Разработка механизма передвижения сталевоза

деталировка.cdw

улучшение HB 270 290
Неуказанные предельные отклонения IT142

курсак.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Южно-Уральский Государственный Университет
(научно-исследовательский университет)
Факультет «Физико-Металлургический»
Кафедра «Машины и технологии обработки материалов давлением»
Пояснительная записка
К курсовой работе на тему: «Разработка конструкции механизма передвижения сталевоза»
Кравцов В.Ю. Разработка конструкции механизма передвижения сталевоза – Челябинск: ЮУрГУ 2014. – 21с. 6 ил. библиография литературы – 6 наименований 3 - листа чертежей ф. А1 1-лист чертежей ф.А3.
В курсовой работе проведен обзор современных конструкций механизмов передвижения сталевозов. Проанализированы кинематические схемы выявлены достоинства и недостатки. На основании обзора разработан привод сталевоза с редуктором расположенным горизонтально приводимым от электродвигателя. Рассчитана мощность электродвигателя и моменты на быстроходном и тихоходном валах редуктора. Произведены расчеты на прочность и долговечность узлов механизма. Показана кинематическая схема привода обзор его конструкции и принципа работы.
ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ СТАЛЕВОЗОВ 6
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ МЕХАНИЗМА 11
1 Расчет мощности привода сталевоза 12
2 Проверочный расчет вала колеса 14
3 Проверочный расчет подшипников на долговечность 17
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ 20
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 21
Самоходные сталевозы предназначены: для подачи порожнего сталеразливочного ковша к сталеплавильной печи для заполнения металлом; для передачи ковша с металлом в разливочный пролет или к МНЛЗ. Сталевозы могут быть оснащены устройством для чистки приямка и рельсового пути от выбросов металла и шлака. Ковши на сталевоз устанавливают и снимают разливочным краном.
ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ СТАЛЕВОЗОВ
Сталевоз (Патент RU 2100144).
Механизм передвижения данного сталевоза смонтирован на поперечной балке. Поперечная балка соединена с балансирами ходовых тележек. На рисунке 1 показана кинематическая схема механизма передвижения сталевоза.
Рисунок 1. Схема механизма передвижения сталевоза (патент RU 2100144)
Движение передается от двигателя 1 через упругую втулочно-пальцевую муфту 2 к редуктору 3. Редуктор 3 крепится к поперечной балке 4 болтовым соединением. От редуктора 3 движение передаётся к ходовым колёсам 6 через зубчатые муфты с удлиненными трансмиссионными валами 5. Валы ходовых колес опираются через подшипники 8 на основание сталевоза. Двигатель 1 болтовым соединением крепится к основанию 7 основание 7 закрепляется на поперечной балке 4.
Достоинство данного привода в наличии одного электродвигателя не требующего системы синхронизации.
Недостатками такой конструкции являются: неравномерное распределение смазки внутри редуктора из - за его вертикальной установки; длинные трансмиссионные валы; выход из строя двигателя приведет к остановке сталевоза и выведению его из работы.
Сталевоз (Патент SU 973235).
Сталевоз включает платформу опертую на пары соосных ходовых колес посредством упругих элементов расположенных симметрично относительно осей ходовых колес и приводы перемещения пары ходовых колес. Приводы перемещения размещены на общих рамах связанных с платформой посредством подвижных в вертикальном направлении вкладышей установленных соосно с упругими элементами и боковых ограничителей закрепленных на платформе. На рисунке 2 показана схема привода сталевоза.
Рисунок 2. Схема привода сталевоза (Патент SU 973235)
Движение передается от двух электродвигателей 1 через упругие втулочно-пальцевые муфты 2 к редуктору 3. Двигатель 1 болтовым соединением крепится к основанию 7 основание 7 закрепляется на раме 4. Редуктор крепится болтовым соединением на раме 4. На валах электродвигателей установлены тормозы 9. От редуктора 3 движение передаётся к ходовым колесам 6 через муфты с удлиненными трансмиссионными валами 5. Валы ходовых колес опираются через подшипники 8 на основание сталевоза.
Достоинство приведенного привода заключается в работе машины при выходе из строя одного электродвигателя.
Недостатки: длинные трансмиссионные валы; необходимость синхронизации работы электродвигателей; неравномерное распределение смазки внутри редуктора из - за его вертикальной установки.
