Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Дипломная работа - Исследование напряженногого состояния деталей клети 950 стана - файл МОЙ ДИПЛОМ.doc


Дипломная работа - Исследование напряженногого состояния деталей клети 950 стана
скачать (3727.3 kb.)

Доступные файлы (83):

МОЙ ДИПЛОМ.doc1796kb.31.05.2006 17:41скачать
s_ekv1.JPG42kb.07.06.2005 10:54скачать
s_ekv2.JPG47kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv3.JPG49kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv4.JPG40kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv5.JPG33kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv.JPG34kb.07.06.2005 10:54скачать
Thumbs.db
uk_sekv2.bmp
uk_sekv.JPG25kb.14.01.2005 03:44скачать
ur_kr_mesh.BMP
ur_kr_mod1.BMP
ur_kr_mod2.BMP
s_ekv1.JPG42kb.07.06.2005 10:54скачать
s_ekv2.JPG47kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv3.JPG49kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv4.JPG40kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv5.JPG33kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv.JPG34kb.07.06.2005 10:54скачать
Thumbs.db
uk_sekv2.bmp
uk_sekv.JPG25kb.14.01.2005 03:44скачать
ur_kr_mesh.BMP
ur_kr_mod1.BMP
ur_kr_mod2.BMP
ск л нед.jpg56kb.31.05.2006 00:38скачать
ск л с силой.jpg56kb.31.05.2006 00:47скачать
ск п нед.jpg53kb.31.05.2006 00:39скачать
ск п с силой.jpg55kb.31.05.2006 00:47скачать
ск п с силой без нед.jpg50kb.31.05.2006 00:48скачать
ук л нед.jpg55kb.31.05.2006 00:45скачать
ук л с силой.jpg50kb.31.05.2006 00:48скачать
ук п нед.jpg60kb.31.05.2006 00:45скачать
ук п с силой.jpg57kb.31.05.2006 00:49скачать
ск л нед.jpg56kb.31.05.2006 00:38скачать
ск л с силой.jpg56kb.31.05.2006 00:47скачать
ск п нед.jpg53kb.31.05.2006 00:39скачать
ск п с силой.jpg55kb.31.05.2006 00:47скачать
ск п с силой без нед.jpg50kb.31.05.2006 00:48скачать
Специф_на общий вид 2.cdw
Специф_на общий вид.bak
Специф_на общий вид.cdw
Специф_на узел подушки_2.cdw
Специф_на узел подушки.bak
Специф_на узел подушки.cdw
Специф_на уравновешив.cdw
Специф_на уравновешив_лист2.cdw
ук л нед.jpg55kb.31.05.2006 00:45скачать
ук л с силой.jpg50kb.31.05.2006 00:48скачать
ук п нед.jpg60kb.31.05.2006 00:45скачать
ук п с силой.jpg57kb.31.05.2006 00:49скачать
s_ekv1.JPG42kb.07.06.2005 10:54скачать
s_ekv2.JPG47kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv3.JPG49kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv4.JPG40kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv5.JPG33kb.07.06.2005 10:55скачать
s_ekv.JPG34kb.07.06.2005 10:54скачать
Thumbs.db
uk_sekv2.bmp
uk_sekv.JPG25kb.14.01.2005 03:44скачать
ur_kr_mesh.BMP
ur_kr_mod1.BMP
ur_kr_mod2.BMP
графики сущ. констр.cdw
графики усов. констр.cdw
жесткое крепление.cdw
крепление креставиной.cdw
ск л нед.jpg56kb.31.05.2006 00:38скачать
ск л с силой.jpg56kb.31.05.2006 00:47скачать
ск п нед.jpg53kb.31.05.2006 00:39скачать
ск п с силой.jpg55kb.31.05.2006 00:47скачать
ск п с силой без нед.jpg50kb.31.05.2006 00:48скачать
Узел подушки..bak
Узел подушки..cdw
ук л нед.jpg55kb.31.05.2006 00:45скачать
ук л с силой.jpg50kb.31.05.2006 00:48скачать
ук п нед.jpg60kb.31.05.2006 00:45скачать
ук п с силой.jpg57kb.31.05.2006 00:49скачать
Уравнов_устройство.bak
Уравнов_устройство.cdw
Уравнов_устройство нов.cdw
Шпиндель1 мой 1.bak
Шпиндель1 мой 1.cdw

содержание
Загрузка...

МОЙ ДИПЛОМ.doc

1   2   3   4
Реклама MarketGid:
Загрузка...
На рисунке 14 представлены графики зависимости эквивалентного напряжения в тяге от длины тяги при разных углах отклонения оси гидроцилиндра от вертикали.



