса цепи и роликов, от натяжения цепи и при работе щеток.

3.1.1 Определение усилия от действия собственного веса цепи и роликов

Сопротивление на прямолинейном горизонтальном участке цепи определяется по формуле:

Где q_o=70кг/м – погонный вес ходовой части (цепи с каретками);

L=0,455*2=0.91м – путь перемещения на верхнем и нижнем горизонтальных участках направляющей рамы;
ω`- коэффициент сопротивления на участке, отнесенный к весу движущихся масс.

Где β=1,2 – коэффициент увеличения сопротивления от трения на ребордах роликов;

k=0.001 – коэффициент трения качения;

f=0.3 – коэффициент трения скольжения;

d_ц=0,0143 м – диаметр цапфы;

D_p=0,02858 м – диаметр ролика.

Тогда

Wп=70*0,91*0,26=16,5 кг.

3.1.2 Определение усилия от действия собственного веса цепи и роликов, а также от натяжения цепи

Натяжение цепи принимается равным усилию затяжки пружины компенсирующего устройства Р=655 кг [3]. В нашем случае это равно натяжению сбегающей ветви S_сб.

кг

В общем случае, при огибании тягой криволинейного проводника качением на ходовых роликах, сопротивление на кривой вычисляется по формуле:

Для цепей

где dв=0,0143м – диаметр шарнирного валика;

f=0.3 – коэффициент трения в шарнире;

D=0.3 – диаметр закругления.

- угол обхвата.

Тогда

Общее сопротивление цепи будет равно

,

а необходимая мощность электродвигателя при холостом ходе механизма чистки дверей

Где V=47 м/мин =0,78 м/сек – скорость движения цепи (щеток);

- общий к.п.д. механизма.

3.1.3 Определение усилия на приводной звездочке при работе механизма

Определяем усилия от действия веса цепи и роликов, от натяжения цепи и при работе щеток.

Дано:

Величина хода каретки L=1524 мм

К каждой щетке приложена сила Р₁=10кг.

На каждой каретке установлены две щетки – боковая и торцевая.

Следовательно, для одной каретки Р=2*Р₁=2*10=20кг.

Давление роликов на направляющую при работе (рис. 3.1) будет равно

Для верхней и нижней кареток принимаем усилие в 1,4 раза больше, так как они перемещаются по закруглениям.

Тогда для одной каретки

Рисунок 3.1 – Схема действия сил на каретку при чистке двери

Рассмотрим правую и левую ветви цепи отдельно считая, что каретки со щетками движутся вверх по левой стороне направляющей рампы.

Левая ветвь

I. Усилие в цепи от силы Р на щетках при количестве щеток n=8 будет

II. Усилие в цепи от давления роликов на направляющую при работе щеток

где

III. Усилие в цепи от натяжения (затяжки пружины компенсационного устройства)

кг

IV. Усилие на горизонтальном участке направляющей рамы от собственного веса цепи с одной кареткой

V. Усилие на вертикальном участке направляющей рамы от веса цепи с каретками

Где H=5.458 – длина цепи на вертикальном участке направляющей рамы

Правая ветвь

Принимаем

Тогда суммарное усилие в цепи при работе механизма чистки дверей:

Необходимая мощность электродвигателя при работе механизма чистки дверей пор нагрузкой будет:

Где К=1,2 – коэффициент условий работы механизма (динамика).

Для типового привода механизма чистки дверей приняты следующие электродвигатели:

Таблица 3.1 – Характеристика выбранного электродвигателя

	Ток переменный 380В
Электродвигатель	МТКВ-211-6
Мощность	5кВт
Скорость вращения	910 об/мин

Определим скорость движения щеток V при передаточном числе редуктора i=10.33.

Число оборотов тихоходного вала редуктора n₁ будет

Где D₀=0.321м – диаметр делительной окружности приводной звездочки.

4 Выбор цепи для привода механизма чистки Дверей

Дано: электродвигатель типа МТКВ-211-6, N=5кВт, n=910 об/мин;

γ=2.6 – кратность максимального момента к номинальному [3]; - номинальный момент.

Редуктор червячный; i_общ=10,33, к.п.д. редуктора η=0,8.

Тогда крутящий момент на тихоходном валу редуктора будет равен:

Определяем диаметр делительной окружности приводной звездочки

Где t=50.8 – шаг цепи;

z=20 – число зубьев.

Окружное усилие на приводной звездочке будет:

где

.

Разрушающая нагрузка для втулочно-роликовой цепи будет:

где P=2679H – окружное усилие на приводной звездочке;

γ=2,6 – отношение максимального момента электродвигателя к номинальному;

К_э=К₁*К₂*К₃=1,5*1,3*1,3=2,53.

