Разработка технологии монтажа и системы смазки кантователя инспекторского стола

Монтаж.cdw

с гидравлическим приводом
Схема строповки муфты
Схема строповки вала
Схема строповки рычага
Схема строповки гидроцилиндра

ЗАПИСКА НОВАЯ.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Механический факультет
по дисциплине: «Эксплуатация металлургических машин»
на тему: «Проектирование систем смазки и разработка технологии монтажа кантователя инспекторского стола.»
Руководитель: В.Я. Седуш
Нормоконтролёр: В.Я. Седуш
Курсовая работа содержит страницу рисунков таблиц
источника приложения.
Объект: кантователь инспекторского стола.
Цель: закрепить теоретические положения лекций изучаемой дисциплины получить навыки проектирование систем смазки и разработки технологии монтажа.
В данной курсовой работе составлена схема геодезического обоснования монтажа толкателя; определены монтажные узлы схем строповки; произведён расчёт сил затяжки резьбовых соединений выбор метода контроля за силами предварительной затяжки составлены инструкции для слесаря. Была разработана: технология сборки и разборки подшипников качения; проведён расчёт систем смазки.
МОНТАЖ СИСТЕМА СМАЗКИ ЖИДКАЯ СМАЗКА ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА УЗЕЛ ТРЕНИЯ СИЛА ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СТРОПЫ
Разработка схемы геодезического обоснования монтажа 6
Определение монтажных узлов схем строповки расчёт и выбор канатов для стропов 8
Расчёт сил затяжки резьбовых соединений выбор метода контроля за силами предварительной затяжки составление инструкции для слесаря 11
Разработать технологию сборки и разборки подшипников качения 16
Расчёт систем смазки 28
Для достижения кардинального повышения производительности общественного труда и на этой основе ускорения темпов экономического роста в черной металлургии масса механического оборудования которой составляет 7 млн. т необходима интенсификация технического перевооружения производства прогрессивными машинами и механизмами. В связи с этим эффективность металлургических предприятий в значительной мере будет определяться надежностью оборудования которая обеспечивает высокую производительность и экономичность технологических процессов.
Эксплуатация механического оборудования – это совокупность трех взаимосвязанных процессов: технологического изнашивания и восстановления. Скорость изнашивания машин и механизмов зависит как от интенсивности технологических воздействий так и от качества монтажных работ режимов смазки узлов трения периодичности и полноты технического обслуживания. Качество процессов восстановления (техническое обслуживание и ремонты) определяются уровнем знаний о закономерностях отказов деталей организацией ремонтного производства квалификацией обслуживающего персонала.
Для успешной эксплуатации металлургических машин и агрегатов в условиях перестройки народного хозяйства нашей страны используются новые принципы и подходы для решения задач технического обслуживания и ремонтов. К таким новым подходам на современном этапе в первую очередь относится широкое использование вычислительной техники и средств технической диагностики позволяющих сократить затраты труда на обслуживание и ремонт.
Разработка схемы геодезического обоснования монтажа
План расположения оборудования в цехе разрабатываемый на
основе топографического плана местности графически показывает
лишь место машин и механизмов в здании. В дополнение к плану выполняется .разбивочный чертеж с указанием положения основных точек оборудования в виде конкретных цифр-координат линейных размеров и высотных отметок. До начала монтажа производят разбивку фундаментов
т.е. отыскивают обозначают и закрепляют геодезическими знаками на фундаментах положение указанных в проекте основных точек оборудования.
Совокупность геодезических знаков называют геодезическим обоснованием монтажа. Для выверки металлургического оборудования применяют два вида геодезических знаков: реперы (по координате z) и плашки (по координатам xy).
Репер (Рис. 1) – реализует в натуре высоту заданной точки над уровнем моря. Для территории бывшего СССР за начало отсчета высот принят средний уровень воды в Финском заливе Балтийского моря который называется нулем Кронштадского футштока. Отметки сделанные относительно этого нуля считаются абсолютными. Отсчет высот можно производить от любой другой условной поверхности. В таком случае отметки называют условными.