Тележка промежуточного ковша (патент RU 2351433).
Тележка используется для транспортировки промежуточного ковша в машине непрерывного литья заготовок. Тележка приводится от двух электродвигателей установленных на раме. Кинематическая схема привода передаточной тележки показан на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема механизма передвижения передаточной тележки (патент RU 2351433)
Движение от электродвигателя 1 передаётся через муфту 2 к червячному редуктору 3. На валу 9 червячного колеса редуктора посажено ходовое колесо 6. Вал ходового колеса опирается через подшипники 7. На валу электродвигателя 1 установлен тормоз 4. Привод монтируется на основание 5. Основание 5 жестко крепится с поперечной балкой 8 которая соединяет между собой основания передаточной тележки.
Достоинства данного привода: расположение привода позволяет легко производить ремонт в случае поломки; отсутствие муфты с промежуточным валом снижает вероятность поломки вала.
Недостатки: сложный монтаж машины из - за посадки колеса непосредственно на вал червячного колеса; необходимость синхронизации электродвигателей; наличие двух электродвигателей не обеспечит работу машины при выходе одного из строя.
Сталевоз (патент SU 984672).
Данный сталевоз приводится от двух электродвигателей. Особенность сталевоза в том что одним приводом приводится одно колесо. На рисунке 4 показана схема механизма передвижения сталевоза.
Рисунок 4. Схема привода сталевоза (SU 984672)
Движение передаётся от электродвигателя 1 к редуктору 3 через муфту 2. На выходном валу редуктора установлен тормоз 4. Движение от редуктора 3 через муфту с промежуточным валом 5 передаётся к приводному ходовому колесу 6. Машина опирается на четыре ходовых колеса два из которых приводные 6 и два холостых 7. Колеса опираются на раму 8 через подшипники 9. Редуктор 3 и электродвигатель 1 крепятся болтовым соединением к раме 8.
Недостатки привода: из - за привода одного колеса повышается вероятность пробуксовки; поломка одного привода приведет к остановке машины; длинные трансмиссионные валы в сочетании с данным приводом подвергаются большим крутящим напряжениям которые могут привести к поломке.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ МЕХАНИЗМА
На рисунке 5 показана схема механизма передвижения сталевоза.
Рисунок 5. Схема механизма передвижения сталевоза
Движение задаётся электродвигателем 1. От электродвигателя 1 через муфту 2 движение передаётся к редуктору 3. На МУВП установлен тормоз 4 типа ТКГ-400. От редуктора движение передаётся через зубчатые муфты с промежуточным валом 5 к ходовым колесам 6. Привод крепится к коробу 8 и опирается на буксы 7.
1 Расчет мощности привода сталевоза
Исходные данные для расчета:
Вес сталевоза с футерованным ковшом и металлом: 1960 кН.
Скорость передвижения сталевоза v=1.1 мс.
Статическая мощность электродвигателя механизма передвижения: [1]
где G - Вес сталевоза с футерованным ковшом и металлом G=1960 кН;
W – сопротивление передвижению[1];
- коэффициент дополнительного сопротивления движению =15[1];
z – количество электродвигателей z=1;
- скорость движения платформы =11 мс;
- общий К.П.Д. передачи. = 09;
Найдем коэффициент сопротивления движению:
В рельсовых механизмах передвижения суммарное статическое сопротивление передвижению равно сумме сопротивлений от трений в ходовых колесах W1 и возможного уклона рельсового пути W2.
Найдем сопротивление передвижению от сил трения в ходовых колесах:
где G – вес сталевоза G=1960 кН;
- коэффициент трения в подшипниках; =0.015;
- диаметр подшипников ходовых колес (для подшипников качения условно принимают диаметр цапфы вала); d=150 мм;
k - коэффициент трения качения колеса по рельсу; k = 0.0007 м;
D – диаметр ходовых колес; D=960 мм;
kp - коэффициент учитывающий трение реборд о рельсы и зависящий от конструкции и качества изготовления ходовой части платформы и путей; kp=1.
Найдем сопротивление передвижению от возможного уклона пути:
где - коэффициент уклона пути; = 0.015
Суммарное сопротивление передвижению:
Подставляя все значения в формулу (2.1) получим:
Для обеспечения движения подходит электродвигатель АМУ225М2.
Характеристики электродвигателя: Nдв=45 кВт; nдв=2940 обмин.
Передаточное отношение редуктора определим из формулы:
где nдв – частота вращения вала электродвигателяnдв=2940 обмин;
nk – частота вращения колеса.
Частоту вращения колеса определим из условия:
