Розрахунок преса

Курсова робота:

Розрахунок преса

Визначення продуктивності преса

Необхідна продуктивність преса, П в тисячах штук за годину (3 - 10), яку необхідно перевести в об'ємну Q, знаходимо виходячи з продуктивності основного прес.

Продуктивність основного пресу знаходимо по формулі:

Q===0,003366

3,33м/c;

Початкові дані для розрахунку продуктивності основного пресу:

розміри виробу, м:

а b h = 0,250 0,120 0,075;

порожнистість виробу %:

док = (0 - 35 %);

характеристика сировинної керамічної шихти: док = (0.92 - 0.95) - коефіцієнт зменшення розмірів при сушці і випаленні, приймаємо док = 0,93; W=(16 - 24)% - вогкість шихти; q = 1,6 МПа - тиск в пресовій головці; f = (0,24 - 0,4) - коефіцієнт тертя глини об поверхню шнека під тиском q. Док =(0,9 - 0,95) - коефіцієнт, що враховує втрати від браку, відходи при різання бруса і інші;

Звідси, Q преcа-гранулятора буде більше Q основного пресу виходячи з того, що шнековий прес встановлений в технологічній лінії перед головним пресом і повинен давати велику продуктивність, маючи бункер накопичувач.

Знаходимо продуктивність преса:

Q= Q=0,003660,00444,322 м/c;

де, S, b - крок і товщина лопаті останньої секцій шнека, м:

S= (0,550,7) =0,24;

b= (0,022) =0,02;

Рис 2.1. Графік для вибору орієнтовного діаметра шнека по об'ємній продуктивності.

D=0,43 м, приймаємо по об'ємній продуктивності з рис.2.1.

n= (20 - 30) - частота обертання валу, приймаємо 25 об/хв. ;

док=0,3 - коефіцієнт, який враховує всі умови зменшення середньо-осьової швидкості руху потоку глини крізь перетин останньої секції.

Розміри шнека визначають по діаметру його кінцевої лопаті D виразом,м:

d= (0,355))=0,44=0,17;

D=D+ (0,05 - 0,1) =0,43+0,1=0,55;

де, D- діаметр шнека на відмітки його завантаження рихлою глиною із змішувача.

Глибина каналу шнека:

H===0,14 м;

Кути підйому гвинтової лінії:

==0,03 м;

==0,07 м;

S=0,655=0,655=0,37 м;

де, S- довжина зон розриву в гвинтовій лінії, необхідних для установки стрижнів провертання.

Вибір і розрахунок потужності приводу преса. Вибір двигуна

Потужність N що втрачається шнеком на створення в глині тиску, достатнього для подолання опору формувальних органів, і втрат потужності на тертя лопатей об глину в зоні максимального тиску N; транспортування глини в зону N, роботу нагнітальних лопатей або валяння N:

N= N+N+N+N;

Знаходимо потужність необхідну на подолання опору формувальних органів:

N= ==6,88 кВт;

де, q - тиск в пресовій головці; Q - продуктивність преса;

Складова потужності, пов'язана з тертям кінцевих лопатей об глину в зоні максимального тиску:

N===32,9 кВт;

де, R, r - радіус шнека і радіус маточини шнека, - кутова швидкість шнека

R=D/2=0.43/2=0.225 м;

r=d/2=0.17/2=0.085 м;

===2,62 зс;

Втрати потужності N на транспортування глини до зони тиску, куди входять і втрати на попереднє зменшення, а також N на роботу пристроїв нагнітання глини в шнек порівняно з першими двома складовими, звичайно не перевищують 20% від суми і можуть розраховуватися спрощений при розрахунку сумарної потужності.

Звідси

N=к=1,22+(6,88+32,9)=52,5 кВт;

де, док=(1,155) - коефіцієнт N, що враховуєN і N, приймаємо док=1,2;

док =(1,055) - коефіцієнт враховує втрату потужності на тертя в підшипниках і т.д.

Умова втрат на потужність основним шнеком складає, N=(100) кВт. на 1000 шт. цеглини.

Звідси знаходимо реальну втрату потужності основним шнеком і порівнюємо з умовою норми втрат:

N===10,5 кВт/тис., умова виконується.

