Конструктивная разработка шагающих балок

При поступлении обработанной трубы на ролики "приемного рольганга" А (или Б) подается команда на подъем подвижных балок 8а (или 8б), выполняемый гидроцилиндром 5а (или 5б). Крайнее верхнее положение балок с трубой фиксируется конечным выключателем ВК… (или ВК…)

При отсутствии труб на роликах "сборного рольганга" в районе шаговых балок подается команда на перемещение балок 8а (или 8б) с трубой в сторону "сборного рольганга", выполняемое гидроцилиндром 6а (или 6б). Крайнее положение балок 8а (или 8б) в этом случае фиксируется конечным выключателем ВК… (или ВК…).

Подается команда на опускание балок 8а (или 8б), выполняемое гидроцилиндром 5а (или 5б). Крайнее нижнее положение балок 8а (или 8б) фиксируется конечным выключателем ВК… (ВК…). Перенесенная труба опущена на первые (по ходу переноса трубы) ложементы 10 на стационарных балках 9а (или 9б).

Подается команда на возврат балок 8а (или 8б) в исходное положение [перемещение от "сборного рольганга" к "приемному рольгангу" А (или Б)], выполняемый гидроцилиндром 6а (или 6б). Возврат балок 8а (или 8б) в исходное положение фиксируется конечным выключателем ВК… (или ВК…)

Последующие циклы переноса труб выполняются аналогичным образом, поочередно с "приемных рольгангов" А или Б, отличия только в том, что во 2-м цикле поднимаются две трубы – одна с ложементов стационарных балок, вторая – с приемного рольганга. В 3-м и во всех последующих циклах поднимаются и переносятся три трубы – первая труба со вторых ложементов стационарных балок на "сборный рольганг", вторая – с первых ложементов стационарных балок на вторые ложементы, третья – с "приемного рольганга" на первые ложементы стационарных балок.

 

 

3. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ.

 

3.1. Расчет гидроцилиндра

 

Определение индикаторной мощности силового поршня гидроцилиндра

 

На рис.7 представлена расчетная схема для определения усилия, развиваемого гидроцилиндром для работы оборудования.

 

Расчетная схема.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис . 7

 

Определим вес конструкции

G=G1+2G2+Gтр

где, G1-вес траверсы; G1=15,050кН

        G2- вес одной балки; G2=26,1кН

        G3- вес труб; G3=5700x6=342кН

G=15,05+2x26,1+342=409,25кН

Принимаем G=410кН

Самое нагруженное состояние-среднее

МG=410x0,122=50,02кН·м

Необходимое усилие гидроцилиндра

Рг.ц.=50,02/0,595=84,067кН

Выбираем гидроцилиндр с диаметром поршня Dп=125мм, давлением Р=100атм (а у нас Р=125атм).

 

Усилие гидроцилиндра при Р=100атм:

Момент от гидроцилиндра при Р=100атм:

>МG=50кН·м

Максимальное усилие силового поршня гидроцилиндра:

Максимальный момент от гидроцилиндра при Р=125атм:

Индикаторная мощность силового поршня гидроцилиндра:

N=P·V

где, Р- внешнее усилие на штоке

       V- скорость поршня

 

N=122,7·0,05=6,135кВт

 

 

 

Расчет толщины стенки гидроцилиндра

 

Толщину стенки цилиндрических резервуаров и труб, находящихся под действием внутреннего давления определим по формуле:

 

 

где    р- внутреннее давление, кН;

         D- внутренний диаметр цилиндра, мм;

         - допускаемое напряжение, МПа

         - коэффициент прочности

         С- прибавка  к расчетной толщине стенки, мм

 

 

 

 

 

Расчет проушины

 

 

 Если принять такую схему нагружения проушины, то её можно рассчитать по формуле Ляме:

 

    , МПа

 

    , МПа

Рис. 8

 

где    R2- наружный радиус проушины, R2=0,07м;

         R1- внутренний радиус проушины, R1=0,04м;

         d- диаметр  отверстия под палец, d=0,08м;

         b- ширина  проушины, b=0,1м;

         Р- усилие  от гидроцилиндра, Р=122,7кН

 

 МПа < Мпа

 Мпа < Мпа

 

Напряжения возникающие в проушине гидроцилиндра не превышают допускаемых.