Рисунок 1 – Виды геодезических знаков
Проекты на строительство зданий и установку оборудования выполняют в условных отметках. За условную поверхность принимают поверхность чистого пола первого этажа здания. Воли точки оборудования расположены выше этой поверхности то они имеют положительные условные отметки если ниже - отрицательные.
Чтобы измерить положение точек оборудования на фундаменте необходимо пересчитать абсолютные отметки в условные или наоборот.
На схеме геодезического обоснования монтажа (рис.1) указываются контрольные и рабочие реперы и платки
Контрольные реперы предназначены для проверки рабочих реперов их устанавливают на специальных фундаментах не связанных с фундаментами под оборудование. Отметки контрольных реперов привязывают и проверяют по отметкам ближайшего пункта государственной высотной геодезической опоры. Рабочие реперы (основные и вспомогательные) служат для выверки оборудования по координате Z. На каждом фундаменте у базовой машины располагают один основной репер выверенный относительно контрольного с точностью до 05 мм и несколько вспомогательных которые выверяют по основным реперам с той же точностью.
Осевые линии фиксируют на фундаментах лунками диаметром до 2 мм накерненными на двух плашках.
Контрольные оси обычно совмещают с осями колонн здания и выверяют относительно пунктов государственной плановой геодезической
опоры. Их закрепляют плашками установленными на специальных монолитах.
Рабочие оси (основные и вспомогательные) выверяют по контрольным. В качестве продольных основных рабочих осей принимаются оси
технологических процессов а поперечных - геометрические оси основных машин технологической линии. Вспомогательными чаще всего служат
геометрические оси машин и их приводов.
Реперы изготовляют из заклепок диаметром до 30 мм а плашки – из отрезков профильного металла. Геодезические знаки надежно соединяют с фундаментами приваривая к арматуре или закрепляя бетонным раствором высокой марки.
Определение монтажных узлов схем строповки расчёт и выбор канатов для стропов.
ВЫБОР И РАСЧЕТ СТРОПОВ
Расчет усилия возникающего в стропах осуществляют по формуле
где G – сила тяжести поднимаемого груза;
n – число ветвей стропа;
b - угол наклона стропов к горизонтали.
kн – коэффициент неравномерности нагрузки на ветви стропа если груз подвешен на одной или двух ветвях то КH=1. При количестве ветвей больше двух Кн = 13 14;
Значение рассчитанного усилия с учетом коэффициента запаса К должно быть меньше допускаемого для стального каната из которого сделан строп
Итак произведем расчет по выбору стропов
Принимаем угол b =60°.
G=4 кН - вес двигателя;
Разрывное усилие с учётом коэффициента запаса прочности К:
Принимаю канат стальной типа ТК-1570 с металлическим сердечником конструкции 6×19(1+6+12)+1×19(1+6+12) ГОСТ 3067-88.
Р= 190 кН d = 58 мм.
G=15 кН - вес редуктора;
Р= 6975 кН d = 99 мм.
GМ=131 кН - вес муфты (при расчете усилий расчет будем производить для полумуфты т.е. G= GМ2=0655 кН)
Р= 148 кН d = 46 мм.
Расчёт сил затяжки резьбовых соединений выбор метода контроля за силами предварительной затяжки составление инструкции для слесаря
РАСЧЕТ СИЛ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Надежность крепежных резьбовых соединений зависит от многих факторов главными из которых являются материал и усилие предварительной затяжки. Материал необходимо выбирать таким чтобы при максимальных нагрузках соединение работало в упругой области. Усилие предварительной затяжки определяется из условия не раскрытия стыка или из условия герметичности.
Таблица № 1 – Таблица резьбовых соединений
Толщина 1-го фланца
Материал 1-го фланца
Толщина 2-го фланца
Материал 2-го фланца
Таблица 2 – Данные для расчета силы предварительной затяжки резьбовых соединений
Техническая характеристика
Определяем силу предварительной затяжки резьбового соединения болтом М36
где К – коэффициент затяжки резьбового соединения
Р – внешняя сила кН;
- коэффициент основной нагрузки
где - податливость промежуточных деталей (фланца);
- податливость болта.