В нашому випадку при виборі приводу ми зупиняємо його на індивідуальному приводі. Такий привід широко використовується, може мати в собі серійний редуктор загального використовування, або редуктора спеціально створені для конкретного пресу.

Остаточну сумарну потужність двигуна знаходимо по формулі:

N== =61,7 кВт;

де, док=(1,0551,1) - коефіцієнт запасу потужності двигуна, приймаємо док=1.05;

=(0,8550,95) - коефіцієнт корисної дії приводу, приймаємо =0,85;

Вибираємо двигун тип 4А280S6У3 з такими показниками:

N=75 кВт; N=1000 об/хв; =104 зс; ДОК=1,9; ДОК=1,2;

Ескіз двигуна тип 4А280S6У3 приведений на рис 2.2.

Вибір редуктора

При виборі і проектуванні редуктора необхідно знати передавальне число. Знаходимо передавальне число редуктора по формулі:

U===28,8;

де ===104 зс;

- кутова швидкість двигуна;

=2,62 зс, кутова швидкість шнека;

U=1,4 - заздалегідь прийняте передавальне число клинопасової передачі;

Знаходимо момент кручення на валу шнека і на тихохідному валу редуктора, з яким він зв'язаний зубчатою муфтою:

М===24,3 Кн;

U===21;

де, U- фактичне передавальне число;

Вибираємо редуктор Ц2Н-500, у якого передавальне число U=31,5, що більше 21, М=45,2, що більше 25 Кн..;

Допустиме консольне навантаження:

на швидкохідному валу -12,5 Кн;

на тихохідному валу - 80 Кн;

маса -2100 кг;

Ескіз редуктора тип Ц2Н-500 приведений на рис 2.3.

Розрахунок шнекового валу

Розраховуємо той, що крутить момент на валу шнека по формулі:

М= ==28,6 кН;

Де - кутова швидкість шнека, зс.

===2,62 зс.

По моменту, що крутить, вибираю редуктор Ц2У-500:

М=45,2 кН28,6 кН.

Складаємо схему дії сил.

Мал. 2.4. Схема дії сил.

Р=0,1Р=2155=21,5 кН;

Р=gS=g=1,66=215 кН;

де, S - площа перетину шнека.

S=;

l==150 М;

Р==12,2;

М1,84;

де - приймаємо такий, щоб швидкість валу і шнека були однаковими.

V м/с;

Звідси:

зс.

Визначаємо і знаходимо опорні реакції.

М=0;

М=- Р l+ Рl-Rl=0;

R=1,86 кН.

М=0;

М==- Р l+R-P=0;

R=10,73 кН;

Побудуємо епюру згинаючих моментів.

Рис 2.5. Епюра згинаючих моментів.

М=-R 0<хх<1,5 м.

М=-R=-1,866

М=- R;

М=-1,8663,31 кН.

G==15 МПа;

G==16 МПа;

==78 МПа;

==42 МПа.

З розрахунків видно, що напруга під валом більш ніж під колесом, тому далі розглядати тільки перетин під шнеком.

Для валу під шнеком:

ДОК==11;

Для сталі

45 G=360 МПа =180 МПа.

ДОК==2,3;

Знаходимо сумарний коефіцієнт запасу:

ДОК===2.1.

Визначаємо діаметр валу по формулі:

D=129 М;

Приймаємо d=130 М під шнеком d=160 М

Перетин R і перетини по середині шнека, де діє кручення 28,6 кН.

F;

F;

G;

G=11 МПа;

W0,11;

W0,22;

W М;

W М

Вибір підшипників для пресу

Враховуючи той факт, що шнековий вал сприймає значне навантаження осьове навантаження, яке передаватиметься підшипникам, тому на валу доцільна, встановити роликові радіально-наполегливі підшипники.

Заздалегідь вибираємо тип підшипника 7332 ГОСТ 27365-87.

Проведемо перевірку даного підшипника на статистичну вантажопідйомність. З розрахунку реакцій в опорах видно, що опора А більш навантажена, тому подальший розрахунок ведемо по ній.

Визначаю еквівалентне навантаження самого навантаженого підшипника:

RЕ=(ХV*R_r+Y_R)к_Б*к_т=(1*1*10730)*1*1=10730 Н.