 

 

Определение толщины днища цилиндра

 

Толщину днища цилиндра можно определить по формуле для расчета круглых пластин, нагруженных равномерно распределенным давлением:

 

отсюда

 

где     d- внутренний диаметр днища,  d=125мм=0,125м

          р-  рабочее  давление, р=12,5Мпа

         - допускаемое напряжение растяжения для материала днища цилиндра,

 

 

Примем толщину днища гидроцилиндра .

 

 

3.2. Прочностные расчеты

         

Расчет подвижной балки на изгиб

 

На подвижные балки действует сила тяжести шести труб, масса одной трубы равна G=57кН. Диаметр трубы D=1220мм. 

Рис. 9

 

Р1- сила действующая на балку от одной из шести труб;

 

 

Определим реакции в опорах балки:

           

 

 

 

Момент сопротивления для сечения балки, показанного на рисунке  , определим по формуле:

 

 

Напряжения изгиба балки:

где     Ми- изгибающий момент в опасном сечении балки, Ми= 56,4кН·м;

          WН- момент сопротивления в опасном сечении, WH=2,49·10-3м3

 

 

Условие прочности при изгибе:

 

 

 

Расчет вала на статическую и усталостную прочность

 

Расчетная схема. Эпюры изгибающих и крутящих моментов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10

 

 

Расчет вала на статическую прочность

Расчет выполняем по наибольшей кратковременной нагрузке. Эквивалентное напряжение определяем на основании энергетической теории прочности по формуле:

где  - напряжение изгиба;

- осевой момент сопротивления, для круглого сплошного сечения:

- напряжение кручения;

- полярный момент сопротивления, для круглого сплошного сечения:

 

Расчет вала на усталостную прочность

 

1. Определение нагрузок.

В сечении действуют: изгибающий момент М=35кН, крутящий момент Т=93,6кН·м.

2. Геометрические характеристики  сечения

Осевой момент сопротивления

полярный момент сопротивления

площадь сечения

3. Определение напряжений

Напряжения изгиба меняются по симметричному циклу с амплитудой

.

Средние нормальные напряжения

.

Касательные напряжения меняются по отнулевому циклу

.

4. Пределы выносливости

Пределы выносливости углеродистых сталей при симметричном цикле изгиба и кручения определяются по следующим формулам:

.

5. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений и коэффициенты влияния размера поперечного сечения

Для посадки с натягом отношение определим методом линейной интерполяции, (табл 7.5 [1]). Значение вычислим по формуле

.

6. Коэффициент влияния шероховатости поверхности

Примем, что поверхность вала под подшипник получена чистовым шлифованием с Ra = 1,6 мкм. По величине Ra найдем KF = 1,2 (см. табл 5.5 [1]).

7. Коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла

8.  Коэффициент влияния упрочнения

Примем, что на участке вала с опасным сечением упрочнение отсутствует. Тогда KV =1.

9. Коэффициенты перехода от пределов  выносливости образца к пределам  выносливости детали

10. Коэффициенты запаса прочности

Значения Sσ и Sτ определим по формулам:

Общий коэффициент запаса прочности

Усталостная прочность вала в сечении  обеспечена.

 

 

Расчет шпонки на смятие

 

Рассчитаем на смятие шпонку со следующими параметрами:

Длина шпонки                                                                          L=540мм

Крутящий момент на участке вала со шпоночным пазом   Т=93,6 кН·м

Высота шпонки                                                                        Н=25мм

Глубина паза на валу                                                               t=15мм

Допускаемое напряжение смятия                                          

Расчет призматических шпонок выполняется как проверочный на смятие по формуле:

 

где  Т- крутящий момент на участке вала со шпоночным пазом, кН·м;

       h - высота шпонки;

        t – глубина шпоночного паза на валу;

        lp- рабочая длина шпонки;

        - допускаемое напряжение смятия.

Для шпонок со скругленными торцами:

где L- длина шпонки, b- ширина шпонки

 

 

4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ.