Е0 – модуль упругости 1-го рода для материала болта Нмм2;
F0 – площадь поперечного сечения болта без учета резьбы мм.
где - высота гайки мм;
- высота головки болта = 23 мм.
где Е1 – модуль упругости материала фланца Нмм2;
F12 – площади сечения условных цилиндров мм
где D – диаметр описанной окружности гайки D=50 мм;
d0 – диаметр отверстия в промежуточной детали. d0 = 38 мм.
На каждый болт действует усилие Р=24 кН.
Тогда сила предварительной затяжки будет равна:
Для проверки произведем расчет усилия предварительной затяжки припомощи программного обеспечения разработанного кафедрой МОЗЧМ
В результате проверки было определено что расхождение между рассчитанным усилием предварительной затяжки вручную и расчитаным при помощи программного обеспечения R.S.V.G.K. достаточно велико.
Но это расхождение можно пояснить тем что при расчете болтового соединения вручную учитывалась только нагрузка которую испытывает болт а не та которую болт может выдержать для которой производится расчет в программе.
Выбор гидроключа для затяжки резьбового соединения болтом М36*160 ГОСТ 15589-70
ВЫБОР МЕТОДА КОНТРОЛЯ ЗА СИЛАМИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ЗАТЯЖКИ. СОСТАВЛЕНИЕ ИНСТРУКЦИИ СЛЕСАРЮ ПО СБОРКЕ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Отказы резьбовых соединений могут происходить как при чрезмерном так и при недостаточном усилии предварительной затяжке. Поэтому его контроль – одна из ответственных операций монтажа.
Различают прямые и косвенные методы контроля усилия предварительной затяжки. Косвенные – на измерении удлинения болтов угла поворота гайки и вращающего момента на ключе. Усилия в болтах определяют различными тензометрами которые обеспечивают высокую точность но значительно увеличивают стоимость резьбовых соединений
Таблица 3 – Сводная таблица метода контроля силы предварительной затяжки и гидроключей
Сила предварительной затяжки Q
Составление инструкции слесарю:
затянуть болт М30*160 ГОСТ 15589-70 при помощи гидроключа УО 30 применив силу предварительной затяжки равную 141810 Н; контролировать силу предварительной затяжки по давлению равному Р=284 МПа.
Разработать технологию сборки и разборки подшипников качения
Подшипники качения имеют значительные преимущества по сравнению с подшипниками скольжения. Они не только повышают КПД машин но и снижают трудоемкость монтажных работ эксплуатационные расходы и простои оборудования.
Процесс монтажа подшипников качения состоит из подготовки узлов сопряжения внутренних колец с валами и наружных с корпусами регулирования подшипниковых узлов.
При подготовке узла к монтажу проверяют качество посадочных мест на валу и в корпусе исправность подшипников комплектность соединительных и уплотняющих деталей. Посадочные места шейки вала отверстия корпусов упорные заплечики галтели не должны иметь забоин рисок пятен коррозии трещин заусенцев и других дефектов. Чистота поверхностей в зависимости от класса точности подшипников должна быть не ниже VI-IX классов. Особое внимание следует обращать на очистку от металлической стружки и формовочной земли масло подводящих и дренажных отверстий.
Точность обработки посадочных мест существенно влияет на надежность подшипников так как такие тонкостенные детали как внутреннее и наружное кольцо при посадке с натягами легко принимают конфигурацию вала или корпуса. Отклонения от правильной геометрической формы по конусности и овальности (рис. 2а) для вала и корпуса должны удовлетворять условиям
Рисунок 2 – Схемы проверка посадочных мест и деталей сопрягаемых с подшипниками качения 1 – торцовая крышка; 2 – щуп; 3 – угольник
Биение заплечиков S измеряют при вращении вала индикатором который устанавливают у торца заплечника. Для радиальных и радиально-упорных подшипников их можно рассчитать с достаточной точностью по формулам.
Геометрические оси сопрягаемых с подшипниками деталей (торцовые крышки дистанционные втулки и др.) должны быть перпендикулярны к торцовым посадочным поверхностям. Схема проверки торцовой крышки угольником и щупом показана на рис.2 б.