Розрахункова динамічна вантажопідйомність підшипника знаходимо по формулі:

Сr= RЕ_Е= 107300=33,2 кН;

По умові

СR СR=33,22130 кН.

де - кутова швидкість валу =2,62 с-1;

RЕ - еквівалентне навантаження підшипника;

СR - табличне значення вантажопідйомності;

L - термін служби підшипника.

Умова виконується значить підшипник вибраний вірно. Для опори б приймаю такий же підшипник.

Вибір муфти преса

Для з'єднання валу редуктора і шнекового валу преса необхідно підібрати муфту.

Для цих цілей вибираємо зубчату муфту ГОСТ 5006-55.

Перевіряємо муфту по розрахунковому моменту, що крутить:

Мк=К1*К2*Мкр_.=1*1,3*28,6=37,18 кН;

За умови МКmax_x2Мк робота муфти буде безвідмовною і довготривалою.

МКmax=70 кН ГОСТ 5006-55 для компенсуючих муфт.

2Мк=2*37,18=74,5 кН

Умова міцності виконується, значить, вибір муфти виконується вірно.

Вибір і розрахунок з'єднань шпон преса

Для з'єднання валів і передачі моменту від валу редуктора до шнекового валу, що крутить, преса застосовуємо з'єднання шпон з призматичною шпонкою.

Залежно від діаметрів валів і моменту, що крутить, вибираю призматичну шпонку перетином:

ввhhl= 255144150

ГОСТ 13360-78. Сталь 45.

Основним критерієм працездатності з'єднань шпон є міцність з'єднань на той, що зім'яв.

Проводимо перевірку вибраної шпонки на зріз:

_ср=[_ср]=60.90 Мпа;

_ср==10 МПАА[_ср]=60.90 Мпа.

де, Мкр_. - що крутить момент, Н;

d - дираметр валу, мм;

Аср - площа зрізу шпонки, мм².

Аср= ввh= 255150=3750 мм².

Перевіряємо з'єднання шпони на той, що зім'яв по формулі:

Gсм=[ Gсм]=100.150 Мпа;

Gсм ==48 МПАА[ Gсм]=100.150 Мпа.

Де, Мкр_. - що крутить момент, Н;

d - діаметр валу, мм;

Аср - площа зім'яло шпонки, мм².

Аср= (h-t) lш=(14-9) 150=750 мм

Де, t - глибина паза, М

Перевірка з'єднання шпони виконана. Умови перевірки виконуються повністю. Приймаємо дану шпонку.

Розрахунок клинопасової передачі преса

Тип ременя вибираємо з таблиці ременів, залежно від потужності і частоти обертання двигуна.

Початкові дані для вибору ременя:

N =75 кВт, N= 10000 ;

Вибираємо тип ременя «Г» з такими показниками:

а=32 М; а=27 М; h=19 мм;

Ремінь з розмірами по перетину, мм

Приймаємо розрахунковий діаметр малого шківа - D= 355 М;

Визначаємо швидкість ременя:

V = . R= 102 0.178= 188;

де, R= = = 0,178 м ; = = 102 зс;

Діаметр великого шківа для клинопасової передачі:

D=D . U = 355 . 1,4 = 496 М;

Знаходимо міжосьову відстань:

а =1,38 (355+496) = 1175 мм;

Визначаємо кути обхвату ременем шківів:

= 1800- 57 = 1800- 755= 1733;

Знаходимо довжину ременя:

l=2a+++=22++=3690

приймаємо розрахункову довжину ременя l=3750 М з таблиці тому 2.

Уточнюємо міжосьову відстань:

а===1204,9 М;

Визначаємо кількість ременів: з таблиці вибираємо значення необхідні для підстановки у формулу:

Z===6,66 од;

N- визначаємо з таблиці;

док0,98 - визначаємо з таблиці коефіцієнт кута об'єкту;

док0,86 - визначаємо з таблиці коефіцієнт змінності

Розрахунок і вибір основних розмірів робочих органів змішувача

Приймаємо розрахунковий діаметр змішувача D=600 М=0,6 м.