 

4.1. Смазка основных узлов

Основное назначение смазки - сокращение расхода энергии на преодоление сил трения, уменьшение износа трущихся поверхностей и, следовательно, продление межремонтных периодов оборудования.

Смазка основных узлов устройства шагающих балок представлена в

таблице 1:

Таблица 1

п/п	Узел	Тип смазки	Способ смазки	Периодичность	Расход, кг
1	проушины поршней гидроцилиндров	Литол-24 ГОСТ 21150-75	ручная пластичная через масленки 1.3.Ц6 ГОСТ 19853-74	1 раз в смену	0,3
2	опоры скольжения осей поворота гидроцилиндров	Литол-24 ГОСТ 21150-75	ручная пластичная через масленки 1.3.Ц6 ГОСТ 19853-74	1 раз в смену	0,4
3	сферические подшипники колес эксцентрических опор	Литол-24 ГОСТ 21150-75	ручная пластичная закладная	1 раз в смену	0,6
4	сферические подшипники опор качения эксцентриковых валов	Литол-24 ГОСТ 21150-75	ручная пластичная закладная	1 раз в смену	0,6
5	опоры скольжения осей ограничителей подъема балок	Литол-24 ГОСТ 21150-75	ручная пластичная через масленки 1.3.Ц6 ГОСТ 19853-74	1 раз в смену	0,5
6	сферические подшипники роликов ограничителей подъема балок	Литол-24 ГОСТ 21150-75	ручная пластичная закладная	1 раз в смену	0,6

 

 

 

4.2. Организация ремонтов

 

Надежность, долговечность и производительность оборудования зависят от правильных организаций обслуживания и надзора в период эксплуатации, своевременной замены изношенных деталей (валы, зубчатые муфты) и качества материалов деталей. Обслуживание оборудования должно быть систематическим и исключать возможность аварийной остановки или снижения установленной производительности.

Для металлургического оборудования эти условия особенно важны ввиду тесной технологической зависимости в работе отдельных механизмов, составляющих тот или иной агрегат и непрерывности производственных процессов.

К особенностям эксплуатации шаговых балок необходимо отнести следующие:

Постоянно контролировать положение подвижных балок в пространстве – в верхнем и нижнем положениях балки должны беззазорно контактировать со всеми катками эксцентриковых валов, а допуск горизонтальности балок 8а (или 8б), попарно связанных рамой 7а (или 7б), в опущенном и поднятом положении не более 0,2/1000 мм. при необходимости регулировать положение одним из указанных ниже действием (или сочетанием):

-выверкой высотного расположения рам опор 1а, 1б, 2а или 2б вращением установочных болтов – только при первичной отладке оборудования, пока не выполнена бетонная подливка;

-одновременным смещением углового расположения эксцентриковых валов, связанных промежуточным валом 4а (или 4б), при помощи изменения длины тяги 11 вращением резьбовой втулки на тяге;

-смещением углового расположения эксцентриковых валов, связанных промежуточным (или приводным) валом друг относительно друга при помощи разворота зубчатой втулки в зубчатой муфте относительно зубчатой обоймы на один (или несколько) зубьев.

Для обеспечения безаварийной работы установки шаговых балок необходимо соблюдать следующие требования безопасности:

К работе на установке шаговых балок допускается подготовленный обслуживающий персонал, изучивший устройство и принцип действия установки и прошедший инструктаж по правилам техники безопасности и приемам безопасной работы по программе и с периодичностью, принятыми и действующими на предприятии.

Ремонтом называют комплекс технических операций по исправлению и замене изношенных деталей, а также по общей проверке и наладке машины с целью обеспечения её нормальной работоспособности в период между ремонтами.

Совокупность мероприятий, направленных на  поддержание работоспособности оборудования в течение срока его эксплуатации, называют системой ремонтов оборудования.

Сущность системы планово-предупредительных ремонтов (ППР) заключается в регулярном проведении осмотров и ревизий оборудования, на основе которых определяют объемы ремонтов. Результаты осмотров и ревизий заносят в агрегатные журналы и в журналы приемки и сдачи смен. Характер и объемы ремонтных работ устанавливают на основе ведомостей дефектов.