Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов

Проверочный расчёт вала

Вычерчиваем схему подвенцовой шестерни и назначаем диаметры шеек вала (см.рис. 5.4а): слева - направо:

d1 = 150 мм - под посадку полумуфты;

dп = 170 мм - под посадку подшипников;

dш =190 мм - под посадку подвенцовой шестерни.

Вычерчиваем расчётную схему вала (рис. 7.46). На шестерню действуют взаимно перпендикулярные окружная Ft и радиальная Fv силы. Заменим их действие на вал действием результирующей силы:

Сила Fрез пересекает ось вала в точке "С" под прямым углом. Повернём вал так, чтобы Fрез была направлена вертикально и вычертим расчётную схему (см. рис. 7.4в). На вал действует плоская система сил Fрез, реакции подшипников Ra и Re. Т. к. сила Fрез расположена на одинаковом расстоянии от подшипников А и Б, то их реакции направлены, как показано на схеме, и равны:

Ra = Rb = Fрез/2 = 53 ? 103/2 = 26,5 ? 103 Н = 26,5 КН.

Выбираем для изготовления вала сталь 45 ГОСТ 1050-88, имеющую следующие механические свойства: предел прочности дв = 890 МПа (н/мм2), предел текучести дт = 650 МПа (н/мм2), предел выносливости по нормальным напряжениям д-1 = 380

МПа (н/мм2), предел выносливости по касательным напряжениям

i -1 = 0,58 ? д-1=0,58 ? 380 = 220 МПа (н/мм2),

средняя твердость - 285 НВ, термообработка -улучшение.

Определяем изгибающие моменты в сечения вала:

Миа = Мив = Миб = 0; Мис = Ra ? 0,4 = 26,5 ? 10з ? 0,4 = 10,6 ? 103Н.м.

Строим эпюру изгибающих моментов (рис. 5.4г).

Вращающий момент передаётся от середины ступицы полумуфты, насаженной на крайнюю левую шейку вала (см. рис. 5.4) до середины подвенцовой шестерни по часовой стрелке (если смотреть со стороны полумуфты). Под его действием в сечениях вала на участке ВС возникают крутящие моменты, одинаковые в каждом сечении и равные: Мк = Т - 13446 Н.м. Строим эпюру крутящих моментов (рис. 5.4д). Как видно из эпюр Ми и Мкр, опасным является сечение вала в точке "С" диаметром d=220 мм = 0,22 м. Определяем действующие в нём напряжения:

1) изгиба -

2) кручения -

Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу с амплитудой, равной: да = ди = 10,0 МПа, (н/мм2). Напряжения кручения изменяются по отнулевому циклу с амплитудой, равной: iа = iк/2 = 6,3/2 = 3,15 МПа. В сечении вала "С" - два концентрата напряжения: шпоночный паз с галтелью и посадка с натягом. Согласно примечанию в (2) - С. 15, табл. 02, в расчёт принимаем концентрацию напряжений от посадки шестерни. Определяем для опасного сечения "С" вала коэффициенты, влияющие на концентрацию напряжений:

коэффициент влияния шероховатости поверхности - Kf = 1,2 (2) - С. 15, табл. 03;

коэффициент влияния поверхностного упрочнения (без него) - Kv = 1,0; (2) - С. 15, табл. 04;

отношение эффективных коэффициентов концентрации напряжений

4) коэффициент концентрации для опасного сечения

Определяем пределы выносливости вала в опасном сечении:

Определяем расчётные коэффициенты запаса прочности вала в опасном сечении по нормальным и касательным напряжениям:

Определяем общий расчётный коэффициент запаса прочности вала в сечении "С":

Выносливость вала обеспечивается, т. к. S > [S] = 2,5.

Рис. 5.4. Схемы к расчёту вала

5.6 Подбор и расчёт на прочность шпонок

5.6.1 Подбор и расчёт шпоночного соединения "вал -шестерня"

Исходные данные:

диаметр вала d = dш = 190 мм;

передаваемый шпоночным соединением вращающий момент Т = 13446 Н.м = 13446 ? 103Н.мм;

нагрузка переменная, с временными перегрузками на 20%

По диаметру вала d =190 мм для соединения с ним шестерни принимаем призматическую шпонку со скругленными торцами, имеющую следующие размеры поперечного сечения по ГОСТ 23360-78:

ширина b = 45 мм;

высота h = 25 мм;

глубина паза t1 = 15 мм.