а) при отклонении оси гидроцилиндра на угол 1°




б) при отклонении оси гидроцилиндра на угол 3°




в) при отклонении оси гидроцилиндра на угол 5°

Рисунок 14. Графики зависимости эквивалентного напряжения в тяге от длины тяги


Выводы по решению задачи: так как часто гидроцилиндр закрепляется с отклонением в несколько градусов, то в процессе работы происходят частые отказы резьбовых соединений, что приводит к образованию усталостных трещин в тяге и, следовательно, к обрыву тяги, а, значит, и к остановке процесса прокатки.

Таким образом, целесообразно будет выполнить крепление тяг к траверсе при помощи карданных шарниров.



  1. ^ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОГО

СОСТОЯНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАКЕТА ANSYS


    1. Описание задач и целей исследования


На основании опыта эксплуатации существующей конструкции устройства было проведено моделирование его напряженного состояния. При этом рассматривались два случая нагружения:

1) , т.е. не одинаковые расстояния между осью крепления траверсы и горизонтальной плоскостью симметрии коромысла. Это возникает в случае, если левая и правая проушины закручены на резьбовые хвостовики соответствующих тяг на разную длину. При моделировании было принято, что левая проушина недокручена на 5 мм, а правая закручена полностью.

2) . Это соответствует предыдущему случаю, но с учетом действия силы на штоке гидроцилиндра, линия действия которой отклонена на угол α. Такая ситуация возникает при непараллельности оси гидроцилиндра с осями тяг из-за погрешности изготовления цилиндрического отверстия в станине клети под установку гидроцилиндра. При моделировании принято α = 1º, а сила на штоке гидроцилиндра F = 300 кН.

Аналогичные варианты рассматривались и для усовершенствованной конструкции уравновешивающего устройства.

В ходе каждого исследования изучалось распределение напряжения в элементах уравновешивающего устройства, а именно, в местах присоединения тяг к траверсе.



    1. Этапы моделирования


Исследования выполнялись с использованием прикладного пакета ANSYS и для каждого рассмотренного случая состояли из следующих этапов:

  1. создание геометрической модели устройства;

  2. задание свойств материалов элементов конструкции;

  3. выбор типа конечного элемента и генерация конечно-элементной модели;

  4. создание "контактных пар" между деталями устройства;

  5. задание граничных условий и условий нагружения;

  6. решение системы уравнений;

  7. вывод и анализ результатов расчета.

Результаты выполнения каждого этапа сохранялись в файле базы данных (*.db), а результаты прочностного анализа – дополнительно в файле результатов (*.rst). Наличие этих файлов позволяет повторять моделирование для любых других значений нагружений.


    1. Моделирование напряженного состояния для 1-го случая нагружения


В соответствии с этапами моделирования вначале были созданы модели уравновешивающего устройства существующей и усовершенствованной конструкции.

Геометрическая модель уравновешивающего устройства существующей конструкции состоит из 6-ти отдельных элементов (объемов):

  1. левая тяга;

  2. правая тяга;

  3. левая порушина;

  4. правая порушина;

  5. коромысло;

  6. траверса.

Ввиду симметрии конструкции вначале создавалась ее половина, которая затем копировалась симметрично плоскости YZ с последующим объединением половинок траверсы и коромысла для получения цельных деталей.

Тяги являются симметричными деталями, состоящие из 5 участков разного диаметра и длины, каждый из которых был создан в виде отдельного цилиндра (таблица 5.1) с последующим их объединением в единый объем.


Таблица 5.1 – Геометрические параметры цилиндров

№ цилиндра

D, мм

L, мм

1

80

240

2

90

3320

3

80

280

4

70

200

5

60

240


Проушина состоит из 2-х объемов: полый цилиндр, у которого внешний диаметр D =150 мм и внутренний диаметр d =80 мм, и восьмигранная призма, основание которой выполнялось в виде плоскости и строилось по точкам (таблица 5.2) с последующим выдавливанием на высоту h = 150 мм. Затем оба объема объединены в одну деталь. Отверстие в восьмиграннике выполнено вычитанием созданного в его центре цилиндра диаметром D =160 мм и высотой h =150 мм.