В результате деформаций связанных со старением металла или
недостаточной жесткостью корпуса наружные кольца защемляются по
плоскости разъема. Для устранения этого дефекта в разъемных корпусах
шаберами выполняют развалку (рис.3 а).
Рисунок 3 – Схема развалки корпусов и проверки радиальных зазоров в подшипниках качения
Внешний вид маркировка легкость вращения подшипников радиальные и осевые зазоры должны соответствовать определенным требованиям. Дефекты рабочих поверхностей колец тел качения и сепаратора выявляют при осмотре в рассеянном свете. Подшипники не должны иметь пятен коррозии трещин сколов забоин вмятин я других механических повреждения дефектов сварки клепки и чрезмерного провисания сепаратора.
Радиальные зазоры измеряют индикаторами перемещая одно кольцо относительно другого или щупами 1 (рис.4 б).
Внутренние кольца сопрягают с валами и наружные с корпусами тремя способами: механическим нагревом внутреннего кольца или корпуса охлаждением вала или наружного кольца. При первом способе необходимо обеспечить плавный безударный нажим с помощью монтажной надставки I (рис.5 а) молотка и выколотки (рис.5 б).
Рисунок 4 – Схема механического способа сопряжения подшипников качения с посадочными местами
Чтобы предохранить кольца подшипников а тела качения от повреждений монтажные надставки и выколотки изготовляют из мягкого материала (алюминия меди дерева). Механическое сопряжение применяют только при монтаже подшипников небольших размеров с диаметром отверстия 60 70 мм.
Зазоры измеряют двумя индикаторами (рис.6 а): 1 – радиальный зазор перемещая наружное кольцо относительно внутреннего в вертикальной плоскости; 2 – осевой зазор сдвигая наружное кольцо вдоль оси вала. Значение зазоров можно определить на стенде 2 с помощью щупа 1 (рис.6 б).
Рисунок 5 - Схема измерения зазоров в подшипниках
Осевые усилия воспринимаемые подшипниками качения передаются буртиками корпуса и вала через торцовые элементы наружного и внутреннего колец долговечность узла "подшипник - корпус" зависит от давления на контактных поверхностях. Минимальное давление и максимальная долговечность достигаются при отсутствии зазоров 3 между кольцами и буртиками (рис.9). Такие зазоры контролируют с помощью источника света расположенного за валом а их размеры измеряют щупами.
Рисунок 6 – Схема проверки зазоров между кольцами подшипников и буртиками
Различают подшипники с нерегулируемыми зазорами (шарикоподшипники подшипники с цилиндрическими роликами двухрядные конические роликоподшипники с неразрезанным внутренним кольцом и др.) и подшипники с регулируемыми зазорами (однорядные конические роликоподшипники двухрядные конические роликоподшипники с разрезанным внутренним кольцом).
РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА ПОДШИПНИКОВ:
В узлах металлургических машин передающих значительные осевые усилия или вращающие моменты используют соединения с гарантированным натягом в которых диаметр вала всегда больше диаметра отверстия. Прочность соединения достигается за счет разности диаметров (натяга) без применения дополнительных деталей.
Определим гарантированный натяг в соединении подшипника скольжения с посадкой:
Nmax=es-EI=0.157-005=0.107 мм.
Считаем что деформации деталей происходят в упругой области.
Тепловые посадки – кольца садятся на вал с натягом:
где – деформация при нагреве;
i – максимальный натяг (Nmax=0.107мм).
где α – коэффициент линейного расширения (α=0012 ммм*0С);
d – посадочный диаметр(200мм);
Т – разность температур (Т=Т2-Т1).
Температура нагрева:
где К – коэффициент учитывающий время года и расстояние источника нагрева до места монтажа (в летнее время К=125 15; в зимнее время К=15 175).
Количество необходимой теплоты:
где С – удельная теплоемкость материала кольца подшипника при средней температуре (С=500 Дж(кг*0С));
Т2 Т1 – температура нагрева кольца соответственно достигнутая и начальная.
