Размещено на http://www.allbest.ru/

8

Модернизация сортоправильной машины стана 350



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ПОСТОНОВКА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ

2 РАЗРАБОТКА ПРИВОДА НИЖНЕГО ВАЛА

2.1 Разработка привода сортоправильной машины

2.2 Энергокинематический расчет привода

2.3 Ориентировочный расчет и конструирование приводного вала

2.4 Проверочный расчет приводного вала

2.5 Проверка подшипников

2.6 Ориентировочный расчет и конструирование промежуточного вала

2.7 Выбор муфт

3 РАЗРАБОТКА ГИДРОПРИВОДА ВЕРТИКАЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВЕРХНЕГО ВАЛА

3.1 Техническая характеристика базового оборудования

3.2 Составление принципиальной схемы гидропривода

3.3 Расчет расходов жидкости и выбор насосной установки

3.4 Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

3.4.1 Выбор гидроаппаратуры

3.5 Определение потерь давления в гидроаппаратах

3.5.1 Потери давления в трубопроводах

3.5.2 Местные потери давления

3.6 Проверка насосной установки

4 РАЗРАБОТКА ПРИВОДА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СОРТОПРАВИЛЬНОЙ МАШИНЫ

4.1 Технические характеристики машины

4.2 Обоснование выбора конструкции

4.3 Описание конструкции

4.4 Расчет привода механизма передвижения

4.5 Расчет шпоночного соединения

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЖНЕГО ВАЛА

5.1 Описание конструкции и назначение детали

5.2 Технологический контроль чертежа детали

5.3 Анализ технологичности конструкции детали

5.4 Выбор способа изготовления заготовки

5.4.1 Заготовка из проката

5.4.2 Заготовка поковка

5.4.3 Выбор заготовки

5.5 Расчет припусков на обработку

5.6 Выбор плана обработки детали

5.7 Выбор оборудования и типовых универсальных приспособлений

5.9 Выбор типа и формы организации производства

5.10 Выбор режимов резания

5.11 Техническое нормирование операций

5.12 Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

гидравлический привод вал сортоправильная машина



ВВЕДЕНИЕ

ПАО «Северсталь» входит в число двадцати крупнейших сталелитейных компаний мира. Конкуренция и борьба за лидерство в отрасли является жестокой реальностью сегодняшних дней. С каждым годом ситуация на рынке металла становится все более сложной, и чтобы сохранить лидерство на ПАО «Северсталь» предпринимаются ряд мер, которые способствуют удержанию и упрочению позиций лидера, получению большей прибыли, обеспечению наилучших возможностей для высокоэффективного труда. Только тот, кто сегодня сумеет выполнить требования клиентов, дать лучшее качество, обеспечить разумный уровень издержек, сможет нормально развиваться и быть конкурентоспособным.

Прокатное производство является завершающим звеном металлургического цикла. В современных прокатных цехах технологические операции осуществляются по поточному и непрерывному циклу, позволяющим широко применять комплексную механизацию и автоматизацию.

Правка металла - одна из основных отделочных операций в прокатном производстве, значительно улучшающая качество проката по прямолинейности, геометрии поперечного сечения и в ряде случаев по состоянию поверхности.

Актуальность всестороннего решения задач качественной правки металла на металлургических предприятиях отражает все возрастающие требования к рациональному расходованию металла и затрат труда в металлопотребляющих отраслях промышленности, а также степень обеспечения высокой надежности и долговечности всевозможных изделий механизмов и машин.



1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ

В процессе производства в настоящее время штанги сортового проката искривляются под действием различных факторов.

Во многом зависит эффективное в потребляющих отраслях народного хозяйства использование металла от степени его прямолинейности, оговоренной техническими условиями и стандартами действующими в РФ на прокатную продукцию.

На металлургических заводах в связи с этим нужна организация участков по правке металла.

Современное машиностроение (авиационное, автомобильное, сельскохозяйственное, тракторное и другое) требует поставок возрастающих объемов проката, который подвергался сплошной обточке на абразивных или резцовых станках.

Возможно осуществить указанные операции только на прокате строго прямолинейном, так как иначе получится съем металла неравномерный на сторону по периметру, возможны участки поверхности не обточенные, а, потому, брак по чистоте поверхности, точности размеров поперечного сечения, неполному снятию обезуглероженного слоя и пр.

Потребность в металле с наименьшими величинами продольных, концевых и местных искривлений вынуждают предприятия, которые производят металлоконструкции и различные машины создавать участки специально для правки проката.

Наблюдается большая отсортировка в брак металла (0,5 - 1,5%) в организациях отраслей промышленности, которые являются металлопотребляющими, где нет правильного оборудования и идет поставка проката с высокими показателями по кривизне.

Для оценки качества проката критерий по прямолинейности - это в состоянии поставки нормы искривлений штанг, которые устанавливаются стандартами и техническими условиями, действующими в РФ.

Основными показателями качества прокатной продукции по прямолинейности штанг являются общая кривизна штанг, местная продольная кривизна, скрученность полосы вокруг продольной оси, концевая кривизна.

Осуществляется процесс правки проката за счет того, что происходит пластическая деформация металла.

Позволяет сохранить желаемую форму проката (по сечению и прямолинейности) после правки наличие остаточной пластической деформации.

Следовательно, большое значение для эффективного выполнения правки имеет правильный учет свойств металла, дающий представление о поведении материалов при пластических и упругих и деформациях.

Процесс правки изгибом - когда стержень с кривизной (с прогибом)и остаточной относительной деформацией, в обратную сторону перегибают с прогибом, который соответствует относительной упругой отдаче. При окончании нагрузки стержень прямолинеен.

То есть, необходимо для правки искривленного изделия найти величину относительной упругой деформации полосы.

Может быть построена диаграмма нагрузки образца при изгибе если известны материал и сечение выпрямленной полосы, эта диаграмма показывает зависимость величины относительной деформации металла от изгибающего момента.

Данный случай характеризует правку однократным изгибом и случается при правке на прессах.

На практике также широко используют правку многократным изгибом.

Осуществляется такой процесс правки на роликовых правильных машинах.

Существуют два способа такой правки многократным изгибом: с остаточным искривлением прямолинейных участков полосы и без остаточных искривлений.

Ролики в первом случае настраивают так, что участки прямолинейные изгибаются лишь в области упругих деформаций.

При этом оси верхних и нижних роликов должны быть параллельных друг другу и лежать в горизонтальных плоскостях.

Во втором случае образуется остаточная кривизна,то есть, участки полосы прямолинейные деформируются пластически.

Анализируя процесс видно, что правка с искривлениями остаточными прямолинейных участков дает на и более полное сокращение двузначной кривизны стержня.

Нетрудно убедиться путем анализа, что правка тремя роликами невозможна, так как она не сможет устранить двузначную кривизну.