Таблица 5.2 – Координаты точек построения восьмигранника

№ точки

Координаты, мм

X

Y

Z

115

0.4

0.26

0.075

116

0.4

0.33

0.12

117

0.4

0.4

0.12

118

0.4

0.47

0.075

119

0.4

0.47

-0.075

120

0.4

0.4

-0.12

121

0.4

0.33

-0.12

122

0.4

0.26

-0.075


Коромысло состоит из нескольких элементов, объединенных в цельную деталь. Вначале создавался цилиндр (Ø160 мм и длиной 190 мм), затем усеченный конус (R = 140 мм, r = 80 мм, высота h =180 мм) и цилиндр (Ø280 мм и высотой 290 мм) с последующим вычитанием двух блоков, построенных справа и слева в теле цилиндра.

Траверса уравновешивающего устройства создавалась при помощи точек (таблица 5.3) с последующим выдавливанием на ширину H =280 мм.


Таблица 5.3 – Координаты точек построения траверсы

№ точки

Координаты, мм

X

Y

Z

41

0

- 3.88

0

42

0

- 3.48

0

43

0.56

- 3.48

0

44

0.96

- 4.28

0

45

0.96

- 4.68

0

46

0.84

- 4.68

0

47

0.84

- 4.28

0

48

0.76

- 4.28

0

49

0.76

- 4.68

0

50

0.64

- 4.68

0

51

0.64

- 4.28

0

52

0.52

- 3.88

0


Затем в теле траверсы были созданы и вычтены два цилиндра: верхний цилиндр – отверстие под тягу; нижний – отверстие под закрепление линеек.

На рисунке 15 показана созданная геометрическая модель.




Рисунок 15 - Геометрическая модель уравновешивающего устройства существующей конструкции: 1) левая тяга; 2) правая тяга; 3) левая проушина; 4) правая проушина; 5) коромысло; 6) отверстие для крепления цилиндра; 7) траверса


При создании геометрической модели усовершенствованной конструкции использовалась предыдущая модель, в которой были изменены тяги, траверса и добавлены крестовины и кронштейны. В целом модель состояла из 10 элементов:

  1. левая тяга;

  2. правая тяга;

  3. левая проушина;

  4. правая проушина;

  5. коромысло;

  6. левый верхний кронштейн;

  7. правый верхний кронштейн;

  8. левая крестовина;

  9. правая крестовина;

10) траверса с левым и правым кронштейнами.

Крестовины были получены объединением двух пересекающихся цилиндров (Ø90мм, длиной 350 мм и 185 мм). Нижний кронштейн ввиду жесткого крепления в реальной конструкции был объединен с траверсой. Верхний кронштейн был создан, как отдельная деталь, путем объединения нескольких объемов.

Результат построения геометрической модели показан на рисунок 16.





а

б

Рисунок 16 - Геометрическая модель уравновешивающего устройства усовершенствованной конструкции: а) вид спереди; б) вид сзади;

1) левая тяга; 2) правая тяга; 3) левая проушина; 4) правая проушина; 5) коромысло; 6) отверстие для крепления цилиндра; 7) траверса; 8) левый верхний кронштейн; 9) правый верхний кронштейн; 10) левая крестовина; 11) правая крестовина.


На основе каждой геометрической модели были созданы конечно-элементные модели. В качестве конечного элемента для построения сетки был выбран элемент типа “SOLID 92”, который представляет собой тетраэдр с десятью узлами (рисунок 17).




Рисунок 17 – Тетраэдр


Полученные конечно-элементные модели показаны на рисунок 18.






а

б

Рисунок 18 - Модель, разбитая на элементы: а) существующая конструкция; б) усовершенствованная конструкция

Для моделирования сопряжений деталей в реальных конструкциях устройства были созданы контактные пары, которые имитировались специальными конечными элементами: Targe 170, Conta 174. Модель исходной конструкции содержала 8 контактных пар, а усовершенствованная конструкция – 20. Контактные пары располагались в местах соединения тяг с проушинами, проушин с цапфами коромысла и шипов крестовин с кронштейнами. В общей сложности число контактных элементов модели уравновешивающего устройства существующей конструкции составило 20953, а для усовершенствованной конструкции – 36128.

В качестве граничных условий были приняты закрепления моделей по поверхностям отверстий для присоединения линеек в траверсе. Эти поверхности имели нулевое перемещение по осям X,Y,Z.

Кроме того, прикладывались условия симметричности относительно плоскости XY, т.к. модель является осесимметричной и для ускорения расчетов рассматривалась ее половина.

Моделирования условия h1≠h2 (проушины закручены на разную глубину) выполнялось следующим образом.

Выделялись все узлы, принадлежащие левой проушине, и им задавалось перемещение в направлении оси Y на 5 мм. После выполнения расчетов в пакете ANSYS были получены распределения напряжений в деталях уравновешивающего устройства обеих конструкций и картины их деформаций.