Подставим полученное значение в формулу (8):
Близким передаточным отношением к расчетному обладает редуктор Ц3У-400Н i=125.
Момент на быстроходном валу редуктора: .
Момент на тихоходном валу редуктора: .
2 Проверочный расчет вала колеса.
Проведем проверочный расчет вала на статическую прочность по эквивалентному моменту. На рисунке 6 изображены эпюры напряжений возникающих в вале колеса. На рисунке 7 показаны расчетные сечения.
Рисунок 6. Эпюры крутящего и изгибающего момента
Рассмотрим три потенциально опасных сечения.
Определим максимальный воспринимающий сечением изгибающий момент:
где М – максимальный изгибающий момент в сечении М=13500 Н; d–диаметр сечения d=015 м.
Определим максимальный крутящий момент:
где Т – крутящий момент воспринимаемый сечением Т=1773 кНм.
Эквивалентный момент:
Для выбранного материала вала сталь 45 запас прочности принимаем n=3.
Для обеспечения работоспособности должно выполняться следующее условие:
где =3503=1166 МПа – допустимое напряжение для данного материала.
Условие работоспособности выполняется для всех сечений.
3 Проверочный расчет подшипников на долговечность
Для опор вала исполнительного органа применим роликовые радиальные сферические двухрядные подшипники из-за возможных перекосов колец подшипника. Назначаем подшипники 3630 ГОСТ 5721-75:
- диаметр отверстия dП = 150 мм;
- диаметр внешнего кольца D = 320 мм;
- ширина подшипника В = 108 мм;
- динамическая радиальная грузоподъёмность Cr = 1200 кН;
- статическая радиальная грузоподъёмность C0r = 900 кН.
Определим силу действующую на подшипник:
Определим эквивалентную динамическую нагрузку:
где Х – коэффициент радиальной нагрузки Х = 1;
e – коэффициент осевого нагружения е = 019;
V – коэффициент внутреннего кольца V = 1;
КТ – температурный коэффициент КТ = 1
КБ – коэффициент безопасности КБ = 13.
Определяем расчетный ресурс подшипника:
где a1 – коэффициент долговечности a1 = 1;
a23 – коэффициент учитывающий влияние на долговечность особых свойств материала a23 = 1; n2 –частота вращения подшипника n2=2352 обмин.
Проверочный расчет шпонки:
Исходя из геометрических параметров определяем размеры шпонки вала по ГОСТ 23360-78 (Рис. 6.):
Шпонка призматическая для диаметра вала d = 140 мм:
- высота шпонки h = 20 мм;
- ширина шпонки b = 36 мм;
- глубина паза вала t1 = 12 мм;
- глубина паза ступицы t2 = 84 мм.
где Т – передаваемый момент Т = 1776 кНм;
d – диаметр вала d = 140 мм;
lр – рабочая длина шпонки мм:
k – глубина врезания шпонки мм:
k = h – t1 = 20 – 12 = 8 мм.
[см] –допускаемое напряжение смятия [см]180 МПа.
Условие работоспособности выполняется:.
где Т – передаваемый момент Т = 1776 кНм
b – ширина шпонки b = 36 мм;
d – диаметр вала d = 140 мм;
- допускаемое напряжение на срез шпонки; =70 Нмм2.
Условие работоспособности выполняется: .
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
Сталевоз (151000.68-00.00.00 СБ) приводится от электродвигателя АМУ225М2 мощностью 45 кВт с номинальным числом оборотов 2940 обмин. Движение от электродвигателя передаётся редуктору 21 через упругую втулочно-пальцевую муфту 19 (МУВП). На МУВП 19 выполнен тормоз 20 типа ТКГ-400. Редуктор 21 типа Ц3У-400Н имеет передаточное число равное 125.Движение от редуктора передаётся ходовым колёсам 4 через зубчатые муфты с промежуточным валом 18. Ходовые колёса 4 обкатываются по диаметру 957 мм и выполнены по ГОСТ 9036-88. Привод крепится к коробу 1. Короб 1 закреплен сварным соединением на раме 3. Сталевоз имеет массу 200 т и опирается на 4 колеса. Движение короба 1 с ковшом осуществляется по траншее ниже уровня рельс.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Машины и агрегаты металлургических заводов А.И. Целиков П.И. Полухин В.М. Гребеник и др.: Металлургия 1988. – 344 – 384 с.
Расчет металлургических машин и механизмов В.М. Гребеник Ф.К. Иванченко В.И. Шираяев и др.: Киев 1988. – 397 – 420 с.
В.И. Анурьев Справочник конструктора – машиностроителя.: машиностроение 2001.
Подшипники качения: Справочник – каталог Под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского. – М.: Машиностроение 1984. – 280с.
А.А. Королев Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов 2-е изд.: - Металлургия 1985.
Детали машин: Атлас конструкций: Учеб. Пособие для студентов машиностроительных вузов. В 2ч. Ч. 2 Б.А. Байков В.Н Богачев А.В. Буланже и др.: Под ред д-ра техн. Наук проф. Д.Н. Решетова. - 5-е изд. переработ и доп. М.: Машиностроение 1992. – 296с.