На пятироликовых машинах получается низкое качество правки, так как три перегиба полосы, когда обеспечивают правку двузначных искривлений, не дают нужных условий для выпрямления тех участков полосы, которые были прямолинейными.

Потому, как правило, на практике используются роликоправильные машины, у которых число роликов больше пяти.

На многороликовых правильных машинах правка происходит следующим образом:

-вначале устраняется (на первых роликах) максимальная кривизна обоих знаков;

-в дальнейшем выправляется наибольшая остаточная кривизна, которая возникает в результате изгиба прямолинейного участка предыдущим роликом.

Величина прогибов с каждым последующим роликом уменьшается.

Правка искривленных стержней растяжением осуществляется так, что прилагается к ним сила растяжения, которая достаточна по своей величине, чтобы в крайних волокнах напряжения вызвать текучести соответствующие пределу.

При этом стержень практически выправляется, так как пластическая деформация будет распространяться по всему сечению.

Осуществляют правку растяжением при помощи специальных растяжных машин.

Как уже было сказано, на металлургических комбинатах, осуществляется правка прокатной продукции способом изгиба на роликоправильных машинах и на правильных прессах.

Металл можно подвергать правке как в горячем, так ив холодном состоянии.

Минус холодной правки-это возникновение остаточных напряженийв металле, а горячей правки - в возможности в процессе охлаждения повторного искривления.

На практике более всего распространена правка металла в холодном состоянии.

Целью проекта является модернизация сортоправильной машины стана 350, предназначенной для правки сортового проката (швеллер, уголок равнобокий и неравнобокий) в холодном состоянии сталей низколегированных и углеродистых, поступающего со стана 350.

Задачи проекта:

-спроектировать и рассчитать привод нижнего вала сортоправильной машины;

-разработать гидравлический привод перемещения верхнего вала;

-модернизировать привод перемещения сортоправильной машины;

-разработать технологический процесс изготовления нижнего вала;

-разработать режущий инструмент для механической обработки нижнего вала;

-дать технико-экономическое обоснование для модернизации сортоправильной машины с расчетом экономической эффективности проекта;

-провести анализ при работе сортоправильной машины опасных и вредных производственных факторов, проанализировать меры по обеспечению здоровых и безопасных условий труда, произвести расчет заземляющего устройства данного агрегата, изучить меры по охране окружающей среды.



2 РАЗРАБОТКА ПРИВОДА НИЖНЕГО ВАЛА

Участок охлаждения и правки сортового проката располагается в становом пролете стана 350 сортопрокатного цеха.

В состав участка входят рольганг за станом, стрелка, дисковые пилы отбора проб, приемные рольганги холодильника, клапанная система холодильника, холодильник, перекладывающее устройство, отводящие рольганги.

Сортовой прокат после прокатки в чистовой группе клетей поступает на рольганг за станом.

В середине данного рольганга расположена головка фотореле, при транспортировке проката световой луч прерывается и подается сигнал на управляющую аппаратуру.

После рольганга за станом прокат с помощью стрелки поступает на приемные рольганги правого или левого холодильника.

В исходном положении стрелка направляет сортовой прокат на левый холодильник.

При срабатывании фотореле стрелка с помощью пневмоцилиндра сдвигается и направляет прокат на правый холодильник.

При повторном срабатывании фотореле, стрелка с помощью пневмоцилиндра сдвигается в исходное положение.

Предусмотрено также ручное управление стрелкой, для задачи определенного количества штук или всего проката на ту или иную сторону холодильника.

При транспортировке проката по приемному рольгангу прерывается световой луч следующего фотореле, и прокат с помощью клапанной системы сбрасывается на рихтовочные желоба.

В зависимости от сортамента прокатываемого металла автоматическая система настроена таким образом, чтобы сбрасываемый на рихтовочные желоба прокат, остановившись после скольжения по ним, оказался расположен симметрично относительно середины холодильника.

Предусмотрено также отключение автоматической системы и управление сбросом вручную.

Это необходимо для обеспечения сброса заднего конца штуки в районе дисковых пил, для возможности взятия проб прокатываемого металла.

Взятие проб проката осуществляет вальцовщик чистовой группы клетей.

В зависимости от полученных результатов осмотра пробы вальцовщик дает команду, по селектору на главный пост управления, на изменение тех или иных параметров процесса прокатки.

С рихтовочных желобов прокат, с помощью шагающей реечной системы, перемещается на противоположную сторону холодильника.

Автоматическая система настроена таким образом, что в зависимости от сортамента проката реечная система срабатывает с одинарным, полуторным или двойным интервалами, либо без него.

Например, при правке на сортоправильных машинах в два ручья, прокат снимается с рихтовочных желобов следующим образом: первые две штуки без интервала затем идет двойной интервал, далее процесс повторяется.

При прокатке круглых мелких и средних профилей прокат снимается с рихтовочных желобов без интервала.

В данном случае интервал появляется только после того, как с рихтовочных желобов переложен определенный пакет проката.

Предусмотрено отключение автоматической системы и переход на ручное управление.

Ручное управление необходимо для задания большего интервала между разными плавками охлаждаемого проката.

В процессе перемещения проката по холодильнику, с помощью шагающей реечной системы, он охлаждается.

Скорость охлаждения зависит от прокатываемого профиля, скорости перемещения по холодильнику, погодных условий и так далее.

С холодильника на отводящие рольганги прокат перекладывается с помощью перекладывающего устройства.

При прокатке круглых профилей или арматуры перекладывающее устройство работает в ручном режиме, так как необходимо набирать пакеты сортового проката различного объема, в зависимости от прокатываемого профиля и загруженности отводящих рольгангов.

При прокатке других профилей перекладывающее устройство работает в автоматическом режиме.

Команда на срабатывание перекладывающего устройства поступает от общей автоматической системы участка охлаждения и правки сортового проката, которая следит за своевременным срабатыванием того или иного механизма и отсутствием ложных срабатываний.

За правильной технологией работы механизмов холодильника следит оператор с поста управления, он же осуществляет ручной режим работы клапанной и реечной систем холодильника, и перекладывающего устройства.

При прокатке круглых профилей или арматуры, а также различных спецпрофилей которые не подвергаются правке на роликовых сортоправильных машинах, пакеты сортового проката транспортируются по отводящему рольгангу сразу на рольганг за сортоправильной машиной. В данном случае роликовые сортоправильные машины находятся в нерабочем положении, а их место занимают секции рольганга.

Команда на перемещение проката по отводящему рольгангу поступает от оператора с поста управления сортоправильной машиной.

При прокатке профилей подвергающихся правке, роликовые сортоправильные машины занимают рабочее положение.

Оператор с поста управления подает команду на включение главного привода сортоправильной машины и задает одну или две штуки (штанги) в нее, в зависимости от того в один или два ручья ведется правка, с помощью отводящего рольганга и задающего стола.