Рассмотрим результаты распределения напряжений, полученные для существующей конструкции уравновешивающего устройства. На рисунке 19 приведена картина распределения эквивалентных напряжений в элементах конструкции.




I




а

б

Рисунок 19 – Картина распределения эквивалентных напряжений в элементах уравновешивающего устройства существующей конструкции: а) общий вид; б) вид I


Как можно увидеть, напряжение всей конструкции находится в пределах 300 МПа, но в месте присоединения проушины к левой тяге (там, где имитировалось недокручивание) возникает концентрация напряжений – до 1200 … 1800 МПа. Такие высокие значения, скорее всего, связаны с точностью разбивки геометрической модели устройства на конечные элементы, но в ходе исследований не удалось достигнуть более точной разбивки на конечные элементы, т.к. это требует больших ресурсов компьютера (около 1 Гб свободного пространства на диске).

Анализ картины деформации (рисунок 20) показал, что левая тяга при недокручивании проушины, связанной с ней, претерпевает растяжение, а правая тяга – сжатие, что объясняется поворотом коромысла вокруг центрального отверстия. Максимальное суммарное смещение составляет 3,8 мм.




I



а

б

Рисунок 20 – Картина смещений элементов уравновешивающего устройства существующей конструкции: а) общий вид; б) вид I


На рисунке 21 показаны графики эквивалентных напряжений, построенные по длине тяг. Анализ графиков позволяет увидеть, что тяги нагружены неодинаково и неравномерно по длине. Напряжения в левой тяге (со стороны недокрученной проушины) составляют порядка 40 МПа, в месте вкручивания тяги в траверсу наблюдается некоторое повышение напряжений – до 50 МПа, а в месте присоединения к проушине отмечены довольно высокие напряжения (около 700 МПа), особенно в крайнем сечении.

Это можно объяснить тем, что при недокручивании проушины, происходит поворот коромысла относительно центрального отверстия, что вызывает растяжение центральной части тяги, а в верхнем сечении наблюдается поворот относительно горизонтальной плоскости. В результате чего крайняя кромка тяги вминается в проушину. Для правой тяги картина распределения эквивалентных напряжений подобна, но уровень нагружения выше и достигает в теле центральной части тяги 70 МПа. Напряжения, возникающие в месте присоединения правой тяги к траверсе, составляют около 80..85 МПа. В месте соединения с проушиной правая тяга нагружена меньше по сравнению с левой – около 360 МПа.




а


Рисунок 21 – Графики эквивалентных напряжений в тягах уравновешивающего устройства существующей конструкции: а) левая; б) правая





б


Рисунок 21 (продолжение)


В результате можно сделать вывод, что напряжения, возникающие в элементах существующей конструкции уравновешивающего устройства, находятся в допустимых пределах, но при дополнительных нагрузках наличие недокручивания проушины будет способствовать дополнительным напряжениям и может вызвать разрушение тяг.

После моделирования этого же случая напряжений в уравновешивающем устройстве усовершенствованной конструкции получены следующие результаты. В результате расчета получена картина распределения эквивалентных напряжений в элементах усовершенствованной конструкции уравновешивающего устройства (рисунок 22).




Рисунок 22 – Картина распределения эквивалентных напряжений в элементах усовершенствованной конструкции уравновешивающего устройства для случая недокручивания левой проушины


Из представленной картины можно увидеть, что в целом вся конструкция нагружена равномерно, диапазон напряжений не превышает 280 МПа. Однако в местах контакта левой проушины с цапфой коромысла наблюдается повышенный уровень напряжений (рисунок 23), что соответствует контактным давлениям на сопрягающихся поверхностях проушины и коромысла. Эти напряжения обусловлены заданным в исследовании воздействием недокручивания проушины.





Рисунок 23 — Распределение напряжений в месте контакта левой проушины и цапфы коромысла


На рисунке 24 приведены графики эквивалентных напряжений, возникающих в тягах уравновешивающего устройства.



а



б

Рисунок 24 — Графики распределения эквивалентных напряжений по длине тяг: а) левая; б) правая

Как видно из графиков обе тяги нагружены практически одинаково, уровень эквивалентных напряжений составляет 25 – 30 МПа. В местах, где тяги вкручены в проушины, наблюдается резкое повышение напряжений – до 550 МПа. Это можно объяснить наличием контактных резьбовых соединений, что является дополнительным концентратором напряжений. В месте, где тяги соединяются с кронштейнами, эквивалентные напряжения снижаются, доходя до нулевого значения на свободных участках тяги.