При нагреве кольцо теряет теплоту в виде излучения в окружающее пространство:
где q - удельные потери мощности;
F – площадь поверхности излучения кольца.
F=·D·B=3.14·0.200·0.1= 00628 м2;
Т.к. площадь поверхности излучения кольца очень мала то потерей тепла в виде излучения можно принебреч .
Суммарное количество энергии необходимое для нагрева кольца:
КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАННЫ ДЛЯ НАГРЕВА ПОДШИПНИКА
Внутренние кольца более крупных подшипников нагревают в минеральном масле или с помощью электроиндукционных установок. Схема нагрева в минеральном масле. Подшипник 1 укладывают на (рис.6) решетчатую перегородку 3 ванны 2 заполненной чистым минеральным маслом которое подогревают паровым или электрическим устройством постоянно контролируя температуру 4. Индукционный нагрев внутренних колец осуществляет специальным устройством (рис.7). Деталь помещают в переменное магнитное поле создаваемое катушками I где ее поверхностный слой нагревается индуцированными вихревыми токами. Время нагрева зависит от подводимой мощности свойств материала кольца и его конфигурации.
Рисунок 7 - Схема установок для нагрева подшипников
Иногда при монтаже подшипников качения возникает необходимость посадки наружных колец в корпус со значительным натягом. Эта операция может быть выполнена нагревом корпуса или охлаждением наружного кольца подшипника. Возможности нагрева больших корпусов ограничены. Поэтому чаще используют второй способ. Кольца подшипников охлаждают в термостатах (рис.8) твердой углекислотой (сухой лед) позволяющей получать температуру до -75 °С
Качество сопряжений подшипников с посадочными местами оценивают по значениям действительных зазоров между телами качения я кольцами а также по степени контакта элементов подшипника с торцовыми поверхностями буртиков вала и корпуса.
Рисунок 8 – Схема термостата для охлаждения подшипников:
– твердая углекислота;
– внутренняя стенка;
РАСЧЕТ СИЛЫ РАСПРЕСОВКИ ПОДШИПНИКОВ
Для распрессовки подшипников примем гидропрессовый способ.
Гидропрессовый способ обеспечивает сохранность контактных поверхностей и не требует мощного прессового оборудования. Монтаж соединений выполняют путем расширения втулки подавая на контактную поверхность масло под высоким давлением.
Определим зависимость между деформациями и давлениями при демонтаже втулки подшипника скольжения соединения если вал и втулка находятся в промежуточном положении. В результате сжатия вала на величину i1 и расширения втулки на величину i2 на контактной поверхности создается давление Р1. Считаем что деформации деталей происходят в упругой области.
Определяем давление масла которое создается на контактной поверхности по формуле:
- коэффициенты пропорциональности;
Е1 = 21105 МПа модуль упругости материала вала;
Е2 – модуль упругости материала втулки Е2 = 2.1105 Нмм2
D1 D2 – диаметр соответственно вала и втулки (200 мм).
Коэффициенты пропорциональности определяем по формулам:
где D0 =200 мм внутренний диаметр вала;
Dн =210 мм наружный диаметр втулки.
- коэффициенты Пуассона
для втулки j2 = 0.3.
imax=es-EI=0.157-005=0.107 мм.
Подставляя все необходимые данные определяем давление масла которое создается на контактной поверхности:
Определяем давление масла необходимое для того чтобы диаметр втулки стал равным диаметру вала:
Втулка должна быть дополнительно расширена на величину 2h для создания между сопрягаемыми деталями масляной прослойки. Данная величина определяется по формуле:
где Нср1 и Нср2 – высота микронеровностей соответственно вала и втулки.
Определяем давление масла необходимое для расширения втулки на определяем по формуле:
Определяем суммарное расчетное давление масла по формуле:
Высокое давление масла может вызвать пластические деформации в сопрягаемых деталях. Определим предельные значения давлений по формулам:
где - значения давлений масла при которых появляются пластические деформации соответственно для вала и втулки.
- предел текучести материала вала и втулки.
При и при возможна распрессовка соединения без пластической деформации сопрягаемых деталей.