За правильной настройкой калибров сортоправильной машины следит оператор.

Выпрямленный прокат поступает на рольганг за сортоправильной машиной и с помощью канатного транспортера собирается в пакеты и перемещается на рольганг перед ножницами холодной резки.

Далее сортовой прокат поступает на участок резки и уборки готовой продукции.

Сортоправильные машины снабжены предохранительной автоматикой, при отключении или выходе из строя вентилятора охлаждения электродвигателя главного привода сортоправильной машины, через несколько секунд он отключается.

При повторной попытке включения главного привода подается звуковой сигнал неисправности и на пульте оператора поста управления сортоправильной машиной загорается сигнальная лампа.

До устранения неисправности привод не включится.

Назначение машины сортоправительной передвижной 9Ч500 - правка сортового проката в холодном состоянии низколегированных иуглеродистых сталей, поступающего со стана 350.

Эту машину устанавливают в линии стана350 после холодильника на участке отделки прокатной продукции.

Основное положение машины - рабочее.

Второе положение - не рабочее. Машина с помощью механизма передвижения перемещается в направлении, которое перпендикулярно линии транспортировки проката.

Машина состоит из следующих узлов:

-привод;

-рабочая клеть;

-регулируемая проводка;

-рольганг;

-направляющие ролики;

-разводка трубопроводов густой смазки;

-механизм передвижения.

Фиксацию рабочего и нерабочего положений машины производят при помощи тормоза привода механизма передвижения и двух ручных клещевых захватов, установленных со стороны рольганга машины.

Только при одновременном включении двух двигателей привода правильных роликов возможна работа машины.

Операторосуществляет управление работой с пульта управления.

2.1 Разработка привода сортоправильной машины

Разработаем привод девяти валковой сортоправильной машины для правки сортового проката со следующими исходными данными:

-выправляемый сортамент: уголок 75Ч75Ч9 ГОСТ 8509-72;

-момент сопротивления сечения профиля W = 9,0 см³;

-коэффициент профиля k = 1,5;

-скорость правки V = 2…10 м/сек;

-средний диаметр ролика D = 460 мм;

-предел текучести материала у_т? 40 кг/мм².

Срок службы механизма в часах определяется по формуле (1):

L_h = 365L_r· t_c· L_c, ч,(1)

гдеt_c - продолжительность смены, ч;

L_r - срок службы привода, лет;

L_c - число смен.

L_h = 365· 4· 8· 3 = 35040 ч.

С учетом времени на профилактику и ремонты 20%: L_h = 29784 ч.



Кинематическая схема привода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1-Кинематическая схема привода: 1 - электродвигатель; 2 - муфта;3 - редуктор; 4 - муфта; 5 - упорный подшипник центрирующего устройства;6 - подшипник качения; 7 - правильный ролик; I, II, III, IV, V - валы привода

2.2 Энергокинематический расчет привода

Общим КПД привода является произведение частных КПД определяется по формуле (2):

_общ = ₁⁶·₂ · ₃⁴,(2)

где₁-КПД муфты, ₁ = 0,98;

₂ - КПД комбинированного редуктора;

₃ - КПД пары подшипников качения, ₃ = 0,995.

Исходя из того, что привод является специфичным, в нем используется специализированный комбинированный редуктор. Большинство серийно выпускаемых таких редукторов имеет КПД равный ₂ = 0,77…0,82.

_общ = 0,98¹⁰· 0,79· 0,995⁴ = 0,63.



Максимальный изгибающий момент при пластическом изгибе определяется по формуле (3):

М_s= W· у_т· k· n, Н· м,(3)

где W - момент сопротивления сечения профиля, W = 9,0 см³;

у_т - предел текучести материала, у_т=40· 10² кг/см²;

k - коэффициент профиля k=1,5;

n - количество ручьев правки, n=2.

М_s= 9· 40· 10²· 1,5· 2 = 108000 кг· см = 10584 Н· м.

Максимальный изгибающий момент при упругом изгибеопределяется по формуле (4):

М_w= W· у_т· n, Н· м,(4)

М_w= 9· 40· 10²· 2 = 72000 кг· см = 7056 Н· м

Схема прокатки представлена на рисунке 2.

Рисунок 2-Схема прокатки где P1-P9-усилия давления роликов, Н, t-межцентровое расстояние роликов (t = 0,5 м).

Определяем давление на роликах.

Р₁ = (2· М_s)/ t, Н;

Р₁ = (2· 10584)/ 0,5 = 4336 Н;

Р₂ = (6· М_s)/ t, Н;

Р₂ = (6· 10584)/ 0,5 = 127 008 Н;

Р₃ = Р_max= (2· (3· М_s+ M_w))/ t = (2· (3· 10584 + 7056))/ 0,5 = 155 232 Н;

Р₄ = Р_max= (2· (М_s+ 3· M_w))/ t = (2· (10584+3· 7056))/ 0,5 = 124 362 Н;

Р₅ = Р₆ = Р₇ = (8· М_w)/ t = (8· 7056)/ 0,5 = 112 896 Н;

Р₈ = (6· М_w)/ t= (6· 7056)/ 0,5 = 84 672 Н;

Р₉ = (2· М_w)/ t = (2· 7056)/ 0,5 = 28 224 Н.

Крутящий момент, затрачиваемый на вращение правильных роликов 9-ти валковой правильной машиныопределяется по формуле (5):

М_кр= 4М? + М? + М??, Н· м,(5)

Где М? - момент, затрачиваемый на деформацию проката, Н· м;

М?? - момент, затрачиваемый на трение в подшипниках валов правильных роликов, Н· м,

М? - момент, затрачиваемый на прокат о ролики, Н· м.

Момент, затрачиваемый на деформацию прокатапо формуле (6):

М? = М?_п+ М?_у, Н· м,(6)

Где М?_у - момент, затрачиваемый на упругую деформацию проката, Н· м,

М?_п - момент, затрачиваемый на пластическую деформацию проката, Н· м.

Момент, затрачиваемый на пластическую деформацию проката определяется по формуле (7):

М?_п= (М_s· D)/ (2· с_пл), Н· м,(7)

гдеD - средний диаметр ролика D = 0,46 м.

Высота выправляемого профиля h = 75 мм.

с_пл= (Е · h)/ (5· у_т) = (2,1· 10⁴· 75· cos 45⁰)/ (5· 40) = 5568 мм = 5,6 м;

М?_п= (10584· 0,46)/ (2· 5,6) = 435,1 Н· м.

Момент, затрачиваемый на упругую деформацию проката определяется по формуле (8):

М?_у = (М_w· D)/ (2· с_упр), Н· м,(8)

гдес_упр- радиус кривизны нейтральной оси при упругом изгибе.

с_упр= (Е· h)/ (2· у_т) = (2,1· 10⁴· 75· cos 45⁰)/ (2· 40) = 13,9 м;

М?_у= (7056· 0,46)/ (2· 13,9) = 116,6 Н· м;

М? = 435,1 + 116,6 = 551,7 Н· м.

Момент, затрачиваемый на трение выправляемого проката о ролики определяется по формуле (9):

М? = Р_i· m, Н· м,(9)

гдеР_i- давление на i-тый ролик выправляемого проката, Н;

m - приведенное плечо трения, m = 0,12· 10^-2 м;



М?₁ = 4336· 0,12· 10^-2 = 50,96 Н· м;

М?₂ = 127008· 0,12· 10^-2 = 152,9 Н· м;

М?₃ = 155232· 0,12· 10^-2 = 186,2 Н· м;

М?₄ = 124362· 0,12· 10^-2 = 152,8 Н· м;

М?₅ = М?₆ = М?₇ = 112 896· 0,12· 10^-2 = 135,24 Н· м;

М?₈ = 84672· 0,12· 10^-2 = 101,9 Н· м;

М?₉ = 28224· 0,12· 10^-2 = 34,3 Н· м;

М? = 50,96 + 152,6 + 186,2 + 152,8 + 135,24 + 101,9 + 34,3 = 814 Н· м.

Момент, затрачиваемый на трение в подшипниках определяется по формуле(10):

М?? = Р_i(d/2), Н· м(10)

Где d - диаметр подшипника, м;

- коэффициент трения в подшипниковых опорах.

Для предварительного расчета принимаем подшипники роликовые с диаметром d = 220 мм. Коэффициент трения в подшипниковых опорах с роликовыми подшипниками = 0,005.

М??₁ = 4336· 0,005· 0,22/ 2 = 2,4 Н· м;

М??₂ = 127 008· 0,005· 0,22/2=69,9 Н· м;

М??₃ = 155 232· 0,005· 0,22/2=85,4 Н· м;

М??₄ = 124 362· 0,005· 0,22/2=68,4 Н· м;

М??₅ = М?₆= М?₇ =112896· 0,005· 0,22/2=62,1 Н· м;

М??₈ = 84672· 0,005· 0,22/2=46,6 Н· м;

М??₉ = 28224· 0,005· 0,22/2=15,5 Н· м;

М?? = 2,4 + 69,9 + 85,4 + 68,4 + 62,1 + 46,6 + 15,5 = 350,2 Н· м.



Крутящий момент, затрачиваемый на вращение всех правильных роликов:

М_кр= 4· 551,7 + 814 + 350,2 = 3371 Н· м = 3,37 кН· м.

Требуемая частота вращения правильного роликаопределяется по формуле (11):

n = 60· 1000V/(D), об/мин,(11)

гдеV - максимальная требуемая скорость вращения правильного ролика,

V = 10,5 м/ссогласно задания.

n = 60· 1000· 10/ (3,14· 460) = 415,2 об/мин.

Угловая скорость правильного роликаопределяется по формуле (12):

= n/ 30, с^-1,(12)

= 3,14· 415,2/30 = 43,5 с^-1.

Требуемая мощность приводаопределяется по формуле (13):

N = Т, кВт,(13)

Где Т - вращающий момент, затрачиваемый на вращение правильных роликов,

Т = М_кр= 3,37 кН· м.

N = 3,37· 43,5 = 146,6 кВт.



Исходя из требуемой мощности привода, определяем мощность электродвигателя определяется по формуле (14):

N_эд = N/ _общ, кВт,(14)

N_эд = 146,6/ 0,63 = 232,7 кВт.

Исходя из расчетных данных, выбираем 2 электродвигателя постоянного тока типа 6П:

Электродвигатель 6ПФМ280S:

· мощность - 125 кВт;

· частота вращения номинальная/ максимальная - 1500/ 2400 об/мин;

· напряжение постоянного тока - 220 В.

В связи со спецификой оборудования, редуктор выбираем из существующих специализированных для металлургического производства по максимальному передаваемому крутящему моменту и количеству требуемых выходных валов.

Требуемая скорость приводных валов сортоправльной машины регулируется путем изменения частоты вращения вала электродвигателя постоянного тока.

Требуемый суммарный передаваемый крутящий момент: 3,37 кН· м. Требуемое количество выходных валов: 4.

Из существующих редукторов выбираем KR 46016 В₁-R_е240Ч8,6-1 - это комбинированный редуктор; универсальный одноступенчатый специального назначения с суммарным передаваемым моментом 4,5 кН· м:

· количество входных валов - 2;

· количество выходных валов - 4;

· передаточное число - 4,062;

· межцентровое расстояние выходных валов - 500 мм;

· габариты: длина - 2410 мм;ширина - 790 мм; высота - 1325 мм;

· внешняя среда - не агрессивная и не взрывоопасная;

· температура внешней среды - от минус 40⁰ С до плюс 70⁰ С.

2.3 Ориентировочный расчет и конструирование приводного вала

Максимальный пиковый крутящий момент на приводной вал, исходя из расчетных данных, может возникнуть при первом проходе проката через первый приводной вал. Нагрузка на 1-й приводной вал в этом случае складываетсяпо формуле(15):

М_кр = М? + М?_1-3 + М??_1-3, Н· м,(15)

М_кр =551,7 + (50,96 + 152,3 + 186,2) + (2,4 + 69,9 + 85,4) = 1098,86 Н· м.

Принимаем для учета рывков с коэффициентом запаса k = 1,5:

М_кр = 1,5· 1098,86 = 1648,29 Н· м.

Определяем основные геометрические размеры и конструкции вала.

Материал приводного вала - сталь 40ХН ГОСТ4543-74, твердость не менее 240 НВ, у_в= 820 МПа, у_т= 650 МПа, у_-1 = 360 МПа.

Для компенсации приближенности этого метода расчета допускаемое напряжение на кручение применяем заниженнымопределяется по формуле(16): [ф]_кр = 20 H/ мм²;

d_min? ³v (M_кр•10³ /0,2•[ф_кр]), мм,(16)

d_min? ³v (1648,29•10³/0,2•20) = 74,41 мм.

Согласно стандартных выходных концов валов, принимаем диаметр выходного конца вала под полумуфту d₁ = 75 мм.

Длина выходного конца вала под полумуфту:



l₁ = (1…1,5) d₁ = 1,5 · 75 = 112,5 мм.

Принимаемсогласностандартных линейных размеровl₁ = 110 мм.

Далее следует ступень под центрирующий механизм. Диаметры и длину ступеней принимаем по существующему центрирующему механизму, так как диаметры ступеней подходят под наши условия:

l₂ = 275 мм, d₂ = 90 мм,

l₃ = 325 мм, d₃ = 110 мм.