Сопоставляя полученные результаты расчета напряжений с допускаемыми напряжениями для материала тяг (сталь 3), можно сделать вывод, что в рассмотренной конструкции условия прочности соблюдаются. Этот же вывод распространяется и на другие элементы конструкции – траверсу, кронштейны, крестовины. Для проушин и коромысла следует рекомендовать выполнить поверхностное упрочнение в местах их сопряжения, т.е. на поверхностях цапф и в отверстиях проушин, что повысит их запас по контактной выносливости.

Таким образом, в результате проведенного моделирования установлено, что в существующей конструкции уравновешивающего устройства напряжения, возникающие из-за недокручивания одной из проушин, имеют более высокие значения (почти 2 … 2, 5 раза), чем для усовершенствованной конструкции. Концентраторы напряжения возникают в обеих конструкциях в местах соединения тяг и проушин, однако в существующей конструкции отмечается повышение напряжений и в месте соединения тяг с траверсой, что является потенциальным местом возможного разрушения. В то время как для усовершенствованной конструкции такое явление полностью исключается благодаря наличию шарнирного соединения в форме крестовин.



    1. Моделирование напряженного состояния для 2-го случая нагружения


Данный случай нагружения соответствует предыдущему случаю, но с учетом действия силы на штоке гидроцилиндра, линия действия которой отклонена на угол α (рисунок 25). Такая ситуация возникает при непараллельности оси гидроцилиндра с осями тяг из-за погрешности изготовления цилиндрического отверстия в станине клети под установку гидроцилиндра, т.е. .

При моделировании принято α = 1º, а сила на штоке гидроцилиндра F = 300 кН.



Рисунок 25 — Расчетная схема для 2-го случая нагружения


Для данного случая моделирования использовались геометрические и конечно-элементные модели, созданные на предыдущем этапе. Сила, действующая под углом 1º, раскладывалась на две составляющие Fx и Fy:

Fx =5,2 кН;

Fy =299,95 кН.

Причем, сила Fx заменялась давлением, распределенным по правой части боковой поверхности центрального отверстия коромысла. Значение этого давления равнялось:

,

где l — длина цилиндрического отверстия;

r — радиус отверстия.


.


Сила Fy прикладывалась, как нагрузка, распределенная по линии – образующей боковой поверхности центрального отверстия коромысла. Такой способ приложения нагрузки обусловлен особенностями программы ANSYS.

В результате проведенного моделирования также были получены распределения эквивалентных напряжений в элементах уравновешивающего устройства существующей и усовершенствованной конструкций.

На рисунке 26 показан общий вид уравновешивающего устройства существующей конструкции с нанесенной картиной распределения эквивалентных напряжений. Характер распределения напряжений практически совпадет с полученным при выполнении 1-го случая моделирования (сила отсутствовала), но значения напряжений выше почти 1,2 .. 1,5 раза.




Рисунок 26– Картина распределения эквивалентных напряжений в элементах уравновешивающего устройства существующей конструкции


В целом напряжения, возникающие в элементах конструкции, находятся в пределах 360 МПа. Концентраторы напряжений наблюдаются в месте соединения левой тяги с проушиной. Анализ графиков напряжений, построенных по длине левой и правой тяг (рисунок 27), позволил выяснить, что, как и ранее, наиболее нагруженной является правая тяга.




а



б

Рисунок 27 – Графики распределения напряжений по длине тяг: а) левая; б) правая

В центральной части правой тяги уровень напряжений составляет 130 .. 140 МПа, а в месте соединения с траверсой – около 180 МПа. Это в 1,8 .. 2 раз выше, чем для 1-го случая моделирования. Для левой тяги при приложении силы F также наблюдается повышение напряжений, в центральной части – до 40 .. 50 МПа, в месте присоединения к траверсе – 70 МПа. Таким образом, видно, что при приложении силы со стороны гидроцилиндра нагруженное состояние тяг уравновешивающего устройства изменяется и вероятность обрыва правой тяги в месте соединения с траверсой возрастает.

В ходе проведения исследований для существующей конструкции уравновешивающего устройства также был рассмотрен случай, когда проушины обеих тяг были накручены одинаково, а на конструкцию действовала только сила со стороны гидроцилиндра под углом 1о. На рисунке 28 приведен график распределения эквивалентных напряжений по длине правой (наиболее нагруженной) тяги.