Давление масла создают ручными насосами. Расход масла на 100 см2 контактной поверхности составляет 1 г.
При наличии масляной прослойки определяем усилие распрессовки по формуле:
где - коэффициент трения
- суммарное расчетное давление масла.
Расчёт систем смазки
Проектирование систем пластичной смазки
К основным задачам которые решают в период проектирования централизованных систем относится расчет и выбор двухлинейных питателей насосных установки магистральных трубопроводов.
Таблица 2 – Данные для проектирования систем пластичной смазки
Наименование узла трения
смазочного материала
Технические параметры
Подшипник скольжения
Подшипник скольжения.
Методика основанная на результатах статистического исследования реальных узлов трения рекомендует рассчитывать норму расхода пластичной смазки так:
где 11 – минимальная норма расхода смазки для подшипников диаметром d мм при радс;
k1 – коэффициент учитывающий зависимость нормы расхода смазки от диаметра подшипника для подшипника качения
k1 = 1+ (d-100)*10-3=1+(200-100)* 10-3 =11;
k2 – коэффициент учитывающий зависимость нормы расхода смазки от частоты вращения к2=1 т.к. n100обмин;
k3 – коэффициент учитывающий влияние качества трущихся поверхностей на норму расхода смазки (при хорошем качестве т.е. когда суммарная площадь дефектов не превышает 5% контактной поверхности k3 = 1;
k4 – коэффициент зависящий от рабочей температуры подшипника
k5 – коэффициент учета нагрузки т.к. рабочая нагрузка не превышает проектное значение то k5 = 1.
q = 11*11*1*1*1*1=121 см3 м2 ч.
Объем пластичной смазки периодически подаваемой питателем в подшипник качения определяем по формуле:
где Т – продолжительность цикла смазывания T=2ч;
F – площадь контактной поверхности подшипника.
где D – наружный диаметр подшипника;
В – ширина подшипника.
V = 121*012*2 = 2904 см3 ход.
По значению V выбираем питатель с ближайшим большим значением номинальной подачи выбираем питатель 2 – 0500 – 2
где 2 - двухлинейный питатель типа 2;
00 – номинальную подачу равную 5 см3ход;
– количество отводов.
Вид системы смазки выбирают в зависимости от режима работы машин количества узлов трения и характера их расположения.
Расход пластичной смазки (за один цикл работы системы) определяем по формуле:
где Qц – количество двухлинейных питателей данного размера;
Vi – номинальная подача питателей данного размера см3ход.
Число автоматических систем пластичной смазки определяется по формуле:
где Рк – подача принятого насоса
Рн – расчетная подача насоса автоматической системы пластичной смазки для заданной группы машин определяется по формуле:
где - коэффициент учитывающий уменьшение подачи при износе насоса
Тн – время нагнетания смазки Тн = 10 мин.
Так как Nавт 1 то подключаем узлы трения к общецеховой станции смазывания.
В курсовой работе были закреплены теоретические положения лекций изучаемой дисциплины. Была составлена схема геодезического обоснования монтажа механизма; определены монтажные узлы и схемы строповки для них; произведён расчёт силы предварительной затяжки (141810 Н) резьбового соединений для болта М36*160 был выбран прямой метод контроля за силами предварительной затяжки составлена инструкция для слесаря; разработана: технология сборки и разборки подшипников скольжения ; произведён расчёт системы смазки для подшипника скольжения.
Седуш В.Я. Надежность ремонт и монтаж металлургических машин: Учебник. – 3 – изд. перераб. и доп. – К.: УМК ВО 1992. – 368 с.
Смазка металлургического оборудования. Гедык П.К. Калашникова М.И. Изд-во «Металлургия» 1971 376 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.1. – 5 е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1979. – 559с. ил.
Каталог «ГидрУМ» по гидравлическому оборудованию.

Приспособления2.cdw

Штуцер подачи рабочей жидкости
Съёмник гидравлический

Приспособления.cdw

Нагреваемая жидкость (масло)
Нагревательный элемент
Ванная для нагрева подшипников