Середня ширина лопатки:

b= (0.355) R=0,44=0,12 м;

де, R - радіус змішувача. R===0,3 м;

Висота лопатки:

h= (0.55) R=0,5 =0,15 м;

Кут нахилу площі лопаток по напряму руху глини, змінний у діапазоні:

= 100;

Крок установки лопаток:

S= (0.44) R=0,44=0,12 м;

Висота по осі валу до краю корита:

h= (1.22) R=1,22 =0,36 м;

Ширина корита:

B=2R+0,02=22+0,02=0,62 м;

Довжина корита змішувача:

L= (66) R=88= 2,4 м;

Загальна висота корита:

H= (2.255) R=2,255=0,675 м;

Крок шнека шнекової головки:

S= (0.55) D=0,55=0,3 м;

Товщина лопатки шнека:

b= (0,022) м, приймаємо b=0,02 м;

Довжина шнека:

L= (11) S=1,55=0,45 м;

Мал. 2.7. Схема для визначення розмірів змішувача.

Визначення продуктивності змішувача преса

Базовою формулою для розрахунку продуктивності змішувача є вже існуюча формула використовується для розрахунку продуктивності пресів:

Q=F=0,188=0,00486 М/с Q=0,0043 М/с ;

де, док=(0,655) - коефіцієнт розпушування, приймаємо док=0,7

V - середньоосьова швидкість просування глини в кориті;

F- площа перетину глини в кориті;

Площу перетину глини в кориті визначаємо по формулі:

F= ==0,18 М/з;

де, D=0,33=0,33=0,18 м;

Z=1, кількість валів в змішувачі;

=(0,66) - коефіцієнт заповнення;

Середньо осьова швидкість просування матеріалу уздовж корита:

V===0,045 м/с ;

де, S- змінний крок умов гвинтової лінії

S==3,144=0,5 м;

N- частота обертання валу

N= (200) об/хв, приймаємо N=30 об/хв;

док - коефіцієнт перервності умовної гвинтової лінії

док===0,30;

док - коефіцієнт, який враховує всі показники зменшення середньо осьової швидкості руху потоку глини

док= (0,44), приймаємо док=0,6;

Z- кількість лопаток на кроці S,

Z===5 шт;

Розрахунок потужності двигуна і його вибір

Потужність складається з потужності змішувача і шнекової головки.

N=N+N=7,1+19,44=26,54 кВт;

Аналогічно знаходимо потужність змішувача:

N=кк=1,155=7,1 кВт;

Де док= (1,155) - коефіцієнт обліку складових потужності;

N - потужність, яка витратила на різання всіма лопатками ZZ,

N=== =6,25 кВт;

Де Z - кількість лопаток лопатевих валів

Z===19 шт;

R - внутрішній радіус лопатки, R=R- hh=0,15 м;

док= (0.11) МПа, коефіцієнт різання;

Знаходимо потужність шнекової частини, вона складається з N і N:

N=N+N=2,64+33=35,64 кВт;

N===2,64 кВт;

Де Q- тиск в шнековій головці, МПа.

Q - продуктивність змішувача, мм/з;

N===33 кВт;

де - кутова швидкість шнека змішувача

===3,1 зс;

Вибираємо двигун тип 4А200L4У3 з такими показниками:

N=37 кВт;

N=1500 об/хв;

=157 зс;

ДОК=2.2;

Ескіз двигуна тип 4А280S6У3 приведений на наступному листі.



Вибір редуктора

При виборі і проектуванні редуктора необхідне передавальне число. Знаходимо передавальне число редуктора по формулі:

U===15,3;

де ===157 зс;

- кутова швидкість двигуна;

=3,1 зс, кутова швидкість шнека;

U=3,3 - заздалегідь прийняте передавальне число клинопасової передачі;

Знаходимо момент кручення на валу шнека і на тихохідному валу редуктора, з яким він зв'язаний зубчатою муфтою:

М===14 КН;

U===4;

Де U- фактичне передавальне число;

Вибираємо редуктор Ц2У-400, у якого передавальне число U=16, що більше 15,3;

Допустиме консольне навантаження:

на швидкохідному валу -710 кгс;

на тихохідному валу -3150 кгс;

Що допустимий крутить момент на тихоходному валу, при n=1500 об/хв.1590;

міжосьова відстань:

тихоходної ступені -400;

швидкохідної -250;

маса -2100 кг;

Ескіз редуктора тип Ц2У-400 приведений на наступному листі.