Рисунок 28 – График распределения эквивалентных напряжений по длине правой тяги уравновешивающего устройства существующей конструкции (только при действии силы)

Как видно из графика, максимальные напряжения возникают в местах соединения тяг с траверсой и тяг с проушинами, причем напряжения, возникающие в местах присоединения траверсы, выше почти в 2,5 раза. Это соответствует фактическим местам разрушения тяг уравновешивающего устройства существующей конструкции. Для случая =1о максимальные напряжения составляют 85 МПа. Таким образом, даже только при отклонении оси гидроцилиндра от вертикали на угол 1º в местах присоединения тяг к траверсе возможно возникновение трещин, приводящих к их разрушению.

Для усовершенствованной конструкции уравновешивающего устройства полученная картина распределения нагружений несколько иная (рисунок 29).



Рисунок 29 – Картина распределения эквивалентных напряжений в элементах уравновешивающего устройства усовершенствованной конструкции

Для данной конструкции значения напряжений, возникающих в ее элементах, также повысились приблизительно в 1,2 .. 1,3 раза. Уровень эквивалентных напряжений для большинства элементов находится в диапазоне до 350 МПа. Концентраторы напряжений располагаются, как и в 1-м случае, на цапфе коромысла и в отверстии левой проушины. Нагружение обеих тяг осталось примерно одинаковым и в центральной части достигает значений 65 … 75 МПа. Напряжения на участках тяг, присоединенных к кронштейнам, снижаются благодаря наличию шарниров на основе крестовин.

На рисунке 30 представлены графики распределения напряжений по длине тяг усовершенствованной конструкции.



а


Рисунок 30 – Графики распределения напряжений по длине тяг: а) левой; б) правой




б


Рисунок 30 (продолжение)


Таким образом, как и в 1-м случае моделирования, усовершенствованная конструкция уравновешивающего устройства проявляет свои достоинства по сравнению с существующей, т.к. даже при действии двух составляющих нагрузки (от недокручиввания и сила со стороны гидроцилиндра) тяги устройства нагружены равномерно и одинаково. Наличие шарнирных соединений тяг с траверсой позволяет не только перераспределить рабочие нагрузки между элементами конструкции, но и компенсирует все дополнительные нагрузки, возникающие из-за неточности сборки и монтажа.


    1. Проектирование систем пластической смазки



К основным задачам, которые решают в период проектирования централизо­ванных систем, относятся расчет и выбор двухлинейных питателей, насосных ус­тановок и магистральных трубопроводов.

Двухлинейные питатели пластичной смазки характеризуются номинальной подачей, которая зависит от условий эксплуатации, периодические работы сис­тем, конструкционных (диаметр, длина подшипника, диаметральный зазор, каче­ство трущихся поверхностей) и энергосиловых (нагрузка, скорость) параметров узлов трения. Изменение во времени этих параметров описываются уравнениями теории случайных процессов, что препятствует разработке теоретических мето­дов расчета расхода пластичной смазки, необходимого для нормальной работы узлов трения. Известные в настоящее время методики являются приближенными. Поэтому в конструкцию питателя введено индивидуальное устройство регулиро­вания хода поршня.

В конструкции шпиндельного соединения выделяются следующие узлы тре­ния: подшипники скольжения и шарнир трения скольжения.

Для смазки принята пластическая смазка (консистентная) – густой мазе – об­разный продукт, занимающий промежуточное положение между маслами и твер­дыми материалами. Основная особенность пластичной смазки – это присущая ей пластичность (способность не деформироваться под действием небольших нагру­зок). Подшипники в карданном узле (крепление штанги уравновешивающего устройства к траверзе шпиндельного вала) характеризуются следующими параметрами:


Д=95 мм, В=35 мм, n < 1 об/мин.


В соответствии с методикой ВНИИМЕТМАШ рекомендуется рас­считывает норму расхода пластичной смазки по следующей формуле [8,стр. 351]:


,


где 11 – минимальная норма расхода смазки;

k1 – коэффициент, учитывающий зависимость нормы расхода смазки от диаметра подшипника если d < 100 мм, то k1 =1;

k2 – коэффициент, характеризующий зависимость нормы расхода смазки от частоты вращения, если n<100 об/мин, то k2=1;

k3 – коэффициент, учитывающий влияния качества поверхности на норму расхода смазки (при удовлетворительном качестве, т. е. суммарная площадь дефектов превышает 5% контактной поверхности), k3 =1;

k4 – коэффициент, зависящий от рабочей температуры подшипника Тр, так как Тр=50°, то k4 =1;

k5 – коэффициент учета нагрузки, если нагрузка не превышает проектное значение, k5 =1,1.