Для фиксации подшипникового узла центрирующего механизма предусматриваем резьбу М1002 под фиксирующие гайки.

Далее следует ступень под подшипник с уплотнением d₄.

Предварительно выбираем подшипник радиальный, сферический, двухрядный легкой серии № 3534 ГОСТ 5721-75; грузоподъемность статическая -С₀ = 850 кН, грузоподъемность динамическая-С = 690 кН.

Параметры подшипника: D = 310 мм, d = 170 мм, В = 86 мм.

Длину ступени l₄ определяем по компоновочному чертежу.

Диаметр промежуточной ступени между подшипниковыми опорами принимаем d₅ = 200 мм.

Длину ступени l₅ определяем по компоновочному чертежу.

Следующая ступень под подшипники и уплотнение d₆.

Предварительно выбираем для ступени два подшипника радиальных, сферических, двухрядных, по ширине - особо широкие 3003744 ГОСТ 5721-75, грузоподъемность статическая

С₀ = 1 379 000 кН, динамическая грузоподъемность С = 1 370 000 кН.

Параметры подшипника:

D = 370 мм,

d = 220 мм,

В = 120 мм.

Длину ступени l₆ определяем по компоновочному чертежу.

Для фиксации подшипников предусматриваем резьбу М2103 под фиксирующие гайки.

Далее следует упорная ступень под правильный ролик. Принимаем диаметр d₇ = 250 мм.

Длину ступени l₇ определяем по компоновочному чертежу.

Диаметр и длину ступени под правильный ролик принимаем по существующему валу: l₈ = 315 мм, d₈ = 210 мм.

Диаметр и длину ступени для крепления правильного ролика принимаем по существующему валу: l₉ = 205 мм, d₉ = 170 мм.

Эскизная компоновка вала представлена на рисунке 3.

Рисунок 3-Эскизная компоновка вала

Выбор шпонок.

Шпонка для посадки полумуфты на вал.

Основным условием является расчет на смятиеопределяется по формуле(17):

_см = 2Т · 10³/ (dl_pt) [ _см], H/мм²,(17)

Где Т - крутящий момент на валу, Нм;

d - диаметр вала, мм;

l_p= l - b - рабочая длина шпонки, мм;

[ _см] - допускаемое напряжение смятия, [ _см] = 110 H/мм².

Исходя из диаметра выходного конца вала под полумуфту d = 75 мм выбираем стандартную шпонку: 201290 ГОСТ23360-78.

l_p= 90 - 20 = 70 мм.

_см = 2 · 1648,29 · 10³/(75 · 70 · 12) = 52,32 110 H/мм².

Шпонка по прочности пригодна.

2.4 Проверочный расчет приводного вала

На вал действуют следующие силы:

· P - консольная сила от деформации металла.

· Q - продольная сила от деформации металла.

· F_m - сила от муфты.

Консольная сила от деформации металла согласно расчетов максимальная на первом приводном валу и равна P = 155 232 Н.

Продольную силу от деформации металла принимаем согласно рекомендации: Q = 0,5P = 0,5 · 155 232 = 77 616 Н.

Консольная сила от муфтыопределяется по формуле(18):

F_m = 250 v(T) ,H,(18)

Крутящий момент на приводном валу

Т = М_кр = 1648,29 Н · м.

Fm = 250v(1648,29)= 10150 Н



Реакции опор.

Горизонтальная плоскость:

?М_А(F_i) = 0 -X_B · 1,0 + F_m · 1,75 = 0;

X_B = F_m· 1,75/ 1,0,

X_B = 10150 · 1,75/ 1,0 = 17762,1 Н;

?М_B(F_i) = 0 X_A · 1,0 + F_m · 0,75 = 0;

X_A = -F_m· 0,75/ 1,0,

X_A = -10150 · 0,75 / 1,0 = -7612,3 Н.

Вертикальная плоскость:

?М_А(F_i) = 0 -P · 0,375 + Q · d/2 - Y_B · 1,0 = 0;

Y_B = (-P · 0,375 + Q · d/2)/ 1,0,

Y_B = (-155232 · 0,375+77616 · 0,460/2) / 1,0 = -40360,3 Н;

?М_B(F_i) = 0 -P · 1,375 + Q · d/ 2 + Y_A · 1,0 = 0;

Y_A = (P · 1,375 - Q · d/2)/ 1,0,

Y_A = (155232 · 1,375 - 77616 · 0,460/2)/ 1,0 = 195 592,3 Н.

Изгибающие моменты.

Горизонтальная плоскость:

М₁ = 0 Н · м;

М₂ = 0 Н · м;

М₃ = X_A · 1,0, Н · м,

М₃ = -7612,3 · 1,0 = -7612,3 Н · м;

М₄ = X_A · 1,75 + X_B · 0,75, Н · м,

М₄ = -7612,3 · 1,75 + 17762,1 · 0,75 = 0 Н · м.



Вертикальная плоскость:

М₁ = Q · d/2, Н · м,

М₁ = 77616 · 0,46/2 = 17851,7 Н · м;

М₂ = -P · 0,375 + Q · d/2, Н · м;

М₂ = -155232 · 0,375 + 77616 · 0,46/2 = -40360,3 Н · м;

М₃ = -P · 1,375 + Q · d/2 + Y_A · 1,0, Н · м;

М₃ = -155232 · 1,375 + 77616 · 0,46/2 + 195592,3 · 1,0= 0 Н · м;

М₄ = -P · 2,125 + Q · d/2 + Y_A · 1,75 +Y_B · 0,75, Н · м;

М₄ = -155232 · 2,125 + 77616 · 0,46/2 + 195592,3 · 1,75 + (-40360,3) · 0,75 = = 0 Н · м

Суммарные изгибающие моменты найдем по формуле(19):

У M_иv М_r² + M_в², Н · м,(19)

гдеМ_г- изгибающий момент в горизонтальной плоскости, Н · м;

М_В - КПД комбинированного редуктора, Н · м.

=17851,7 Н · м;

= 40360,3 Н · м;

= 34926,8 Н · м;

= 7612,3 Н · м;

= 0 Н·м.

Крутящие моменты на одном валу всегда численно равны:



M_к = Т = 1648,29 Н · м.

Расчетная схема представлена на рисунке 4.

Рисунок 4-Расчетная схема

Проверка опасного сечения.

Определим в двух опасных сечениях вала запас прочности и сравним с допустимымопределяется по формуле (20):

S ? [S] = 1,3…1,5,(20)

Опасное сечение находиться в районе подшипника, точка А, согласно. Опасное сечение А-А. В опасном диаметр d = 220 мм.

М_ИХ = 34926,8 Н · м;

М_кр = Т = 1648,29 Н · м.



Примем, что в опасных сечениях нормальное напряжение изменяется по симметричному циклу.

