Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов

по приборам следят за температурой, степенью разряжения в различных зонах внутри корпуса и при необходимости регулируют их, изменяя количество сжигаемого топлива, воздуха в горючей смеси и прикрывая или приоткрывая шибер дымососа;

следят за тем, чтобы на каждой стадии материал подавался равномерно и в него не попадали посторонние предметы.

4. Охрана труда и противопожарная защита

4.1 Основные правила техники безопасности при подготовке и проведении капитального ремонта машины

Создание безопасных условий работы ремонтников при подготовке и проведении капитального ремонта машины обеспечиваются выполнением изложенных ниже мероприятий правил техники безопасности.

Все рабочие должны пройти общий инструктаж по технике безопасности и перед выполнением каждой ремонтной работы (операции) - непосредственно на рабочем месте.

Перед использованием ремонтного оборудования и переносного механизированного инструмента оно должно быть осмотрено и определена его исправность. При осмотре необходимо обращать особое внимание на состояние изоляции проводов, наличие и состояние заземления, ограждений, надёжность и исправность крепёжных узлов и их затяжку. Пользоваться неисправным оборудованием и инструментом категорически запрещается. Перед началом работы необходимо проверить его работу "вхолостую".

Для разборки и сборки сушильного барабана будет применяться кран грузоподъёмностью 25О КН (пневмоколёсный) .К его управлению допускаются лица, прошедшие обучение, сдавшие экзамены и имеющие удостоверение на право управления. Зацеплять детали, материалы и другие грузы имеют право рабочие, прошедшие обучение и сдавшие экзамены и имеющие удостоверение стропальщика. Используемые чалочные и грузозахватные приспособления и тара должны иметь прикреплённую к ним бирку, на которой указывается инвентарный номер, дата испытания, грузоподъёмность. Перед применением их необходимо осмотреть и установить исправность. Запрещается поднимать заваленные чем-либо грузы и грузы, вес которых неизвестен, а также откручивать болты крепления детали или узлы, находясь под ними.

Сварщики должны работать в брезентовом костюме и обуви, а для защиты глаз от электрической дуги и пламени горелки - использовать очки и маски со светозащитными стеклами. Перед началом работы необходимо осмотреть сварочный трансформатор и провода. Они должны иметь надёжную изоляцию: отдельные куски проводов должны соединяться болтами с гайками, устанавливаемые в отверстия клемм, а место соединения - изолировано. Заземляющий провод к детали должен подсоединяться быстросъёмной резьбовой струбциной. Место сварки должно ограждаться переносными щитами для защиты вблизи работающих от ослепления сварочной дугой. При сварке и резке металла и при выполнении других работ внутри корпуса барабана работу должны выполнять не менее двух рабочих, один из которых выполняет роль страхующего. Кроме того, должна быть обеспечена надёжная вентиляция внутри корпуса, и использоваться диэлектрические коврики, галоши и перчатки, а для освещения - переносные лампы напряжением не выше 12 В. Газосварочное оборудование (горелки, редукторы, баллоны) перед употреблением должны осматриваться и устанавливаться их исправность. На штуцерах резиновые шланги должны крепиться стальными хомутами, стягиваемыми болтами с гайками. Для подсоединения шлангов к редуктору, а редуктора - к баллонам необходимо пользоваться гаечными ключами из цветных сплавов. Баллоны с газами должны перевозиться на специально оборудованной тележке и располагаться не ближе 10 м от открытого огня и 5 м - от закрытых нагревательных приборов. Необходимо не допускать попадания горюче-смазочных материалов на штуцера горелок, редукторов, баллонов и шлангов, т.к. это может привести к взрыву при подаче газов.