Тогда





Объем пластичной смазки, периодически подаваемой питателем в подшип­ники качения, будет равен [8,стр. 351]:





где F – площадь контактной поверхности подшипника, определяется так:





^ Т – продолжительность цикла смазывания, Т=2 ч [8, стр. 352].


Тогда





По значению V выбираем питатель с ближайшим большим значением номинальной подачи [8, табл. 7.3], 2-0025-4 ГОСТ 6911-71.

Определим объем смазки, который необходим для смазывания подшипников роликовой опоры, размеры которых составляют:


Д=110 мм, В=23,75 мм, n=110 об/мин.


По формуле (4.1) находим норму расхода смазки q2, если:


k1 =1+4(d-100)*10-3=1+4(110-100)*10-3=1,04;


k2 =1+4(d-100)*10-3=1+4(110-100)*10-3=1,04;


k3 =k4 =k5=1.


Тогда


q2=11·1,04·1,04·1·1·1=11,9


Объем пластичной смазки определяем по формуле (4.2):


V2=11,9·0,0026·2=0,062 см3,


где F2 – площадь контактной поверхности подшипника, определяется так:


F2=D2·B2=0,11·0,024=0,0026 м2.


По значению V выбираем питатели с ближайшим большим значением номи­нальной подачи: два двух линейный питатель с двумя отводами типа

2-0025-4 ГОСТ 6911-71 [8, стр. 344].

Принимаем, что для автоматических станций смазки резервуар заполняется один раз в сутки слесарем – смазчиком, поэтому количество смазки,

расходуемое за один цикл работы системы:





где аiколичество двухлинейных питателей данного типоразмера;

Vi – номинальная производительность питателя.


Тогда


Qц1=1·0,25=0,25 см3/ход,


Qц2=4·0,25=1 см3/ход,


Qц общ.=0,25+1=1,25 см3/ход.


Расчетная подача насоса автоматической системы пластичной смазки:


,


где β – коэффициент, учитывающий уменьшения подачи при износе насоса:

β=0,75..0,8;


ТНвремя нагнетания смазки (при Т≥2ч, ТН=15..20 мин).





Тогда число автоматических систем пластичной смазки:





где Рк – подача принятого насоса (Рк=50 см3/мин).





Принимаем одну автоматическую систему пластичной смазки.


7. Расчет экономического эффекта


Разработанные в диплом проекте крепления тяги уравновешивающего устройства к траверзе и роликовые опор шпиндельного вала исключат аварийные отказы, которые влекли за собой непредусмотренные финансовые потери.

Экономическая эффективность разработанных технических решений в первую очередь обусловлена более высокой вероятностью безотказной работы шпиндельного соединения, следовательно и самой клети 950/900. Ожидаемый экономический эффект от внедрения карданного узла считается из условия, что нынешнее крепление дает один отказ в год, а время на его устранение составляет 4 часа. Таким образом, зная годовой выпуск продукции, который составляет 1 млн. т/год и время работы стана в год (32 часа в месяц приходится на ремонт) которое составляет 8760 часов в год, можно определить часовую производительность, она равна 119,4 т/ч. Таким образом за время простоя было потеряно 477,6 тонн, зная стоимость одно тонны готовой продукции, которая равна 300 у.е., чистая прибыль от реализации одной тонны продукции составляет 20% т.е. 60 у.е., следовательно потери при аварийном простои составили 28656 у.е.

Исходя из проведенного анализа, данный экономический эффект равен потери т.е. он составил 28656 у.е.


8^ . ОХРАНА ТРУДА


8.1 Характеристика объекта. Анализ вредных и опасных факторов


Устройство для уравновешивания шпинделей является одним из наиболее важных, с технологической точки зрения, элементов прокатного стана обжимного цеха ЗАО «ММЗ Истил (Украина)». Оно предназначено для уравновешивания шпинделей, обеспечивая их центрирование и плавную работу. Современные прокатные станы характеризуются поточным технологическим процессом обработки металла, поэтому надежная работа устройства для уравновешивания шпинделей является очень важной.

По своему назначению устройства для уравновешивания шпинделей разделяют на три типа: гидравлические, грузовые и пружинные. Кроме этого, существуют уравновешивающие устройства, включающие в себя элементы различных типов конструкций.

Устройства для уравновешивания шпинделей обжимных станов работают в весьма тяжелых условиях. Устройства для уравновешивания шпинделей подвержены продолжительному во времени воздействию высоких температур, предельных нагрузок, обладают высокой инерционностью, конструктивно очень громоздки, и подвержены воздействию воды и окалины.

Устройства для уравновешивания шпинделей содержат в своем составе массивные грузовые детали, элементы гидравлики и амортизирующие устройства.