Нормальные напряжения в опасном сеченииопределяется по формуле (21), (22):

у_а= у_и= (М · 10³)/ W_н, МПа,(21)

гдеW_н - осевой момент сопротивления сечения, мм³

М - суммарный момент в сечениях, Н · м.

W_н = (р · d³)/ 32, мм³,(22)

Где d - диаметр вала, в рассматриваемом сечении, d = 220 мм.

W_н = (3,14 · 220³)/ 32 = 1045364,1 мм³,

у_а= (34926,8 · 10³)/ 1045364,1 = 33,1 МПа.

Коэффициент концентрации нормальных напряженийопределяется по формуле (23):

(k₆)₀ = k₆/ k_d + k_F - 1,(23)

Где k₆ -коэффициент концентрации напряженийэффективный;

k_d - коэффициент влияния размеров поперечного сечения;

k_F - коэффициент шероховатости.

Коэффициенты концентрации k₆=2,1; k_d=0,71; k_F=1,3.

(k₆)₀ = 2,1/ 0,71 + 1,3 -1 = 3,26.



Предел выносливости по нормальным напряжениямопределяется по формуле (24):

(у_-1)₀ = у_-1/ (k₆)₀, МПа,(24)

Где у_-1 - предел выносливости при симметричном цикле изгиба,у_-1 = 360 МПа;

(у_-1)₀ = 360/ 3,26 = 110,51 МПа.

Коэффициент запаса по касательным напряжениямопределяется по формуле (25):

S_у= (у_-1)0/ у_а, МПа,(25)

S_у= 110,51/ 33,1 = 3,31.

Касательные напряжения в опасном сеченииопределяется по формуле (26):

ф_а= ф_к/ 2 = М_кр/ (2 · W_рн), МПа,(26)

где W_рн - полярный момент сопротивления, мм³;

М_кр - крутящий момент, Н · м.

Полярный момент инерции сопротивления сечения валаопределяется по формуле (27):

W_рн= (р · d³)/ 16, мм³,(27)

Где d - диаметр вала, в рассматриваемом сечении, d = 220 мм.



W_рн= (3,14 · 220³)/ 16 = 2090728,15 мм³;

ф_а= (1648,29 · 10³)/ (2 · 2090728,15) = 0,39 МПа.

Коэффициент концентрации нормальных напряжений определяется по формуле (28):

(k_ф)₀ = k_ф / k_d + k_F -1,(28)

Где k_ф - эффективный коэффициент концентрации напряжений.

Коэффициенты концентрации k_ф = 1,7; k_d= 0,71; k_F= 1,3.

(k_ф)₀ = 1,7/ 0,71 + 1,3 -1 = 2,69.

Предел выносливости по касательным напряжениям определяется по формуле (29):

(ф_-1)₀ = ф_-1/(k_ф)₀, МПа,(29)

гдеф_-1 - предел выносливости при симметричном цикле.

ф_-1 = 0,58у_-1 = 0,58 · 360 = 208,8 МПа;

(ф_-1)₀ = 208,8/ 2,69 = 77,5 МПа.

Определяем коэффициент запаса по касательным напряжениям определяется по формуле (30):

S_ф= (ф_-1)₀/ф_а,(30)

S_ф= 77,5/ 0,49 = 196,59.



2.5 Проверка подшипников

На приводном вале осевую нагрузку воспринимают упорные подшипники центрирующего устройства, поэтому подшипники вала проверяем по радиальной нагрузке.

Предварительно выбраны подшипники.

Для опоры в точке А: два подшипника радиальных, сферических, двухрядных, по ширине-особо широкие 3003744 ГОСТ 5721-75, грузоподъемность статическая С₀ = 1379 кН, грузоподъемность динамическая С = 1370 кН.

Параметр подшипника:

D=370 мм,

d= 220 мм,

В= 120 мм.

Для опоры в точке В: подшипник радиальный, сферический, двухрядный легкой серии № 3534 ГОСТ 5721-75; грузоподъемность статическая С₀ = 690 кН, грузоподъемность динамическая С = 850 кН.

Параметры подшипника:

D = 310 мм,

d = 170 мм,

В = 86 мм.

Так как осевой нагрузкой на подшипник можно пренебречь, эквивалентная нагрузкаопределяется по формуле (31):

R_Е = V · R · k_б · k_t, Н,(31)

гдеV - коэффициент вращения, V=1 [16].

R_ЕА = 1 · 195740 · 1,2 · 1 = 234888 Н;



R_ЕВ = 1 · 44095,9 · 1,2 · 1 = 52915,1 Н.

Определяем расчетную динамическую грузоподъемность и проверяем условие пригодности по формуле (32):

C_rp = R_Е · (60 · n · L_h/ 10⁶)^1/3 C_r, Н,(32)

Где n - частота вращения вала, об/мин;

L_h - срок службы привода, L_h = 29784 ч.

C_rpА = 234888 · (60 · 415 · 29784/10⁶) = 2340105 < 2 · 1370000 = 2740000 Н,

C_rpВ = 52915,1 · (60 · 415 · 29784/10⁶) = 527173 < 690000 Н.

Условие пригодности C_rpC_r подшипников в обоих опорах выполняется.

Определяем базовую долговечность подшипника по формуле (33):

L_10h = 10⁶ · 60n (C_r/ R_Е)³L_h, ч, (33)

L_10hА = 10⁶ · 60 · 415(2740000/ 234888)³ = 47811,1 > 29784 ч;

L_10hВ = 10⁶ · 60 · 415(690000/ 52915,1)³ = 124847,6 > 29784 ч.

Условие пригодности L_10hL_h подшипников в обоих опорах выполняется.

Проверка упорных подшипников центрирующего устройства.

В существующем центрирующем устройстве приводного вала для восприятия радиальной нагрузки от деформируемого металла используются два упорных подшипника № 8426 ГОСТ 5874-75, статическая грузоподъемность С₀ = 1600 кН, динамическая грузоподъемность С = 520 кН. Проверим их на пригодность в новых условиях.

Параметры подшипника:

d = 130 мм, D =270 мм, В = 110 мм.

Осевая эквивалентная нагрузкаопределяется по формуле (34):

R_Е = Q · k_б · k_t, Н,(34)

Где k_б - коэффициент безопасности, k_б = 1,2;

k_t - температурный коэффициент, k_t = 1.

Осевое усилие Q = 0,5P = 77616 Н.

R_Е = 77616 · 1,2 · 1 = 93139,2 Н.

Определяем расчетную динамическую грузоподъемность и проверяем условие пригодности:

C_rp = 93139,2 · (60 · 415 · 29784/10⁶)^1/3= 927 910,7 < 2 · 520000 =10400000 Н.

Условие пригодности C_rpC_r подшипников в обеих опорах выполняется.