Принимаем для изготовления шпонки сталь 45 ГОСT 1050-88, имеющую допускаемые напряжения на смятие при переменной нагрузке [д]см = 70... 100 Н/мм2; принимаем [<5]см = 80 Н/мм2. (2) - С. 77

Расчётная длина шпонки равна:

Полная длина шпонки равна: ? = ?р +b = 208 + 45 = 253 мм; принимаем по ГОСТ 23360-78 I = 250 мм. Записываем условное обозначение шпонки: 45x25x250 ГОСТ 23360-78. Длину ступицы шестерни принимаем на 10 мм больше длины шпонки:

?ст.ш. = 250+10 = 260мм.

5.6.2 Расчёт шпоночного соединения "вал - полумуфта"

Исходные данные:

диаметр вала d = dп = 150 мм;

передаваемый вращающий момент Т=13446 Н.м;

нагрузка-переменная, с временными перегрузками до 20%.

Принимаем призматическую шпонку с обоими скруглёнными концами, имеющую размеры поперечного сечения по ГОСТ 23360-78:

ширину b = 36 мм;

высоту h = 20 мм;

глубину паза t1= 12 мм.

Материал шпонки - сталь 45 ГОСT 1050-88, допускаемое напряжение на смятие [д]см = 80 H/мм2 (см. п. 7.6.1.).

Расчётная длина шпонки равна:

Т. к. длина шпонки достаточно большая, принимаем две шпонки расчётной длиной ?p1 = ?р/2= 165 мм.

Полная длина каждой шпонки равна: ? = ?р + b= 165+ 36 = 201 мм; принимаем по ГОСТ 23360-78 I = 200 мм. Обозначение шпонки: 36?20?200 ГОСТ 23360-78. Длина шейки вала определится длиной ступицы полумуфты после её подбора.

5.7 Подбор и расчёт подшипников

5.7.1 Подбор и расчёт подшипников подвенцовой шестерни

Исходные данные:

угловая скорость вала щ =щ2 = 3,86 рад/с;

диаметр вала d = dп = 170 мм;

радиальная реакция подшипника Rr = Ra = 26,5 КН, осевая - отсутствует;

нагрузка на подшипник-переменная, с временной перегрузкой на 20%

С учётом условий работы намечаем к установке самоустанавливающийся радиальный сферический двухрядный роликоподшипник № 1634 ГОСТ 5720-75, имеющий следующие данные: d= 170 мм; Д = 360 мм, В = 120 мм, Сдин = 252 КН. Определяем эквивалентную динамическую радиальную нагрузку на подшипник:

Re = (XV? Rr + УRа) ? Кд ? К i ; (2)-С. 330.

где X, У - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок; X = 1;

Ra - осевая нагрузка; Ra = 0.

V - коэффициент, учитывающий зависимость долговечности подшипника от того, какое из колец вращается; V= 1;

Кд - коэффициент безопасности, учитывающий влияние характера нагрузок на долговечность подшипника; Кд = 1,3... 1,8; принимаем Кд = 1,6;

Кi - коэффициент, учитывающий влияние температуры на долговечность подшипника; Кi = 1. (2) - С. 331

Re = X? V?Rr?Kд?Ki =l ? 1 ?26,5 ? 1,6 = 42,4 КН.

Определяем требуемую расчётную динамическую радиальную грузоподъёмность подшипника:

где р - показатель степени; р -10/3; Lh- требуемая долговечность подшипника ; Lh = 4000.. .30000 ; принимаем Lh = 25000.

Долговечность выбранного подшипника обеспечивается, т. к. Счдин = 141,4 КН < Счдин = 252 КН.

5.8 Подбор и расчёт соединительных муфт

5.8.1 Подбор и расчёт муфты, соединяющей ведомый вал редуктора с валом подвенцовой шестерни

Исходные данные:

диаметр вала d= dм =150 мм;

передаваемый вращающий момент Т= Т2 = 13446 Н.м;

условия работы - режим - непрерывный, нагрузки - переменные, с временным возрастанием до 120%.

Учитывая большую величину возрастающего момента и условия работы, принимаем к установке зубчатую муфту. Определяем расчётный вращающий момент для её выбора:

Тр = К?Т; (3)-С. 268;

где К - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации; К = 1,15... 1,2; принимаем К = 1,2; (3)-С. 272, табл. 11.3;

Т= 1,2 ? 13446 = 16135 Н.м = 16,135 КН.м

По диаметру вала d и Тр выбираем зубчатую муфту и записываем её условное обозначение: муфта 23600-150-МЗ-Н ГОСТ 5006-55. Выбранная муфта имеет следующие параметры:

крутящий момент - 23600 Н.м.;

диаметр посадочного отверстия - d= 150 мм;

длина ступицы полумуфты - ? =210 мм;

j4) допустимая частота вращения [n] = 1900 мин1

5.8.2 Подбор и расчёт муфты, соединяющей валы электродвигателя и редуктора

Исходные данные:

диаметр вала d = 75 мм, длина шейки ? = 140 мм;

передаваемый вращающий момент Т=Т1 = 866 Н.м;

условия работы - переменные нагрузки с кратковременным возрастанием до 120%.

Принимаем к установке муфту упругую втулочно-пальцевую (МУВП). Расчётный момент для выбора полумуфты - Tр = К ? T= 1,2 ? 866 = 1040 Н.м. Выбираем муфту и записываем её обозначение: МУВП 2000-75-11.-УЗ ГОСТ 21424-75. Муфта имеет параметры:

номинальный вращающий момент - 2000 Н.м;

диаметр посадочного отверстия - d= 75 мм, длина -? = 140 мм;

посадочное отверстие цилиндрическое;

наружный диаметр - 250 мм, тип I, исполнение 1.

5.9 Правила технической эксплуатации машины и техники безопасности при её обслуживании

5.9.1 Правила технической эксплуатации

Сушильный барабан работает в непрерывном автоматическом режиме. Длительная и безопасная его работа обеспечивается грамотной эксплуатацией при соблюдении ниже изложенных правил. При приёмке и сдаче смены обслуживающий персонал должен осмотреть все его узлы и детали и выявить их техническое состояние. При осмотре необходимо обращать внимание на:

состояние и надёжность узлов крепления электродвигателя, редуктора, корпусов подшипников, венцовой и подвенцовой шестерен, роликоопор;

степень износа и наличие трещин и поломок у зубьев венцовой и подвенцовой шестерён, корпуса барабана, бандажей, роликов;

наличие и качество смазки зубчатой передачи, подшипников и редуктора, отсутствие её подтеканий.

Во время работы сушильного барабана необходимо:

- Следить за равномерностью подачи материала, т. к. неравномерная подача снижает его производительность.

-Следить за тем, чтобы посторонние предметы вместе с материалом не попадали внутрь барабана, т. к. это может привести к аварии.

-По приборам следить за температурой в различных зонах барабана и корректировать её за счёт увеличения или уменьшения подачи горючей смеси в горелки, а также изменением её состава (соотношения воздуха и топлива). Кроме того, на величину температур влияет степень разряжения внутри барабана, от которой зависит скорость движения газов в барабане и их теплоотдача (при уменьшении скорости она увеличивается).

-Периодически, путём взятия контрольных проб и их анализа определять влажность материала на выходе из барабана и при отклонениях её сверх допустимых пределов -- откорректировать изменением подачи топлива, его состава и разряжения внутри барабана.

- Следить за нагревом подшипников роликоопор, подвенцовой шестерни, редуктора. Допускается нагрев до 65°С.

-При появлении стуков и шумов, не характерных нормальной работе сушильного барабана, его необходимо немедленно остановить, выявить и устранить причину. Останавливают сушильный барабан только в аварийных ситуациях и для проведения ремонтов и технических обслуживании. Для этого останавливают питатель, вырабатывают весь имеющийся в барабане материал, прекращают подачу топлива в горелки и, не останавливая электродвигатель привода и дымосос, охлаждают корпус барабана до 40°С, после чего его выключают. Остановка разогретого барабана допускается не более, чем на 15 минут. Более длительная остановка может вызвать прогиб корпуса. Пуск сушильного барабана после ремонта занимает несколько часов, т. к. его корпус предварительно необходимо разогреть на холостом ходу до рабочих. Температур, после чего подачу материала начинают с минимальной и увеличивают до номинальной в соответствии с режимом, устанавливаемым заводом-изготовителем. Перед пуском барабан тщательно осматривается, и все обнаруженные неисправности устраняются.

5.9.2 Правила техники безопасности персонала

Безопасность персонала, обслуживающего сушильный барабан, обеспечивается при выполнении и соблюдении изложенных ниже правил:

- Система управления сушильным агрегатом должна иметь электрическую блокировку, обеспечивающую следующий порядок пуска: дымосос - ленточный разгрузочный конвейер - сушильный барабан - ленточный питатель, а при остановке - обратный порядок отключения. Кроме того, при падении разряжения в топке для сжигания топлива ниже допустимого должна прекращать подачу топлива в горелку. Чистку, мойку барабана производят только при его остановках, используя для этого ломики, металлические щётки, лопаты, скребки, шланги со сжатым воздухом и водой, ветошь, керосин, дизельное топливо.

- Опорные и упорные ролики, венцовая и подвенцовая шестерни должны быть ограждены сплошными металлическими ограждениями (кожухами), а газопроходы

-тепло изолированы для предупреждения возможности ожогов обслуживающего персонала.

- Сушильный барабан для предупреждения Q пуске должен оборудоваться световой и звуковой сигнализацией (мигающими электрическими лампами красного цвета и электрическим звонком), которые должны обеспечивать видимость и слышимость сигналов для всех работающих в сушильном отделении.

- Уплотнения корпуса сушильного барабана и степень разряжения внутри его, а также герметичность загрузочного и разгрузочного устройств должны предотвращать проникновение топочных газов в рабочее помещение. При падении разряжения в пылевой камере сушильного барабана ниже нормы автоматика должна отключать подачу топлива в горелку. Степень загазованности рабочего помещения сушильного отделения должна постоянно контролироваться забором и экспресс-анализом проб воздуха. При загазованности, превышающей санитарные нормы, работа сушильного барабана должна быть запрещена. Пылеулавливающие установки сушильных агрегатов должны обеспечивать очистку газов и воздуха от пыли перед выбросом в атмосферу не ниже санитарных норм.

- Для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током корпуса электрощитов, электродвигателя сушильного барабана должны иметь заземляющие устройства, подсоединённые к цеховому заземляющему контуру.

- К обслуживанию сушильного барабана допускаются лица, прошедшие обучение, стажировку и инструктаж по технике безопасности, сдавшие квалификационный экзамен.

- При осмотре сушильного барабана необходимо оценить техническое состояние и надёжность закрепления всех ограждений и заземляющих устройств. Все обнаруженные неисправности должны устранятся. Работа при неисправных ограждениях и заземлении категорически воспрещается.

- Запрещается смазывать, устранять какие-либо неполадки и производить ремонт при работающем приводе. Для этого необходимо остановить барабан, отключить его электродвигатель с удалением предохранителей, на пусковых устройствах вывешивают плакаты с надписью "Не включать - работают люди!"

- Внутренний осмотр и ремонт корпуса должен осуществляться не менее, чем двумя рабочими, один из которцх выполняет роль страхующего, по наряду-допуску. Для освещения должны /использоваться переносные лампы в закрытом исполнении напряжением не свыше 12 В.

- Во время розжига и эксплуатации сушильного барабана запрещается открывать двери топок, стоять против них, наблюдать за горением топлива без защитных очков с затемнёнными стёклами, находиться под его корпусом во время работы.

5.10 Карта и схема смазки машины

Схема смазки сушильного барабана разрабатывается заводом-изготовителем и представляет упрощённую схему, на которой указывается положение всех его точек смазки. Точки смазки на схеме нумеруются.

Рис. 5.5. Схема смазки сушильного барабана

Карта смазки представляет таблицу, содержащую наименование точек смазки, режимы и способы смазки каждой из них с указанием применяемой смазки.

Таблица 3. Карта смазки сушильного барабана

Наименование точки смазки	Кол-во	Смазочный материал	Способ смазки	Периодичность, мес.
				добавления смазки	Замены смазки
Подшипники Роликов опорных	4	Масло индустриальное И-50А ГОСТ 20799-75	централизованныи под давлением	0,5	6
Подшипники роликов упорных	2	солидол УС-2 ГОСТ 4366-76	Ручная колпачковая	по мере выработки	6
редуктор	1	Масло индустриальное И-50А ГОСТ 20799-75	картерный	1	6
зубчатая муфта	1	солидол УС-2 ГОСТ 4366-76	шприцевание	1	6
венцовая и подвенцовая шестерни	2	Масло автотракторное АК-15 ГОСТ 10541-78	картерный	1	6
Подшипники подвенцовои шестерни	2	Масло индустриальное И-50А ГОСТ 20799-75	централизованныи под давлением	0,5	6

6. Экономическая часть

Экономическая часть дипломного проекта ставит своей целью определение технико-экономического обоснования капитального ремонта сушильного барабана. Для определения технико-экономических показателей капитального ремонта сушильного барабана необходимо рассчитать:

- материальные затраты на капитальный ремонт сушильного барабана;

-заработную плату рабочих;

-смету затрат на капитальный ремонт сушильного барабана.

6.1 Расчет стоимости материальных затрат на капитальный ремонт сушильного барабана

Стоимость материальных затрат определяется исходя из удельных норм расхода материалов на узлы и детали и прейскурантных цен.

Таблица 6.1.Стоимость материальных затрат.

Наименование материалов и комплектующих	Единицы измерения	Удельная норма расхода	Потребность, всего	Цена за Единицу измерения тыс. руб.	Сумма тыс. руб.
Барабан Ст09Г2С	т	1,2	1,2	2500	3000
Бандаж СтЗОГСЛ	т	0,3	0,3	2700	810
Опорный ролик Ст35	т	0,34	1,36	2300	3128
Упорный ролик Ст35	т	0,22	0,22	2300	506
Подвенцовая шестерня Ст40Х	т	0,28	0,28	2450	686
Приводной вал Ст40Х	т	0,07	0,07	2450	171,5
Рама роликоопор СтЗ	т	0,05	0,05	2200	ПО
Ось ролика Ст45	т	0,03	0,12	2400	288
Вал подвенцовой шестерни Ст45	т	0,03	0,03	2400	72
Итого:	т			См	8771,5
Неучтенные материалы-10% от учтенных				СМН	877,2
Всего:				Зм	9648,7
Электродвигатель 55кВт			1	5320	5320
Редуктор Ц2У-400Н	шт		1	7620	7620
Подшипник 1634	шт		2	90	180
Зубчатая муфта	шт		1	68	68
Муфта	шт		1	45	45
Итого:				Ск	13233
Неучтенные комплектующие - 10% от учтенных				Скн	1323,3
Всего:				Зк	14556,3

6.2 Расчет затрат труда на капитальный ремонт сушильного барабана

Расчет затрат труда определяется трудоемкостью капитального ремонта оборудования. Полная нормативная трудоемкость одного капитального ремонта сушильного барабана составляет 800 чел-ч.

6.2.1 Расчет заработной платы рабочих

Заработная плата рабочих определяется исходя из трудоемкости капитального ремонта сушильного барабана и часовой тарифной ставки рабочего IV разряда с нормальными условиями труда.

Таблица 6.2. Заработная плата рабочих.

Группа рабочих	Тарифный разряд	Трудоемкость, час.	Часовая тарифная ставка, руб.	Заработная плата по тарифу (Эйр), тыс. руб
Бригада рабочих по капитальному ремонту машины	IV	800	2460	1968

Доплата к заработной плате по тарифу за выполнение задания - 70% тарифной ставки (Положение о премировании):

Звып = Зтар? 0,7,тыс. руб.

Звып = 1968 ? 0,7 = 1377,6 тыс. руб.

Оплата в ночное время 5% тарифной ставки:

Зноч = Зтар ? 0,05, тыс. руб.

Зноч = 1968 ? 0,05 = 98,4 тыс. руб.

Основной фонд заработной платы составляет:

Зосн = Зтар + Звып + Зноч, ТЫС. руб.

30СН =1968 + 1377,6 + 98,4 = 3444 тыс. руб.

Дополнительная зарплата - 12% от основного фонда заработной платы:

Здоп = Зосн ? 0,12, тыс. руб.

Здоп = 3444 ? 0,12 = 413,28 тыс. руб.

Общий фонд заработной платы составит:

30бщ =3осн + Здоп, ТЫС. руб.

30бщ = 3444 + 413,28 = 3857,28 тыс. руб.

6.2.2 Расчет сметы затрат на капитальный ремонт сушильного барабана

В состав затрат включаются следующие налоги и сборы:

1.отчисления на социальное страхование - 35% от общего фонда заработной платы:

Сотч = 30бщ ? 0,35, тыс. руб.

Сотч = 3857,28 ? 0,35 = 1350 тыс. руб.

2. чрезвычайный налог - 3% от общего фонда заработной платы:

Нч = 30бщ? 0,03, тыс. руб.

Нч = 3857,28 ? 0,03 = 115,72 тыс. руб.

3. отчисления в фонд занятости - 1 % от общего фонда заработной платы:

Нф = 30бщ ? 0,01, тыс. руб.

Нф = 3857,28 ? 0,01 = 38,57 тыс. руб.

Общепроизводственные расходы (120-150% от основной заработной платы):

Пр = Зосн ? (1,2-1,5),тыс. руб.

Пр = 3444 ? 1,2 = 4132,8 тыс. руб.

Общехозяйственные расходы (150-230 % от основной заработной платы):

Ор = Зосн ? (1,5-2,3), тыс. руб.

Ор = 3444 ? 1,5 = 5166 тыс. руб.

Смета затрат на капитальный ремонт сушильного барабана составляется по следующей форме:

Таблица 6.3. Смета затрат

Статьи затрат	Обозначения	Сумма тыс. руб.
1. Материалы	Зм	9648,7
2. Комплектующие	Зк	14556,3
3. Основная заработная плата	ЗOCH	3444
4. Дополнительная заработная плата	Здоп	413,28
5.Отчисление на социальное страхование	Сотч	1350
6. Чрезвычайный налог	Нч	115,72
7. Отчисления в фонд занятости	Нф	38,57
8. Общепроизводственные расходы	Пр	4132,8
9.Общехозяйственные расходы	Ор	5166
ИТОГО:	Сн	38865,37

Вывод

Считаю, что капитальный ремонт сушильного барабана, выполненный силами ремонтно-механического цеха предприятия, целесообразен, так как покупка, стоимость нового сушильного барабана обойдется предприятию в , 70664 тыс.руб.

Проведя капитальный ремонт сушильного барабана собственными силами предприятие экономит 31798,6344 тыс.руб.

Литература

1. Лоскутов Ю.А и др. Механическое оборудование предприятий по производству вяжущих строительных материалов. - М.: "Машиностроение", 1986.

2. Ильевич А.П. Машины и оборудование для заводов по производству керамики и огнеупоров. М. Высшая школа, 1979.

3. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машины . М. Машиностроение, 1987.

4.Куклин Н.Т., Куклина Г.С. Детали машин. М. Высшая школа, 1987.

5.Банит Ф.Г. и др. Эксплуатация, ремонт и монтаж оборудования промышленности строительных материалов. М. Стройиздат, 1971.

6.Дроздов Н.Е. Эксплуатация, ремонт и испытание оборудования строительных материалов, изделий и конструкций. М. Высшая школа, 1979.

7.Махнович А. Т., Боханько Г.И. Охрана труда и противопожарная защита на предприятиях промышленности строительных материалов. М. Стройиздат, 1978.

8.Самойлов М.В. и др. Основы энергосбережения. Мн. БГЭУ, 2002.

9.Сапожников М.Я., Дроздов Н.Е. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. Стройиздат, 1970.

10.Соколовский Л.В. Энергосбережение в строительстве. Мн. НП ООО "Стринко", 2000.

Страницы: 1, 2, 3, 4