4.2 Основные правила противопожарной защиты при капитальном ремонте машины

Пожарная безопасность ремонтного персонала обеспечивается строгим соблюдением и выполнением изложенных ниже мероприятий и правил. Все участвующие в ремонте рабочие должны пройти инструктаж по пожарной безопасности перед началом работы. При этом им должны быть указаны места, опасные в пожарном отношении, возможные источники возникновения пожара (горюче-смазочные и моющие материалы которые могут воспламениться от электрической дуги, пламени горелки, брызг расплавленного металла и шлака, изоляции электропроводов от короткого замыкания). Каждый, участвующий в ремонте, должен знать, как и что делать при возникновении пожара, как выйти из помещения при необходимости. На ремонтной площадке должны находиться средства пожаротушения (пожарный щит с инвентарём, песок в стальном ящике, брезентовые полости, водяные рукава и гидранты для их подключения).

При возникновении пожара очаг возгорания необходимо потушить, используя воду, песок и полости, огнетушители. При возгорании изоляции электропроводов необходимо их отключить и только после этого тушить сухим песком, порошковыми огнетушителями и накрывать брезентовой полостью. Применять для этого пенные огнетушители, воду, а также сырой песок категорически запрещается. Если потушить очаг не удаётся, необходимо удалить всех людей из помещения в безопасное место и вызвать пожарную команду.

4.3 Охрана окружающей среды при капитальном ремонте машины

Основными загрязнителями атмосферного воздуха рабочей зоны при проведении капитального ремонта сушильного барабана являются газы, выделяющиеся при резке и сварке металлов, и топочные газы с пылью при их удалении. Поэтому место сварки должно оборудоваться приточно-вытяжной вентиляцией, а топочные газы перед выбросом в атмосферу - очищаться от пыли в циклонах и электрофильтрах. Промышленная вода на ремонтной площадке может загрязняться от попадания в неё горюче-смазочных и моющих материалов. Поэтому необходимо эти материалы хранить в герметичной таре в установленных местах. Категорически запрещается сливать их остатки в канализацию помещения, а при проливах - удалять, используя древесные опилки и ветошь. Ветошь, новая и использованная, должна отдельно храниться в металлических закрытых ящиках.

5. Специальная часть

5.1 Схема, устройство и работа машины

На ОАО "Красносельскстройматериалы" для сушки гранулированного шлака применяется прямоточный сушильный барабан. У которого направление движения высушиваемого материала (гранулированного шлака) совпадают с направлением движения топочных газов внутри барабана. Сушильный барабан состоит из следующих основных частей (см. рис. 7.1):

Рис. 5.1 Схема сушильного барабана: 1 - корпус, 2 - бандаж (2 шт); 3 -пересыпные полки, 4 - рама, 5 - роликоопора, 6 - пылевая камера, 7 - уплотнение; 8 - уплотнение, 9 - ролик упорный (2 шт), 10 - венец зубчатый, 11 - шестерня подвенцовая, 14 - кожух, 15 - топка, 16 - бункер. 17 - труба загрузочная, 18 -горелка, 19 - патрубок (2шт), 32 - редуктор, 33 - электродвигатель.

Корпус барабана 1 сварен из отдельных обегаек из листовой стали 09ГС2. Внутри для увеличения теплоотдачи между материалом и топочными газами на отдельных его участках установлены стальные решетки из листовой стали, а на остальных - пересыпные полки 3 приварены к корпусу. При движении материала внутри корпуса его куски захватываются полками 3. поднимаются ими на некоторую высоту и ссыпаются с них, оказываясь в потоке горячих газов. Снаружи на корпус надеты два бандажа 2, которыми он опирается на две роликоопоры. Они представляют массивные стальные цилиндрические кольца, свариваемые из двух половин при монтаже сушильного барабана. Между внутренней поверхностью бандажей 2 и наружной корпуса установлены пакеты стальных пластин, приваренных к корпусу, на которые опираются бандажи. В холодном состоянии между пакетами пластин и бандажами имеются зазоры, которые переходят в натяги в процессе работы из-за нагрева и расширения корпуса барабана. Роликоопоры состоят (см. черт. ДПМА 02 01 00 00 00 80): из пары стальных роликов, напрессованных на оси, на концы которых надеты сферические двухрядные шарикоподшипники, установленные в стальных разъёмных корпусах. Корпуса подшипников установлены на рамах 4 с направляющими, по которым они могут перемещаться с помощью винтовых регулировочных устройств 13, сближаясь друг к другу или отдаляясь, и крепятся к ним болтами. Таким образом производится регулировка положения роликоопор относительно оси корпуса барабана. Барабан 1 установлен под углом 3° к горизонту для того, чтобы обеспечить движение материала внутри него. Во время работы он может смещаться вдоль оси под действием веса, поэтому для предотвращения схода бандажей с роликов роликоопор 5 установлены у нижнего бандажа два упорных ролика 9,11, состоящие из роликов, установленных в роликовых радиально-упорных подшипниках, надетых на неподвижные оси. Верхняя часть корпуса барабана 1 входит в проём в стенке топки 15 для сжигания топлива, а нижняя - в пылевую камеру 6. Пылевая камера 6 имеет патрубки, к которым подсоединяются газоходы для удаления газов из корпуса в пылеосадительные установки для о чистки их от пыли перед выбросом в атмосферу. Для недопущения попадания наружного воздуха внутрь корпуса 1 на его концах установлены уплотнения 7 и 8. Вращается барабан от привода, состоящего из электродвигателя 33, редуктора 32,подвенцовой шестерни 11 и зубчатого венца 10. Устройство и установка подвенцовой шестерни аналогичны устройству роликоопор. Корпуса подшипников подвенцовой шестерни 11 крепятся болтами к неподвижной раме 4. Зубчатый венец 10 состоит из двух половин, скрепляемых болтами. Устанавливается он на приваренных к барабану пакетах пластин и крепится к ним болтами. Сверху венец 10 и подвенцовые шестерни 9, 11 укрыты кожухом 14 для защиты от попадания пыли и в целях обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Подача материала из бункера 16 производится через топку, поэтому сушка материала начинается, как только он попадает в нее. Топливо (природный газ) сжигается в горелке 18, куда оно подаётся вместе с воздухом и, смешиваясь, образуют горючую смесь. Газы, образующиеся при сгорании горючей смеси, из горелки попадают внутрь корпуса барабана 1, и, двигаясь по нему под действием разражения, создаваемого дымососом пылеулавливающей установки, отдают тепло непосредственно материалу, стенкам корпуса барабана 1, решётке, пересыпным полкам 3 (а те - материалу), охлаждаются и через патрубки 19 отводятся в пылеулавливающую установку. Работает сушильный барабан следующим образом. Материал (шлак), загружаемый в бункер 25 ленточным питателем, непрерывно поступает по трубе 26 внутрь корпуса барабана 1, проходит по нему и через патрубки 19 пылевой камеры выгружается на ленту ленточного конвейера, который уносит его на дальнейшую обработку.

5.2 Расчёт основных параметров машины

Исходные данные:

наружный диаметр барабана - Дб = 2800 мм = 2,8 м; внутренний Дб = 2760 мм = 2,76 м; длина барабана Lб = 20 м;

высушиваемый материал - гранулированный шлак плотностью с = 700 кг/м3;

влажность материала - начальная Wн = 22%, конечная Wк = 3%;

частота вращения барабана пб = 4,2 мин 1. Расчёт производим используя (Л - 1) - С. 163, 164.

наклон оси барабана к горизонту, %;Я= %.

Определяем время сушки порции материала:

где в - коэффициент заполнения корпуса барабана материалом, в = 0,1...0,25; принимаем в = 0,2; А - паросъём, кг/(м3/ч); А = 45? 65 кг/(м3/ч); принимаем А = 55 кг/(м3/ч);

Определяем производительность сушильного барабана, как транспортирующего механизма:

Пм = А0 ? v ?Кз ?с

где А0 - площадь внутреннего сечения корпуса барабана, м2;

v - скорость перемещения материала внутри барабана вдоль его оси, м/с;

Кз - коэффициент заполнения материалом объёма барабана; Кз = 0,1;

Пм = 6 ? 0,018 ?0,1? 700 = 7,56 кг/с = 27,2 т/ч

Определяем внутренний объём корпуса барабана:

Voб = А0 ? L = 6 ? 20 = 120 м2

Определяем производительность сушильного барабана по выходу влаги:

Пw = Пм [Wн : (100 - Wн) - Wk : (100 - Wk)] = [(14-2): (100-14) - 2 : (100 - 2)] x 7,56 = 0,9 кг/с

Определяем требуемый объём сушильного барабана, как сушильного агрегата:

Размеры сушильного барабана обеспечивают его работу как теплового агрегата, т. к.

5.3 Расчёт мощности, подбор электродвигателя и кинематический и силовой расчёт привода

Определяем вес вращающихся частей сушильного барабана:

Gвр = Gб + Gm

где Gб - вес барабана в сборе; Gб= 166 КН (заводские данные); Gm - вес материала, находящегося в корпусе барабана, КН;

Gm = V б ?K3?с? g=120?0,l ? 0,7?9,81 = 82,4 КН;

Gвр = 166+ 82 = 248 КН.

5.3.1 Построение кинемической схемы

Рис.5.2. Кинематическая схема сушильного барабана

5.3.2 Кинематический и силовой расчёт привода

Определяем мощность, затрачиваемую на подъём материала барабаном при сушке по формуле:

Р1 = 1,95 R30б? L?щб, кВт

где щб - угловая скорость вращения барабана, рад/с

R б - внутренний радиус барабана, м;

R0б =Д0б/2 = 2,76/2 = 1,38 м

Р1 = 1,95 ? 1,383 ? 20 ? 0,21 = 21,5 кВт.

Определяем мощность, расходуемую на преодоление трения в подшипниках качения опорных роликов:

P2 = 0,115 Gвр ? r ?щр, кВт

Gобщ - вес вращательных частей барабана и материала; Свр = 440 КН; r - радиус вращения опорных роликов, м; r = 0,4 м; щр - угловая скорость вращения роликов, рад/с;

Определяем мощность, расходуемую на преодоление трения качения бандажей по роликам по формуле:

Р3 = 0,0029Gвр? щб = 0,0029 ? 248 ? 0,44 = 0,3 кВт

Определяем потребную мощность электродвигателя по формуле:

где ?пр -- КПД, учитывающий потери мощности на преодоление трения в приводном механизме и в уплотнениях барабана; ?пр = 0,7...0,8, принимаем ?пр -0,75.

По найденной требуемой мощности подбираем двигатель марки 4А 315510 УЗ ГОСТ 19523-81.

Таблица 1. Техническая характеристика электродвигателя

Определяем передаточное число привода:

где Uред - передаточное число редуктора; принимаем Uред =16

Uз.п .- передаточное число зубчатой передачи

Определяем частоту вращения, угловые скорости, мощности и вращающие моменты на каждом валу:

1 вал:

2 вал:

Р2 = Р1??ред, принимаем ?ред = 0,97; Р2 = 53,5 ? 0,97 = 51,9 кВт

T2 = Р2? 103/ щ2 = 51,9? 103/3,86= 13446 Н.м.

На барабане

где ?з.п. - КПД зубчатой передачи; ?з.п. = 0,95.. .0,96; принимаем ?з.п. = 0,95

T3 = Р3 ? 103/ щ3 = 49,3 ? 103/0,44 = 112057 Н.м.

Результаты расчётов заносим на рис. 5.2.

Подбираем стандартный редуктор цилиндрический марки Ц2У-400Н 16-12М-У3 ТУ2-056-165-77

Таблица. Техническая характеристика редуктора

5.4 Расчёт передач на прочность

5.4.1 Расчёт зубчатой передачи

Исходные данные:

передаваемый зубчатым венцом вращающий момент - Tз = 112057 Н.м;

передаточное число передачи Uз.п. = 8,78;

работа непрерывная, при временных перегрузках до 20%

Проектный расчёт

Так как передача укрыта кожухом, проектный расчёт ведём на контактную выносливость зубьев в последовательности, рекомендованной (3) - С. 35-46.