Здесь К_э – коэффициент эксплуатации

Значения поправочных коэффициентов выбирается с таблицы 4.1

К₁=1,5 при работе цепи с резкими толчками;

К₂=1,3 при работе цепи с периодической смазкой;

К₃=1,3 при трехсменной работе;

Таблица 4.1 – Значения поправочных коэффициентов K

Условия работы передачи	Коэффициент
Обозначение	Значение
Динамичность нагрузки	Равномерная Переменная Толчкообразная	К1	1,2-1,5 1,2-1,5
Способ смазывания	Непрерывный Капельный Периодический	К2	0,8 1,3
Режим работы	Односменная Двухсменная Трехсменная	К3	1,25 1,3

n=7 – коэффициент безопасности при шаге цепи t=50.8 мм;

Н=1,5 - коэффициент неравномерности распределения усилия при двустороннем приводе.

= 8392кгс

Ближайшая приводная роликовая длиннозвенная цепь с шагом t=50,8мм будет иметь разрушающую нагрузку 16000 кгс – цепь ПРД-50,8-16000 по ГОСТ 13568-75.

5 Прочностные расчеты

Прочностные расчеты механизма чистки дверей сводятся к определению действительного запаса прочности заданной втулочно-роликовой цепи под действием полезного усилия на рабочей звездочке, а так же определение максимального напряжения изгиба оси цепи и сравнение с допускаемым напряжением для заданной стали.

5.1 Расчет приводной цепи механизма чистки двери

Дано:

Рабочая звездочка привода z=12;

Диаметр делительной окружности D₁=177,45мм;

Приводная звездочка z₂=20;

Диаметр делительной окружности D₂=321мм.

Шаг цепи t=50.8 мм.

Определение натяжения цепи производим по максимальному моменту электродвигателя типа МТКВ-211-6 мощностью N=5кВт при n=910 об/мин [3]. Для электродвигателей такого типа

.

Передаточное число червячного редуктора iред=10,33.

Номинальный момент, развиваемый электродвигателем

Максимальный момент на валу электродвигателя

Тогда момент на тихоходном валу редуктора будет равен:

На каждую рабочую звездочку z=12 будет передаваться половина указанного крутящего момента на тихоходном валу редуктора Mт. При этом необходимо учесть возможную неравномерность распределения усилий. Коэффициент неравномерности принимаем k=1.3. Тогда крутящий момент на рабочей звездочке

.

Полезное усилие на рабочей звездочке z=12 при шаге цепи 50,8 будет равно .

В данном случае дополнительные натяжения цепи от собственного веса не производим, т.к. натяжение принято максимальное, которое может создать электродвигатель.

Принимаем для привода механизма чистки двери втулочно-роликовую цепь с шагом 50,8 и разрывным усилием Q=16000кг=16000*9,8=156800Н.

Проверим запас прочности выбранной цепи по формуле

Где P=8264H - полезное усилие на приводной звездочке;

К=К₁*К₂*К₃ – коэффициент эксплуатации;

К₁=1,5 - при работе цепи с резкими толчками;

К₂=1,3 - при работе цепи с периодической смазкой;

К₃=1,3 - при трехсменной работе;

К_э=К₁*К₂*К₃=1,5*1,3*1,3=2,53.

Значения коэффициентов К₁,К₂,К₃ выбираются из таблицы 4.1.

Тогда действительный запас прочности цепи будет:

При z=12, n=1000об/мин и шаге p=50.8 мм допустимый запас прочности не нормируется (табл. 5.1).

Таблицы 5.1 – Допускаемый запас прочности n для роликовых (втулочных) цепей при z₁=11-30

Шаг, р, мм	Частота вращения меньшей звездочки n, об/мин
12,7	7,1	7,3	7,6	7,9	8,2	8,5	8,8	9,4
15,875	7,2	7,4	7,8	8,2	8,6	8,9	9,3	10,1	10,8
19,05	7,2	7,6		8,4	8,9	9,4	9,7	10,8	11,7
25,4	7,3	7,8	8,3	8,9	9,5	10,2	10,8		13,3
31,75	7,4	7,8	8,6	9,4	10,2		11,8	13,4	-
38,1	7,5		8,9	9,8	10,8	11,8	12,7	-	-
44,45	7,6	8,1	9,2	10,3	11,4	12,5	-	-	-
50,8	7,7	8,3	9,5	10,8		-	-	-	-

5.2 Расчет оси цепи

Исходными данными для расчета оси цепи блока установки звездочек являются: материал оси – Сталь 45, диаметр оси 28,58мм (рис.5.1).

Определим силу, действующую по оси цепи:

Где Р = 8264Н – полезное усилие на рабочей звездочке привода;

Кд=1,5 – коэффициент динамичности (табл. 4.1).

Следовательно, момент, изгибающий ось цепи будет равен:

Рисунок 5.1 – Схема нагрузок на ось цепи

Напряжение изгиба в оси диаметром 28,58мм будет равно:

где - момент сопротивления оси.

Для Ст45 допускаемое напряжение при изгибе равно:

,

что допускаемо для данной стали.

5.3 Расчет вала блока установки звездочек

С сочетанием изгиба и кручения брусьев круглого поперечного сечения наиболее часто приходится встречаться при расчете валов. Если внешние силы, действующие на вал не лежат в одной плоскости, например в валах редукторов, то каждую из них раскладывают на ее составляющие по двум направлениям: вертикальному и горизонтальному [2]. Затем строят эпюры изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальных плоскостях. Величину суммарного изгибающего момента находят по формуле:

Расчет вала на прочность сводится к определению наибольшего напряжения, как нормальных так и касательных, расположенных в сечении вала и они равны:

где соответственно осевой и полярный моменты сопротивления поперечного сечения.

В данном случае вал нагружен силами от натяжения цепей Р, Р1 и моментами М и М1. Расчетной схемой является изображение (рис. 5.2).

Рисунок 5.2 – Схема нагрузки вала

Исходными данными являются:

Силы Р=W*9.8=382*9,8=3744Н – усилия в правой и левой цепях при работе механизма чистки дверей.

Сила Р1=8264Н – усилие на приводной цепи.

Моменты от правой и левой цепей .

Момент от приводной цепи М1=2679Нм.

Найдем реакции в опорах А и В. Неизвестными силами являются , , .. - заменяет действие отброшенного подвижного шарнира (опора А).

, - заменяют действие отброшенного неподвижного шарнира (опора В).

, - составляющие реакции , направление которой заранее неизвестно.

Для полученной плоской произвольной системы сил можно составить два уравнения равновесия:

Для первого уравнения:

Для второго уравнения:

Определив , , найдем величину силы реакции неподвижного шарнира:

В целях проверки составим уравнение:

Реакции найдены верно. Неточность объясняется округлением при вычислении .

Рисунок 5.3 – Эпюра внутреннего крутящего момента кручения

Для вычисления наибольшего изгибающего момента определяются сначала изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для этого раскладывают силы: Р, Р, Р1 на вертикальную и горизонтальную составляющие [2]. Вертикальная нагрузка от правой и левой звездочек блока установки звездочек будет равна:

От приводной звездочки:

Горизонтальная нагрузка от правой и левой звездочек блока установки звездочек равна:

От приводной звездочки:

Далее, для нагрузок, действующих в вертикальной плоскости, определяют вертикальные составляющие реакций опор:

Делаем проверку:

Вертикальные составляющие реакций опор определены верно. После этого производят построение эпюры изгибающих моментов (рис 5.4).

Рисунок 5.4 – Эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости

Аналогично этому от нагрузок, действующих в горизонтальной плоскости, определяем горизонтальные составляющие реакций опор: Составляем систему уравнений:

+ Ra* (0.043) + RB * (0.294) – P_г * (0.074) – P_г * (0,264) – P_1г * (0,387) = 0;

+ R_В * (0,22) – P₁ * 0,031 – P₁ * (0,22) – P_1г* (0,344) = 0;

Рисунок 5.5 – Эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости

Строим эпюру результирующих изгибающих моментов (рис.5.6), осуществив геометрическое сложение эпюр Мв и Мг:

Рисунок 5.6 – Эпюра результирующего изгибающего момента

Максимальный результирующий изгибающий и крутящий момент имеют максимальные значение под опорой В. Поэтому это сечение является самым опасным.

Расчетный момент по третьей теории прочности равен:

Формула осевого момента сопротивления для круглого поперечного сечения: .

Максимальное напряжение равно:

Допускаемое напряжение для Сталь45х при изгибе равно 160МПа.

Следовательно, данный вал выдержит максимальное напряжение.

ВЫВОДЫ

По ходу выполнения курсового проекта были рассмотрены конструкция и принцип работы устройства чистки дверей и рам коксовыталкивателя, проведен обзор существующих конструкций механизмов чистки дверей и рам коксовыталкивателя.

Был приведен расчет мощности электродвигателя привода механизма чистки дверей, подобрана цепь для привода механизма чистки дверей, проведен проверочный расчет оси блока установки звездочек, и расчет приводной цепи механизма чистки дверей.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Ткачв В.С., Остапенко М.А. Оборудование коксохимических заводов. М.: Металлургия, 1983, 360с.

2. Расчет на прочность деталей машин: справочник/ И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1993 – 640 с.

3. Непомнящий И. Л. Коксовые машины, их конструкции и расчёты. М.: Металлургия, 1963. – 388 с.

4. Непомнящий И. Л. Механизация и автоматизация на коксохимическом заводе. М.: Металлургиздат, 1962. – 214 с.

Дата добавления: 2015-08-29