Определяем базовую долговечность подшипника:

L_10h = 10⁶ · 60 · 415(10400000/ 93139,2)³ = 41933,8 > 29784 ч.

Условие пригодности L_10hL_h подшипников выполняется.

Подшипники нажимного устройства заменять не требуется.

2.6 Ориентировочный расчет и конструирование промежуточного вала

Промежуточные валы соединяют выходные валы редуктора с приводными валами сортоправильной машины. Наибольший крутящий момент на валу такой же, как и у приводного вала: М_кр = 1648,29 Н · м.

Принимаем материал приводного вала сталь 40ХН ГОСТ 4543-74, твердость не ниже 240 НВ, у_в= 820 МПа, у_т= 650 МПа, у_-1 = 360 МПа.

d_min=³v (1648,29•10³ /0,2•20) = 74,41 мм,



Согласно стандартных выходных концов валов, принимаем диаметр выходного конца вала под полумуфту d₁ = 75 мм.

Длина выходного конца вала под полумуфту:

l₁ = (1…1,5) d₁ = 1.5 · 75 = 112,5 мм.

Принимаем согласно стандартных линейных размеровl₁ = 110 мм.

Диаметр упорной ступени принимаем равным d2 = 90 мм. Длину l₂ определяем при окончательной сборке механизма.

2.7 Выбор муфт

Быстроходные муфты

Муфту выбираем по максимальному крутящему моменту на быстроходном валу и диаметрам быстроходных валов электродвигателей и редуктора d_р = d_эд = 90 мм.

Требуемый передаваемый крутящий момент муфтойопределяется по формуле (35):

Т_м = К_р · Т, Н · м,(35)

Где К_Р - коэффициент, зависящий от характера нагрузки, К_Р = 1,5;

Т - крутящий момент передаваемый муфтой, Н · м.

Номинальная угловая скорость вала электродвигателя при номинальной частоте вращения n = 1500 об/мин:

= 3,14 · 1500/30 = 157,1 с^-1.

Передаваемый крутящий момент при мощности электродвигателя определим по формуле (36):



N = 125 кВт:

Т = N/, Н · м,(36)

Т = 125000/ 157,1 = 795,7 Н · м;

Т_м = 1,5 · 795,7 = 1193,55 Н · м.

Выбираем муфту зубчатую с учетом диаметров валов: муфта

1-4000-80-1У2 ГОСТ Р 50895-96.

Тихоходные муфты.

Диаметр выходного конца вала редуктора и приводного вала d = 75 мм.

Максимальный крутящий момент Т = 1648,29 Н · м.

Т_м = 1,5 · 1648,29 = 2472,4 Н · м.

Выбираем муфту зубчатую: муфта 1-2500-75-1У2 ГОСТ Р 50895-96.



3 РАЗРАБОТКА ГИДРОПРИВОДА ВЕРТИКАЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВЕРХНЕГО ВАЛА

3.1 Техническая характеристика базового оборудования

В дипломном проекте проектируется гидравлический привод опускания и подъема верхнего вала сортоправильной машины.

Требуемые характеристики гидропривода:

Усилие, развиваемое гидроцилиндром Fn = 160 кН.

Ход поршня L₁ = 0,2 Н.

Время опускания t = 8 сек.

3.2 Составление принципиальной схемы гидропривода

Составление принципиальной схемы гидропривода начинаем от гидродвигателя.

Находим на схеме ГД (ГЦ1), а затем на его рабочих гидролиниях устанавливаем регулирующие и направляющие аппараты в соответствии со способами регулирования скорости и управлением торможением.

Последним этапом является изображение гидросхемы насосной установки, размещение фильтров, переливного или предохранительного клапана.

Схема насосной установки окончательно определяется после выбора ее модели.

Обратный клапан КО1 служит для предохранения насоса от обратного тока жидкости.

Для предохранения системы от перегрузки служит предохранительный клапан КП1.

Гидрораспределитель Р1 служит для изменения движения поршня.

Выбираем распределитель реверсивный для обеспечения разгрузки насоса в положении «стоп» с соединением напорного канала к сливу в нейтральном положении.

Схема движения рабочей жидкости при прямом ходе (ПХ) гидроцилиндра представлена на рисунке 5:

Рисунок 5-Схема движения рабочей жидкости при прямом ходе

Схема движения рабочей жидкости при обратном ходе (ОХ) гидроцилиндра представлена на рисунке 6:

Рисунок 6-Схема движения рабочей жидкости при обратном ходе

Схема движения рабочей жидкости в нейтральном положении представлена на рисунке 7:

Рисунок7-Схема движения рабочей жидкости в нейтральном положении



Принципиальная схема составлена на рисунке 8.

Рисунок 8-Схема гидравлическая принципиальная

3.3 Расчет расходов жидкости и выбор насосной установки

При соединении источника гидравлической энергии с поршневой полостью гидроцилиндра средняя скорость перемещения штока споршнем для обеспечения времени перемещения t равноопределяем по формуле (37):

V = L₁/ t, м/с,(37)



V = 0,2/ 8= 0,025 м/с.

Рассчитываем расход жидкости Q₁, необходимый для подачи в поршневую полость по формуле (38):

Q₁ = V· р· D²/ 4, м³/с, (38)

Q₁ = 0,025· 3,14 · 0,016²/ 4 = 0,0005 м³/с = 30л/мин.

Находим расход жидкости Q₂, который необходимо подавать в штоковую полостьопределяется по формуле (39):

Q₂= V· р· (D² - d²)/ 4, м³/с,(39)

V = 0,025 · 3,14 · (0,16²· 0,08²)/ 4 = 0,00038 м³/с = 22,6 л/мин.

Исходя из расчетных, по справочнику, данных выбираем серийно выпускаемый пластинчатый нерегулируемый насос типа НПл 25/16, у которого:

· Рабочий объем 25 см³.

· Давление на выходе из насоса: номинальное 16 МПа, предельное 17 МПа.

· Номинальная подача 33 л/мин (0,00055 м³/с).

· Частота вращения 1500 об/мин.

· Мощность насоса 10,8 кВт.

· КПД насоса: объемный 0,88; полный 0,8.

Для насоса выбираем насосную установку:

2С250 - В1.16.33.11-114 УХЛ4 ТУ2-053-1781-86

2 - исполнение по высоте гидрошкафа, 1600 мм.

С - тип насосной установки.

250 - вместимость бака, л.

В1 - однопоточный насосный агрегат типа НПл.

16 - номинальное давление насоса 16 МПа.

33 - подача насоса, л/мин.

11 - мощность двигателя, кВт.

1 - условный проход защитной аппаратуры 10 мм.

1 - тип предохранительного клапана.

4 - номинальное давление настройки, 16 МПа.

3.4 Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

3.4.1 Выбор гидроаппаратуры

Выбираем гидроаппаратуру, зная ориентировочные величины расходыи давлений[19].Согласно задания, используем аппаратуру стыкового монтажа.

