Разработка технических требований на эксплуатацию и ремонт привода мостового крана

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное  учреждение высшего

профессионального образования

 Национальный  исследовательский технологический  университет «МИСиС»

НОВОТРОИЦКИЙ  ФИЛИАЛ

 

кафедра металлургических технологий

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по дисциплине “Надежность, эксплуатация

и ремонт металлургических машин”

 

Разработка  технических требований на эксплуатацию и ремонт привода мостового крана

 

 

Выполнил: Залесский К.И.

Группа  ММиО-06-54

Проверил: Оншин Н.В.

 

 

 

Новотроицк 2010

 

Содержание

1. Условия эксплуатации и наименование механизма…………………….3
2. Анализ работы узлов трения………………………………………………5
1. Анализ работы радиальных шариковых однорядных подшипников 36210 ГОСТ 8338-75……………………………………………………………...5

2.2   Определение  реакций в подшипниках……………………………………6

2.3  Проверочный расчет подшипников……………………………………….7

2.4 Величина контурного  давления…………………………………………….8

2.5 Скорость скольжения  трущихся поверхностей…………………………..9

2.6 Вид изнашивания  и вид упрочняющей обработки  материалов………10

2.7 Выбор вида и марки смазочного материала……………………………..12

8. Диагностика и технические требования на дефектацию и ремонт…...13
9. Сборка подшипникового узла……………………………………………..15
3. Анализ работы открытой и закрытой цилиндрической зубчатой передачи………………………………………………………………………16

3.1 Расчет наиболее нормального контактного напряжения……………..16

3.2 Скорость скольжения трущихся поверхностей…………………………18

3.3Вид изнашивания и вид упрочняющей обработки материалов………18

4. Выбор вида и марки смазочного материала…………………………….19

3.5 Диагностика и технические требования на дефектацию и ремонт…..20

5. Сборка зубчатой передачи…………………………………………………22

4. Ремонт…………………………………………………………………………23

4.1 Планово-предупредительный ремонт мостового крана………………23

Заключение……………………………………………………………………...34

Список использованной литературы………………………………………...35

 

 

 

 

1. Условия эксплуатации и наименование механизма

 

Привод передвижения мостового крана предназначен для перемещения мостового крана, за счет двух колес соединенных валом по рельсам. Механизм передвижения мостового крана служит для перемещения груза с одного объекта на другой.

Рис. 1 – Привод механизма  передвижения мостового крана

 

1 - двигатель; 2 - упругая втулочно-пальцёвая муфта; 3 - цилиндрический редуктор; 4 - цилиндрическая зубчатая передача; 5 - рельс; 6 - колесо. I, II, III, IV - валы, соответственно, - двигателя, быстроходный и тихоходный редуктора, рабочей машины.

Мостовой кран работает в  течение 3 лет. Работа на мостовом крану  происходит в две смены, нагрузка переменная, режим реверсивный, продолжительность  смены tс=8.

Определяем ресурс привода:

Lh=365∙L_r∙tc∙Lc=365 ∙3 ∙8 ∙2=17520ч.

где, t_c-продолжительность смены;

L_r-срок службы привда;

L_c-число смен.

Принимаем время простоя машинного агрегата 15% ресурса. Тогда      L_h=17520∙0.85=14892ч.

Рабочий ресурс привода принимаем   Lh=15 10      ч.

 

     Таблица 1

Эксплуатационные характеристики машинного агрегата

 

Допустимые параметры  воздушной среды представлены в  таблице 2.

Таблица 2

Допустимые параметры  воздушной среды

Период года	Категория работ по тяжести	Температура воздуха, оС	Относительная влажность  воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Средней тяжести 2а	18-20	40-60	0,2-0,25
	2б	17-19	40-60	0,2-0,25
	тяжелая	16-18	40-60	0,25-0,3
Теплый	Средней тяжести 2а	21-23	40-60	0,25-0,3
	2б	20-22	40-60	0,3-0,35
	тяжелая	18-20	40-60	0,4-0,45

 

Для обеспечения установленных  параметров воздушной среды применяют  системы отопления и аэрации.

Наиболее вероятными отказами в механизме привода передвижения мостового крана являются: износ  подшипников в редукторе, заклинивание редуктора из-за истирания и поломки  зубьев в зубчатых передачах, частый износ пальцев в упругой втулочно-пальцёвой муфте.

В данном механизме имеются  следующие узлы трения: радиальные шариковые однорядные подшипники, цилиндрическая косозубая передача, цилиндрическая прямозубая передача, колеса мостового крана.

 

2. Анализ работы узлов трения

 

В механизме выбираем три  узла трения и проводим анализ их работы: радиальные шариковые однорядные подшипники, цилиндрическая косозубая передача, цилиндрическая прямозубая передача.

 

1. Анализ работы радиальных шариковых однорядных подшипников 36210 ГОСТ 8338-75

Рис. 2 - радиальный шариковый однорядный подшипник

Определяем предварительный  выбор подшипников. Передача в редукторе  цилиндрическая с косыми зубьями, определяем на быстроходном валу; межосевое растояние менее 200 мм, тогда принимаем радиальные шариковые однорядные подшипники 36210 ГОСТ 8338-75.

 

2.2   Определение реакций в подшипниках

 

Построение эпюр моментов (быстроходного вала)

Дано: Ft1=3233,94 Н; Fr1=1226,2 Н; Fa1=927 Н; Fм=734,17 Н; d1=0,043 м; lб=0,138 м; lм=0,143 м.