Определяем межосевое расстояние передачи:

где Ка = 49,5 - для прямозубых передач;

Кнв - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца; Кнв = 1... 1,15; принимаем Кнв = 1,15 по ГОСТ 2185-69;

шва - коэффициент ширины зубчатого венца; шва=в/А; принимаем шва= 0,125;

[д]н - допускаемое контактное напряжение, МПа;

дHeimb - предел контактный выносливости при базовом числе циклов;

KHL - коэффициент долговечности; KHL = 1;

[Sн] - коэффициент безопасности; [Sн] = 1,2.

Принимаем для изготовления подвенцовой шестерни сталь 45

ГОСТ 1050-88, имеющую дТ= 340 МПа, дв = 690 МПа, средняя твёрдость 200 НВ, термообработка улучшение, а для зубчатого венца - сталь 45Л ГОСТ 1050-88, дв = 520 МПа, дt = 290 МПа, средняя твёрдость - 180 НВ, термообработка - нормализация ((3) - С.34, табл. 3.3.). Для выбранных сталей находим:

Принимаем ащ = 2500 мм по ГОСТ 2185-76

Определяем модуль: m = (0,01..0,02) ащ = 2500 ?(0,01..0,02) = 25..50 мм;

принимаем m = 25 мм по ГОСТ 2185-76.

Определяем числа зубьев (суммарное , шестерни зубчатого венца)',

принимаем Z1 = 20; Z2 = ZУ - Z1 = 200 - 20 = 180;

- уточняем межосевое расстояние:

ащ = 0,5 ZУ ? m = 0,5 ? 200 ? 25 = 2500 мм - оно не изменилось;

- уточняем передаточное число:

увеличение Uз.п. составляет:

что допустимо.

Вычисляем параметры шестерни и зубчатого венца:

1) делительные диаметры - d1 (шестерни) = m ? Z1 = 25 ? 20 = 500 мм;

- d2 (зубчатого венца) = m ? Z2 = 25 ? 180 = 4500 мм;

2) наружные диаметры - da1 = d1+ 2m = 500 + 2 ? 25 = 550 мм;

-da2 = d2 + 2m = 4500 + 2 ? 25 = 4550 мм;

3) диаметр впадины - df1 = d1 - 2,5m = 500 - 2,5 ? 25 = 437,5 мм;

- df2 = d2 - 2,5m = 4500 - 2,5 ? 25 = 4437,5 мм;

4) ширину - b1 = b2 +15 мм = 315 +15 мм = 330 мм;

- b2 = ащ ? шва = 2500 ? 0,125 = 312,5 мм; принимаем b2= 315 мм

Определяем силы в зацеплении зубьев:

1) окружная

2) радиальная Fr = Ft ? tg 20° = 49,8 ? 103 ? 0,364 = 18,1?103Н; Определяем окружную скорость:

По vокр назначаем 8-ю степень точности передачи b1=330ММ

Определяем расчётные контактные напряжения зубьев:

где Zh - коэффициент, учитывающий форму сопряжённых поверхностей зубьев в полюсе зацепления; Zh = 1,76;

Zе - коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий; Zе= 0,9;

Кн - коэффициент нагрузки; Кн = Кнб ? Кнв ? Кнг ? Кнд ; (3) - С. 32;

Кнб - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями; Кнб = 1,06; (3) - С. 39, табл. 3.4;

Кнв - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца; зависит от швd = b2 = 315 = 0,07; Кнв = 1; (3) - С. 39, табл. 3.5; d2 4500

Кнг - динамический коэффициент, Кнг= 1,05; (3) - С. 40, табл. 3.6;

Уточняем допускаемые напряжения на контактную выносливость зубьев:

где дHeimb 2 = 390 МПа; КHL = 1; [Sн] = 1,2.