Гидрораспределитель ВЕ10.64.В220 УХЛ4 по ГОСТ 24679-81:

· гидрораспределитель золотниковый - В;

· рабочее давление P = 32 МПа;

· электрическое управление- Е;

· номер схемы в соответствии с табл. - 64;

· диаметр условного прохода, мм - 10мм;

· напряжение -220В;

· переменный ток - В;

· потери давления ДP = 0,4 МПа;

· климатическое исполнение - УХЛ4;

· утечки ДQ = 0,2 л/мин.

· номинальный расход Q = 32 л/мин;

Гидроклапан обратный КОМ-10/3Р УХЛ4 ТУ2-053-1829-87:

· номинальный расход Q = 63 л/мин;

· рабочее давление P = 32 МПа;

· условный проход Dу = 10 мм;

· давления срабатывания ДP₀ = 0,15 МПа;

· потери давления ДP = 0,25МПа;

Предохранительный клапан МКПВ-10/3М УХЛ4 ТУ2-053-1758-85:

· потери давления ДP = 0,25 МПа;

· номинальный расход Q = 63 л/мин;

· условный проход Dу = 10 мм;

Дроссель ДКМ-10/3А УХЛ4 ТУ2-053-1799-86:

· потери давления ДP = 0,25МПа;

· рабочее давление P = 32 МПа;

· номинальный расход Q = 63 л/мин;

· условный проход Dу = 10 мм;

Фильтр напорный типа 1ФГМ32-40М ТУ2-053-1778-86:

· условный проход Dу = 12 мм;

· рабочее давление P = 32 МПа;

· потери давления ДP = 0,08 МПа;

· номинальный расход Q = 40 л/мин;

3.5 Определение потерь давления в гидроаппаратах

Потери давления в аппаратах находятся по формуле (40):

Д Р_гд=Д Р₀+А· Q_max+В· Q²_max, МПа,(40)

гдеД Р₀ - перепад давления открывания или настройки, МПа;

А,В - коэффициенты экспериментальной зависимости потерьдавленияаппаратах от расхода жидкости через него;

Q_max - максимальный расход жидкости через аппарат, м³/с.

Коэффициенты аппроксимации экспериментальной зависимости потерь давления найдем по формулам (41), (42):

А=(ДР_ном- Д Р₀)/(2 Q_ном), МПа· с/м³,(41)

В=(ДР_ном- Д Р₀)/(2 Q²_ном), МПа· с²/м³,(42)

гдеД Р_ном- потери давления при номинальном расходе, МПа;

Q_ном - номинальный расход гидроаппарата, м³/с.

Номинальный расход, перепад давления открывания или настройки аппарата и потери давления при номинальном расходе указываются в характеристиках на гидроаппарат.

Пример расчета для гидрораспределителяВЕ10.64.В220E УХЛ4:

Д Р₀ = 0 МПа, Д Р_ном= 0,4 МПа, Q_ном = 32 л/мин = 0,00053 м³/с.

А=(0,4 - 0)/2· 0,00053 = 377,4 МПа· с/м³,

В=(0,4 - 0)/2· 0,00053² = 711997,2 МПа· с²/м³.

Прямой ход ПХ: Q_max = 0,0005 м³/с,

ДР_гд=0 +377,40,0005+711997,20,0005²= 0,0598 Мпа.

Результаты расчетов для всей аппаратуры сводим в таблицу 1.

Таблица 1-Расчетные значения потерь давления в гидроаппаратах при прямом ходе

Наименование гидроаппарата	Дp0, МПа	A, МПа · с/м3	B, МПа · с2 / м6	Qmax, м3/с	ДpГА, Мпа
Прямой ход
1. Напорная линия
Фильтр Ф1		59,7	89106,7	0,00055	0,0598
Клапан обратный КО1	0,15	47,6	45351,5	0,00055	0,1899
Рапределитель Р1		377,4	711997,2	0,0005	0,3667
ИТОГО					0,6164
2. Сливная линия
Рапределитель Р1		377,4	711997,2	0,00038	0,2462
Итого					0,2462

Таблица 2-Расчетные значения потерь давления в гидроаппаратах при обратном ходе

Наименование гидроаппарата	Дp0, МПа	A, МПа · с/м3	B, МПа · с2 / м6	Qmax, м3/с	ДpГА, Мпа
Прямой ход
1. Напорная линия
Фильтр Ф1		59,7	89106,7	0,00055	0,0598
Клапан обратный КО1	0,15	47,6	45351,5	0,00055	0,1899
Рапределитель Р1		377,4	711997,2	0,00038	0,2462
Итого					0,6164

3.5.1 Потери давления в трубопроводах

Потери давления в трубопроводах обусловлены вязким трением жидкости при ее течении в трубопроводах.

Рассчитываем число Рейнольдса, показывающее режим течения жидкостиопределяется по формуле (43):

R_е = (U· d_ст)/ н,(43)

Где U - фактическая скорость течения жидкости в трубопроводе, м/с;

н - кинематический коэффициент вязкости жидкости.

Потери давления ДP_Тна вязкое трение определяются по формуле (44):

ДP_Т = (с· Q²⁾/2· ?л_i· [L_i /(d_ст· f²_ст)], МПа,(44)

Где с - плотность рабочей жидкости, кг/м³;

Q - расход жидкости в линии, м³/с;

л_i - коэффициент гидравлического трения на i-том участке;

L_i,d _ст, f_ст - соответственно длина, внутренний диаметр и площадь

внутреннего сечения на i-том участке, м.

Для гладких цилиндрических трубопроводов коэффициент л_i определяется при ламинарном режиме по формуле (45):

л_i= 64/R_еi,(45)

гдес - плотность рабочей жидкости, кг/м³;

Q - расход жидкости в линии, м³/с;

Расчет потерь давления приведем для напорного трубопровода на участке 3-4 при максимальных значениях расхода жидкости. На данном участке используется труба 28Ч3 ГОСТ 8734-75:

· длинна трубопровода L = 0,3 м;

· внутренний диаметр трубопровода dст = 0,014 м;

· максимальный расход жидкости Q = 0,00055 м³/с.

Рабочая жидкость ИГП-38 ГОСТ 20799-75 [18]:

· плотность рабочей жидкости с = 890 кг/м³;

· кинематический коэффициент вязкости н = 30 · 10^-5м²/с.

Площадь сечения трубы: f_ст= рd_ст²/ 4 = (3,14· 0,014²)/ 4 = 1,54· 10^-4 м;

Фактическая скорость: U = Q/ f_ст= (5,5· 10^-4) / (1,54· 10^-4) = 3,57 м/с;

Число Рейнольдса: R_е = (3,57· 1,54· 10^-4) /30 · 10^-5 = 1667,3;