 

       

Вертикальная  плоскость

   а) определяем опорные  реакции, Н:

            ∑М3=0; R_ауl_б-F_r1(l_б/2)-F_a1d₁/2=0;  

            ∑М1=0; F_r1(l_б/2)-F_a1d₁/2-R_Вуl_б=0;  

     Проверка:  ∑у=0;   R_ay-F_r1+R_By=0 ; 468.69-1226.2+757.54=0.

  б) строим эпюру  изгибающих моментов относительно  оси х:

        М_х1=0;    М_х2=R_ау(l_б/2)=32.34;  М_х3=0; М_х2=R_bу(l_б/2)=52,27.

Горизонтальная  плоскость

    а) определяем опорные  реакции, Н:

          ∑М₁=0;  R_Вxl_б+F_м(l_м+l_б)=0;  

          ∑М₃=0; R_аxl_б+F_мl_м=0;  

    б) строим эпюру  изгибающих моментов относительно  оси у:

         М_у1=0;    М_у2=-R_ах(l_б/2)=-111,57;  М_у3=-F_мl_м=-104,99.

 Строим эпюру крутящих моментов, Н м:  М_к=М_z=F_t1d₁/2=70,4.

 Определяем суммарные радиальные реакции,Н:

                          R_а=1080,49 Н     ;        R_В=1566,75 Н.

Определяем суммарный  изгибающий момент в наиболее нагруженных  сечениях, Н∙м:

          

 

2.3 Проверочный расчет подшипников

 

Проверим пригодность  подшипника 36210 тихоходного вала цилиндрического  редуктора с косыми зубьями, работающего  с умеренными толчками. Частота вращения кольца подшипника n=283.69 об/мин. Реакции в подшипниках R₁=1637.6 Н, R₂=3000.9 Н. Осевая сила зацепления F_a=927.3 н. Характеристики подшипников: С_r=32300 H,С_or=25600 H, X=0,45, e=0,351, V=1, K_T=1, a₁=1 , a₂₃=0,8. Требуемая долговечность подшипника L_h=20000 ч. Подшипники установлены в распор.

а) Определяем состовляющие радиальных реакций:

R_s1=еR₁=574,8 Н;

R_s2=еR₂=1053,32 Н

    б) Определяем осевые нагрузки подшипников. Так как R_s1<R_s2 и F_a>R_s2-R_s1, то R_s1=R_а1=574,8 Н,  R_а2=R_а1+F_a=1053,32 Н.

         в)Определяем отношения:

 

       

  г) По соотношениям    выбираем соответствующие

формулы для определения R_E:

R_E1=VR₁К_бK_T=2128,88 H; R_E2=VR₂К_бK_TK_T=3901,17 Н;

          д) Определяем динамическую грузоподъемность по большему значению эквивалентной нагрузки:

- ПОДШИПНИК ПРИГОДЕН.

        Эта  расчетная грузоподъемность не  превысила базовую, в данном случае подшипник  пригоден для эксплуатации.

 

2.4 Величина контурного давления

 

 ,

где = 2129 Н = 0,002129 МН- нагрузка;

     

 

r − радиус цилиндра, м.

= = 0,0043∙10^-9,

где Е = 217 ГПа определен для стали 08Х14МФ при температуре Т = 50º С – модуль упругости менее твёрдого тела.

= = 0,0045∙10^-9,

где Е = 202 ГПа определен для стали 10Х18Н12М3Л при температуре Т = 50º С – модуль упругости менее твёрдого тела.

^1/3 = 0,578∙27∙10¹⁶ = 156100∙10¹².

2.5 Скорость скольжения трущихся поверхностей

Критерием больших скоростей  является соотношение, м²/с:

V > 4 а/r;

критерием малых скоростей - соотношение

Таблица 3 

Ориентировочные значения малых  и больших скоростей для пар  трения сталь-бронза, сталь-сталь

Пара трения	Скорость, м/с	Способ обработки
		Точение, шлифование					Полирование
		Шероховатость Ra, мкм
		1.25... 2,5	0.63... 0,25	0.32... 0.63	0.32... 0.63	0,16... 0.32		0.08... 0,16
бронза	Малая	0,5	0,27	0,18	0,04	0,02		0,015
Сталь  -	Большая	12	6,8	4.4	1.0	0,5		0.36
Сталь-сталь	Малая	0,09	0.05	0,033	0,007	0,004		0,003
	Большая	2,2	1.25	0,8	0,18	0,09		0.07

 

V < 4а/25r,

где а - коэффициент температуропроводности, м²/с;

-для стали: 

-для меди:

-для бронзы;

r - радиус микронеровностей, м.

 

В нашем случае для пары трения сталь – сталь при малой  скорости и при шероховатости 0,25 мкм скорость скольжения составляет 1,25.

 

2.6 Вид изнашивания и вид упрочняющей обработки материалов

Рис.3 - Усталость дорожки качения. Поверхность растрескивается и отслаивается

 

Усталостные разрушения поверхности  связаны с проблемами смазки, такими как неподходящая смазка, низкая ее вязкость и разрывы смазочной  пленки. В начальной стадии развития дефекта поверхность выглядит как  бы заиндевелой в некоторых местах, как показано на рис.3. При дальнейшем развитии дефекта поверхность дорожки  начинает отслаиваться и растрескиваться (следует отметить, что это отслаивание  не столь серьезно как сколы на дорожке). При накоплении усталости  в материале дорожки ее поверхность становится шероховатой, подшипник начинает шуметь и излишне нагреваться. Постоянная перегрузка, плохо обработанные и загрязненные поверхности неизбежно ведут к усталостным явлениям. Этого можно избежать или существенно замедлить, если подшипник будет чистым и хорошо смазанным.