Устройства для уравновешивания шпинделей приводятся в движение при помощи гидравлического привода. Шпиндели приводятся во вращение от отдельных мощных электродвигателей расположенных в главной линии прокатной клети, и связаны с устройством для уравновешивания через узел подушки.

Устройства для уравновешивания шпинделей обслуживается оператором, рабочее место которого в кабине. При работе устройства для уравновешивания шпинделей совместно с прокатной клетью возникают следующие вредные и опасные факторы: шум, вибрация, тепловое излучение, запыленность, опасность поражения электрическим током.

Шум при работе устройства для уравновешивания шпинделей возникает по причине механического взаимодействия деталей, а также при ударе слитка выходящего из клети. Колебания с частотой ниже 16 Гц и более воспринимаются организмом как вибрация, а с частотой 16…20 Гц и более - одновременно и как вибрация и как звук. Оператор, который управляет процессом прокатки, подвержен воздействию вибрации и шума. Повышение скорости прокатки, связанное с интенсификацией производства металла, приводит к резкому увеличению динамических усилий, нарушениям устойчивости технологического процесса обработки металла и повышению шума и вибраций.

Основным источником тепловыделений для оператора является прокатываемый металл. Так как прокатываемый металл находится непосредственно в пределах прокатной клети и подводящего рольганга, то оператор, управляющий им подвержен сильному воздействию избыточного тепла, которое выделяется слитком. В этом случае по своей физической природе тепловое излучение является инфракрасным излучением. При интенсивном воздействии инфракрасного излучения на голову человека может произойти солнечный удар. Инфракрасное излучение влияет на функциональное состояние человека, его центральную нервную систему, сердечно- сосудистую систему.

Запыленность и загазованность окружающей среды устройства для уравновешивания шпинделей обусловлено технологическим процессом прокатки. При этом в окружающую среду выделяются: металлическая пыль, пары технологических смазок, металлов и различных веществ. При горячей прокатке металла в воздухе станового пролета содержится пыль в виде раздробленной окалины.

Как указывалось выше, устройства для уравновешивания шпинделей имеют гидравлический, пружинный или грузовой тип уравновешивания, и работают в связке со шпинделями, приводящимися во вращение от электродвигателей. При этом электропривод в своем составе содержит и другое электрооборудование, необходимое для регулирования скорости движение проката в широком диапазоне, поэтому несоблюдение правил эксплуатации оборудования и правил техники безопасности электроустановок может привести к поражению обслуживающего персонала электрическим током. К наиболее вероятным причинам поражения электрическим током при эксплуатации и техническом обслуживании устройства для уравновешивания шпинделей можно отнести: непосредственное соприкосновение с открытыми токоведущими частями и кабелями, ошибочная подача напряжения во время ремонтов и осмотров электрооборудования, соприкосновение с оборудованием или конструкцией, случайно оказавшимися под напряжением.

В кабине, зоне расположения пультов и постов управления, помещениях для выполнения работ операторского типа, связанных с нервно – эмоциональным напряжением, должны соблюдаться оптимальные параметры микроклимата: температура 22 - 24С; влажность 40…60%; скорость движения воздуха 0,1 м/с. Далее приведены показатели нормирования опасных и вредных факторов, и уровня шума (таблицы 4 и 5) [10].

В закрытых постах управления прокаткой металла, интенсивность облучения Е1 = 300 Вт/м2.

Допускаемое значение Е2 = 140 Вт/м2.


Таблица 8.1 – Нормирование вредных и опасных факторов

Вредные факторы

Фактические значения фактора

ПДК

Соответствующее превышение норм

СО

22 мг/м3

20 мг/м3

N1 = 22/20 = 1,1

Инфракрасное излучение

300 Вт/м2

140 Вт/м2

n2 = 300/140=2,14

Электрический ток

U=380В

-------

------------------


Таблица 8.2 – Показатели уровня шума

Рабочее место

Уровень звукового давления в дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Фактические

97

90

85

82

80

77

74

72

Предельно- допустимые нормы

99

92

86

83

80

78

76

74


8.2. Разработка мероприятий по устранению вредных и опасных факторов


8.2.1 Расчет естественной вентиляции


Период прокатки одного слитка составляет 2 мин. Масса одного слитка составляет m = 5800 кг, число слитков за час n = 20. Начальная температура прокатываемого металла составляет tH = 1200С, конечная температура составляет tK = 900С. Общая масса прокатываемого металла за час составляет:

1   2   3   4



Скачать файл (3727.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации