Курсовой проект на тему: Однороторная дробилка СМД-85

4. Расчет показателей надёжности.

4.1. Определение среднего и гамма-процентного ресурсов до первого капитального ремонта.

Расчёт ведется по [8] и [9].

Предполагаемый закон распределения ресурса для роторных дробилок – нормальный. Для вычисления значений функции распределения предварительно определяются порядковые номера групп изделий, израсходовавших ресурс

, (61)

где - порядковый номер предшествующей группы, для данной выборки в первом интервале ;

- очередное приращение порядкового номера.

, (62)

где - суммарное число приостановленных и израсходовавших ресурс изделий, предшествующих данной группе.

Значение находим по формуле

, (63)

Результаты всех вычислений сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты вычисления функции распределения

Середина

интервала

11500

-

1

1

1

1

0,06

12500

1

2

2

15

14

1,07

2,14

3,14

0,19

13500

1

-

14500

-

-

15500

1

3

6

12,86

10

1,28

3,84

6,98

0,44

16500

-

1

1,28

1,28

8,26

0,52

17500

-

1

1,28

1,28

9,54

0,60

18500

-

-

19500

-

3

1,28

3,84

13,38

0,84

20500

-

-

21500

1

-

По значениям эмпирической функции распределения и значениям середин интервалов строим график эмпирической функции распределения ресурса.

Для определения 90-процентного ресурса модернизированной дробилки на оси ординат отмечаем точку , проводим горизонтальную прямую и из точки пересечения с графиком опускаем перпендикуляр на ось абсцисс. Находим точку

При нормальном законе распределения ресурса средний ресурс определяется как 50-процентный.

Для определения среднего ресурса находим значение эмпирической функции и получаем значение среднего ресурса

Рисунок 11– График эмпирической функции распределения ресурса

4.2.Определение установленного ресурса до первого капитального ремонта.

Значение установленного ресурса принимается равным . Принимаем

, (64)

где - 80-процентный ресурс, определяемый по графику эмпирической функции распределения ресурса.

Значение функции соответствует значение

4.3.Определение коэффициента технического использования дробилки.

Значение коэффициента технического использования определяется по формуле

, (65)

где - суммарная продолжительность наработок всех наблюдаемых изделий, ч; - суммарная продолжительность неплановых ремонтных работ, ч; - суммарная оперативная продолжительность плановых ремонтов и обслуживаний, ч.

Таблица 3 - Продолжительности наработок

, ч

, ч

, ч

1

21859

1000

748

2

10940

800

75

3

13000

1000

40

4

8000

400

100

5

8000

400

100

6

8000

150

72

70599

3750

1135

4.4.Определение удельной суммарной оперативной трудоёмкости плановых технических обслуживаний.

Удельная суммарная оперативная трудоёмкость плановых технических обслуживаний , определятся по формуле

, (66)

где - межремонтный цикл, для дробилки СМД-85 составляет 14000 ч;

- продолжительность выполнения ТО-1, ч;

- количество технических обслуживаний в межремонтном цикле;

- среднее число исполнителей.

- проводят через 5000 часов работы: , ,

- проводят через 1000 часов работы: , ,

- проводят через 200 часов работы: , ,

- проводят через 5000 часов работы: , ,

Полученные значения показателей надежности соответствуют нормативным значениям, заложенным в ТУ 22-5321-82.

5.Расчёт гидропривода механизма раскрытия.

5.1.Расчёт внешней нагрузки на выходном звене гидропривода.

Расчёт ведется по [4], [5] и [10].

На рабочее оборудование механизма раскрытия корпуса дробилки действуют следующие силы: сила тяжести откидной части , и усилие подъема на штоке гидроцилиндра

Рисунок 12 - Схема к определению усилия на штоке гидроцилиндра

Сила тяжести откидной части корпуса дробилки вместе с отражательной плитой определяется по формуле

, (67)

где - масса откидной части со второй отражательной плитой, ;

- ускорение свободного падения,

Для определения усилия на штоке гидроцилиндра , составим уравнение моментов относительно точки (см. рисунок 12)

5.2.Обоснование уровня номинального давления в гидросистеме.Давление рабочей жидкости в гидросистеме зависит от типа насоса и назначения гидропривода (для вспомогательных операций или для привода основного оборудования) на данной машине. Давление насоса должно быть тем больше, чем больше нагрузка или мощность приводимого в движение механизма.

Принимаем номинальное давление в гидросистеме механизма открытия корпуса дробилки

5.3.Выбор рабочей жидкости.

Рабочая жидкость, кроме основной функции – передачи энергии от насоса к гидродвигателю, выполняет ряд вспомогательных, но весьма важных функций: смазка трущихся поверхностей сопряженных деталей, отвод тепла и удаление продуктов износа из зон трения, предохранение деталей гидропривода от коррозии. В общем, рабочую жидкость для гидросистемы следует выбирать с учетом рекомендаций заводов-изготовителей гидрооборудования, режима работы гидропривода, климатических условий эксплуатации, соответствия вязкости жидкости номинальному давлению.

Выбираем рабочую жидкостьАУсо следующей характеристикой:

ГОСТ 17479.3-85 МГ-15-А

Плотность при , 890

Вязкость, сСт при 22

при 170

Температура вспышки, 165

Температура застывания, –45

Температурные пределы

применения, –30;+60

5.4.Расчёт и выбор гидрооборудования.

5.4.1.Расчёт мощности, подачи гидронасосов и их выбор.

Для определения мощности насосной установки вначале вычисляется мощность, которую должны обеспечить исполнительные механизмы гидропривода. Полезная мощность , на штоке силового гидроцилиндра находится по формуле

, (68)

где - усилие на штоке гидроцилиндра, ;

- скорость перемещения штока, ;

- общий КПД гидроцилиндра,

При расчете мощности насоса, приводящего в действие гидродвигатели, учитываются возможные потери давления и подачи в гидросистеме коэффициентами запаса по усилию и скорости

, (69)

где - коэффициент запаса по усилию;

- коэффициент запаса по скорости.

Меньшие значения коэффициентов выбираются для гидроприводов, работающих в легком и среднем режимах, а большие – в тяжелом и весьма тяжелом режимах эксплуатации. Так как режим работы механизма открытия корпуса дробилки относится к легкому, то принимаем и

Определив мощность насоса, рассчитывается требуемая подача насоса , в гидросистему по формуле

, (70)

где - номинальное давление в гидросистеме.

Выбор конкретной марки насоса производится по рабочему объему , расчетное значение которого вычисляется по формуле

, (71)

где - объемный КПД насоса;

- угловая скорость вала насоса.

Выбираем шестеренный насос НШ-4 со следующими техническими данными:

Рабочий объем, 4

Давление, МПа:

номинальное 20

максимальное 25

Частота вращения, :

номинальная 40

максимальная 50

КПД:

объемный 0,9

механический 0,9

общий 0,8

Масса, кг 1,7

Далее рассчитывается действительная подача , насосной установки по формуле

, (72)

где - число насосов.

- значение рабочего объема выбранного насоса.

.

После этого вычисляется приводная мощность насосной установки , по формуле

, (73)

где - коэффициент запаса;

- полный КПД насоса.

5.4.2.Расчет и выбор гидроцилиндров.

Наибольшее распространение в гидроприводах СДМ получили гидроцилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком.

Основными параметрами силовых гидроцилиндров являются номинальное давление, внутренний диаметр цилиндра, диаметр штока и ход поршня. По этим параметрам определяются развиваемое на штоке усилие, скорость перемещения поршня, требуемый расход рабочей жидкости.

Усилие, развиваемое на штоке гидроцилиндра, определяется по формулам:

а) при подаче жидкости в поршневую полость

, (74)

б) при подаче жидкости в штоковую полость

, (75)

где - давление жидкости в сливной магистрали;

- диаметр внутренней полости цилиндра, м;

- диаметр штока, м;

- механический КПД гидроцилиндра.

Поскольку усилие, которое должен развивать гидроцилиндр, в дипломном проекте определяется расчетом, то необходимый внутренний диаметр гидроцилиндра определяется по формуле

, (76)

Для устранения перекоса при раскрытии корпуса принимаем два гидроцилиндра, тогда общее усилие, определяемое расчётным путем, необходимо разделить пополам

Диаметр штока определяется из соотношения

(77)

Ход поршня определяется в соответствии с необходимым ходом рабочего органа, а так как откидная часть дробилки поднимается на 327 мм, то примем ход поршня с запасом, то есть равным 400мм.

Рассчитанные величины приводятся в соответствие с ГОСТ 22-1417-79:

а)

б)

Действительные значения скоростей поршней будут равны:

а) при выталкивании

, (78)

где - объемный КПД цилиндра;

- число гидроцилиндров,

б) при втягивании

, (79)

Необходимый расход жидкости для обеспечения заданной скорости поршня:

а) при подаче жидкости в поршневую полость

, (80)

б) при подаче жидкости в штоковую полость

, (81)

5.4.3.Выбор направляющей и регулирующей аппаратуры.Направляющая гидроаппаратура предназначена для изменения направления и запирания потока рабочей жидкости путем полного открытия или полного закрытия проходных каналов гидроэлементов. К ней относятся гидрораспределители, обратные клапаны, гидрозамки, гидроусилители.

Регулирующая гидроаппаратура применяется для регулирования величин давления и потока рабочей жидкости путем изменения площади проходного сечения отверстия. К ней относятся предохранительные, переливные, редукционные клапаны, дроссели, регуляторы потока.

Основными параметрами направляющей и регулирующей гидроаппаратуры являются номинальное давление , номинальный поток и условный проход

При проектировании обычно гидроаппаратура не рассчитывается, а выбирается из нормализированных аппаратов и агрегатов, серийно изготовляемых специализированными заводами по основным приведенным параметрам.

1) Распределитель секционныйР-16

Условный проход, мм 16

Расход рабочей жидкости, :

номинальный 10,52

максимальный 13,36

Давление на входе, МПа:

номинальное 16

максимальное 17

Падение давления в распределителе, МПа:

в трех секциях 0,2

Допустимое давление на сливе, МПа 1,0

2) Клапан предохранительныйУ 4790.15

Расход рабочей жидкости, :

номинальный 26,7

минимальный 2,7

Номинальное давление, МПа 16

Условный проход, мм 32

Масса, кг 12

5.4.4.Выбор фильтров.

Основными параметрами фильтров являются условный проход, номинальное давление и номинальная тонкость фильтрации.

В гидросистемах СДМ применяются магистральные и встроенные фильтры с бумажным и проволочным (сетчатым) фильтроэлементами, обеспечивающими тонкость фильтрации 25, 40 и 63 мкм. Фильтры устанавливаются, как правило, на сливной линии, магистральные – обычно перед масляным баком, а встроенные – в масляном баке.

В нашем случае это встроенный фильтр

Условный проход, мм 20

Номинальный поток при

перепаде давления 0,08 МПа

и вязкости 30-40 сСт, 0,67

Номинальная тонкость фильтрации, мкм 25

Номинальное давление, МПа 0,63

Максимальный допустимый

перепад давления, МПа 0,35

Ресурс работы фильтроэлемента

до замены или промывки, ч 200

Масса встроенного фильтра, кг 8,7

5.4.5.Расчет и выбор трубопроводов.

Для соединения элементов гидропривода, не имеющих взаимного перемещения, применяются стальные бесшовные трубы, а для соединения гидроагрегатов, имеющих взаимное перемещение, применяются гибкие рукава, причем для низких давлений – резиновые рукава с нитяными оплетками, для высоких давлений – с металлическими оплетками.

Расчет трубопроводов состоит из гидравлического расчета и расчета на прочность. Под гидравлическим расчетом понимается определение внутреннего диаметра трубы , по формуле

, (82)

где - подача насоса;

– скорость потока жидкости,

В зависимости от назначения трубопровода, давления в гидросистеме выбирается скорость потока рабочей жидкости на основе следующих рекомендаций:

а) для всасывающего трубопровода – , принимаем

б) для сливного трубопровода – , принимаем

в) для напорного трубопровода – , принимаем

В дренажных трубопроводах необходимо обеспечить свободный слив утечек жидкости, поэтому независимо от количества этих утечек минимальный диаметр дренажной магистрали выбирается в пределах 8…10 мм.

Расчет на прочность состоит в определении толщины стенки металлического трубопровода , по формуле

, (83)

где - допускаемое напряжение на разрыв, для стали 20 , для медных трубопроводов ;

- номинальное давление жидкости.

а) для всасывающего трубопровода

б) для сливного трубопровода

в) для напорного трубопровода

Полученные значения диаметров трубопроводов согласовываются со стандартными значениями:

а) всасывающий трубопровод

б) сливной трубопровод

в) напорный трубопровод

Теперь посчитаем действительные значения скорости потока рабочей жидкости во всасывающем, сливном и напорном трубопроводах в соответствии с полученными стандартными значениями диаметров. Для этого выразим из формулы (49) скорость

, (84)

а) всасывающий трубопровод

б) сливной трубопровод

в) напорный трубопровод

5.4.6.Расчет и выбор емкости гидробака.

Гидробаки предназначены для содержания запаса, отстоя (деаэрации), фильтрации рабочей жидкости и отвода тепла из гидросистемы в атмосферу. Вместимость гидробака, его форма, месторасположение на машине, некоторые конструктивные особенности оказывают существенное влияние на работоспособность гидравлического привода.

Главным параметром бака является его вместимость. От этого параметра зависят значения установившейся температуры рабочей жидкости и интенсивность ее нарастания при пуске машины, время выхода гидропривода на оптимальный тепловой режим, объемный КПД гидропривода и, в конечном итоге, производительность машины в целом.

Для гидросистем мобильных машин рекомендуется выбирать объем бака на основании следующего соотношения

, (85)

где – объем гидробака, ;

- минутная подача насосной установки.

Однако при обосновании принятого соотношения следует учитывать мощность, режим работы гидропривода, климатические условия эксплуатации. В результате длительного опыта проектирования и эксплуатации гидрофицированных машин выработаны следующие рекомендации выбора объема бака (в данном случае для легкого режима работы)

, (86)

После предварительного расчета значения объема бака необходимо согласовать с нормализованным значением по ГОСТ 12448-80

5.5.Поверочный расчет гидропривода.

5.5.1Расчет потерь давления в гидросистеме.

Расчет потерь давления в гидросистеме производится для определения эффективности спроектированного гидропривода. Потери давления в гидросистеме, обусловленные трением жидкости о стенки трубопроводов и гидроагрегатов и внутренним трением жидкости, зависят от следующих факторов: длины, диаметра и формы трубопроводов, скорости течения и вязкости рабочей жидкости в трубопроводе. Для выполнения расчета потерь давления необходимо знать гидравлическую схему соединений, внутренний диаметр и длину трубопроводов, подачу насоса, вязкость и плотность рабочей жидкости.

Суммарная величина потерь давления в гидросистеме может быть определена как сумма потерь в отдельных элементах гидросистемы

, (87)

где - суммарные путевые потери давления на прямолинейных участках трубопроводов, Па;

- суммарные местные потери, Па;

- суммарные потери давления в гидроагрегатах, Па.

Суммирование потерь давления необходимо выполнять не на всех участках гидросистемы, имеющей несколько исполнительных гидродвигателей, а в магистрали каждого гидродвигателя отдельно. Для этого целесообразно разбить всю магистраль на отдельные участки, в каждом из которых равны диаметры трубопровода и скорости потока жидкости.

Суммарные потери давления при работе гидроцилиндра определяются из выражения

, (88)

где – путевые и местные потери на различных участках, Па;

– потери давления в распределителе и фильтре, Па.

Рисунок 13 - Гидравлическая схема соединений к расчёту потерь давления

Путевые потери определяются по формуле

, (89)

где – коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода; – плотность жидкости, ; – длина участка трубопровода, м; – внутренний диаметр трубопровода, м; – скорость потока жидкости в трубопроводе,

Коэффициент трения зависит от числа Рейнольдса – и в зависимости от режима течения рассчитывается по формулам:

а) при ламинарном режиме

, (90)

б) при турбулентном режиме

, (91)

В свою очередь число Рейнольдса находится из выражения

, (92)

где – кинематическая вязкость рабочей жидкости, (при ).

а) для сливного трубопровода

(ламинарный режим).

б) для напорного трубопровода

(ламинарный режим).

Коэффициент трения : а) для сливного трубопровода

б) для напорного трубопровода

Путевые потери , Па: а) для сливного трубопровода

б) для напорного трубопровода

Местные потери давления в гидросистеме , определяются по формуле

, (93)

где – коэффициент местных сопротивлений, который суммируется из коэффициентов отдельных местных сопротивлений, встречающихся на пути потока жидкости.

а) для сливного трубопровода

в) для напорного трубопровода

Потери давления в распределителе и фильтре:

(из технической характеристикиР-16),

(определены как потери в местных сопротивлениях по формуле (60)),

5.5.2.Расчет действительного значения КПД гидропривода.

Для оптимально разработанной гидросистемы общих КПД находится в пределах . Общий КПД гидропривода определяется произведением гидравлического, механического и объемного КПД

, (94)

Гидравлический КПД рассчитывается исходя из суммарных потерь давления в гидросистеме

, (95)

Механический КПД определяется произведением механических КПД всех последовательно соединенных гидроагрегатов

, (96)

где - механический КПД насоса, ;

- механический КПД распределителя, ;

- механический КПД гидроцилиндра, ;

Объемный КПД гидропривода рассчитывают из выражения

, (97)

где - объемный КПД насоса, ;

- объемный КПД распределителя, ;

- объемный КПД гидроцилиндра,

5.5.3.Тепловой режим гидросистемы.

Тепловой режим гидросистемы выполняется с целью определения установившейся температуры рабочей жидкости гидропривода, уточнения объема гидробака и поверхности теплоотдачи, а также выяснения необходимости применения теплообменников.

Как высокие, так и низкие температуры рабочей жидкости оказывают нежелательное влияние на работоспособность и производительность гидрофицированных машин. Поэтому весьма важно знать граничные температуры рабочей жидкости. Минимальная температура рабочей жидкости определяется температурой воздуха той климатической зоны, в которой эксплуатируется машина. Максимальная температура жидкости зависит от конструктивных особенностей гидросистемы, режима эксплуатации гидропривода и температуры окружающего воздуха.

Повышение температуры рабочей жидкости прежде всего связано с внутренним трением масла, особенно при дросселировании жидкости. Все потери мощности в гидросистеме в конечном итоге превращаются в тепло, которое аккумулируется в жидкости.

Количество тепла, получаемое гидросистемой в единицу времени , соответствует потерянной в гидроприводе мощности и определяется по формуле

, (98)

где - коэффициент эквивалентности;

- затраченная мощность привода насосов;

- коэффициент продолжительности работы гидропривода под нагрузкой.

Максимальная установившаяся температура рабочей жидкости , определяется по формуле

, (99)

где - коэффициент теплоотдачи;

- суммарная площадь теплоизлучаемых поверхностей гидропривода, ;

- максимальная температура окружающего воздуха.

Площадь теплоизлучаемых поверхностей гидропривода , находится из соотношения

, (100)

где - площадь поверхности гидробака,

, (101)

где - емкость гидробака.

Корзина
Чертежей: 0
0 руб
Корзина пуста
Каталог платных и бесплатных чертежей