спец колесо.cdw

Колесо цельнокатанное 957х190
Шайба 6.37 ГОСТ 11872-89
Шпонка 36 X 20 X 150

задание.docx

Южно-Уральский Государственный Университет
по курсовому проектированию
студенту группы ФМ-114м Кравцову В.Ю.
Тема проекта: Разработка конструкции механизма передвижения сталевоза
Срок сдачи проекта: 25 декабря 2014г.
Исходные данные к проекту: масса сталевоза 120 т скорость передвижения 11 мс масса металла 50 т масса ковша 30 т.
Перечень вопросов выполняемых в проекте:
Обзор конструкций механизмов передвижения сталевозов.
Разработка конструкции механизма передвижения и его привода описание конструкции и его работы.
Расчёты на прочность и долговечность деталей и узлов механизма. Расчет мощности привода. Выбор электродвигателя.
Перечень графического материала.
Общий вид механизма передвижения сталевоза 3 л А1.
Детальный чертеж А3.
Задание принял к исполнению (дата): 19.09.14

спец сталевоз.cdw

Шайба 18Л ГОСТ 6402-70
Шайба 22Л ГОСТ 6402-70
Шайба 30Л ГОСТ 6402-70
Шайба 42Л ГОСТ 6402-70
Редуктор Ц3У-810-125-25-У1

Колесо.cdw

Сталевоз.cdw

Вес футированного ковша с металлом
Вес сталевоза с ковшом и металлом
Скорость передвижения тележки
Диаметр ходовых колес
Механизма передвижения
передаточное число 125
межосевое расстояние
Момент на быстроходном валу
Момент на тихоходном валу
На 13 свободного пространства подшипниковые узлы заполнить Литол-24-МЛи 413-3
Покрасить движещиеся части в красный
Техническая характеристика