Zr- коэффициент, учитывающий влияние шероховатости сопряжённых

поверхностей; Zr= 0,9 - для 8-ой степени точности;

Zv - коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости на контактную прочность зубьев; Zv = 1 ; (3) - С. 40.

Kl - коэффициент, учитывающий влияние смазочного материала на контактную прочность зубьев; Kl = 1;

Кхн - коэффициент, учитывающий влияние размеров зубчатого венца;

Контактная прочность зубьев обеспечена.

Проверочный расчёт зубьев передачи на выносливость при изгибе

Определяем допускаемое напряжение на изгиб:

где дFeim - предел выносливости при эквивалентном числе циклов, МПа;

дFeim = д°Feim ?KFa ?KFd ? KFc?KFL; (3) - C.44

KFa - коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверхности зубьев; KFa= 1;

KFd - коэффициент, учитывающий влияние деформационного упрочнения и электрохимической обработки переходной поверхности; KFd = 1;

KFc - коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки;

KFc=1;

KFL - коэффициент долговечности; KFL = 1;

д°Feim - предел выносливости при отнулевом цикле напряжений, соответствующий их базовому числу;

д°Feim1 = 1,8 НВ = 1,8 ? 180 = 324 МПа - для зубчатого венца;

д°Feim2 = 1,8 ? 200 = 360 МПа - для шестерни;

дFeim2 = 324 ? 1 ? 1 ? 1=324 МПа - для зубчатого венца;

дFeim1= 360 ? 1 ? 1 ? 1= 360 МПа - для шестерни;

Ys - коэффициент, учитывающий градиент напряжений, зависящий от модуля; интерполируя получаем -

Yr - коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности; Yri = Yr2 =1;

KxF2 - коэффициент, учитывающий размеры зубчатого колеса;

[Sf] - коэффициент безопасности; [Sf] = [<Sf]' x [Sf]"; (3) - C.43; [iSf]' - коэффициент, учитывающий нестабильность свойств зубчатых колёс;

[Sf]' = 1,75; (3) - С.45, табл. 3.9;

[Sf]"2 - коэффициент, учитывающий влияние на изгибную выносливость способа получения заготовки; [Sf]" =1,3 - для литых заготовок;

Определим отношение [дf]1/ Y1 - для шестерни и [дf]2 /Y2 для зубчатого венца; где Y1 и Y 2 -коэффициенты, учитывающие форму зуба; Y1 - 4,09; Y2=3,6;

- расчёт зубьев на изгиб ведём по зубчатому венцу.

Определяем расчётные напряжения изгиба:

KF2 - коэффициент нагрузки; KF2= KFв ? Kfv; (3) - C.42;

KFв - коэффициент неравномерности распределения нагрузки, зависит от Хво = b2/d2= =315/4500 = 0,07; KFв =l.

Kfv - динамический коэффициент; Kfv = 1,25; Kf2 = 1 ? 1,25 = 1,25.

Выносливость зубьев на изгиб обеспечена, т. к. дf2 = 28,5 МПа < [дf]2 = 44,6 МПа.

5.5 Расчёт деталей машины на прочность

5.5.1 Расчёт вала подвенцовой шестерни

Исходные данные:

передаваемый валом вращающий момент-Т= Т2 = 13446 Н.м =13446 ?103 Н.мм;

угловая скорость щ =щ2= 3,86 рад/с;

окружная сила на шестерне -Ft = 49,8 ? 103 Н;

радиальная сила на шестерне -Fr= 18,1 ? 103Н;

Проектировочный расчёт

Определяем диаметр конца вала (под полумуфту) из расчёта только на кручение:

где Мк - крутящий момент, действующий в сечениях конца вала, Н.мм;

Мк=T= 13446 ? 103 Н.мм;

[i]к - допускаемое напряжение кручения, МПа (н/мм2); [i]к = 20.. .30 н/мм2;

принимаем [i]к = 30 МПа (н/мм2)

принимаем по ГОСТ 6036-69 d =150 мм.

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

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.

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.

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

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