Расчет на продольный срез углового сварного шва внахлест

Выберем сварной шов внахлест, соединение стойки вертикальной короткой 2 и стойки горизонтальной короткой 5 (см. сборочный чертеж рамы сварной КП 260601. 03. 300СБ)

Требование расчета имеет вид:

,

560 МПа.[2]

где наибольшее суммарное касательное напряжение от рабочих нагрузок.

допустимое напряжение шва.

Рассмотрим уголок (стойку горизонтальную короткую 5)приваренный П-образным швом к стойке вертикальной короткой 2. Он будет нагружен силой Р – четверть силы тяжести от действия веса осадочной камеры.Она будет создавать изгибающий момент М = Pl, относительно центра тяжести О периметра швов. Наиболее нагруженными являются точки А и В. В них возникают под действием силы Р и момента М напряжения и соответственно:

Рис. 10 Расчетная схема

 

Площадь среза швов А Определяется как:

где – минимальный размер в поперечном сечении шва

k – катет шва,

– коэффициент глубины проплавления, для ручной дуговой сварки 0,7

l – длины швов.

Выражение для определения напряжения шва от действия силы имеет вид:

Для определения необходимо найти силу с которой осадочная камера давит на раму. Для этого найдем её площадь и массу.

 

, где F- площадь поверхности осадочной камеры (F = 3,1 м²)

s- толщина листа, из которого изготовлена осадочная камера (s = 3мм)

ρ- плотность материла (для стали ρ= 7800 кг/м³)

Т. к. на часть стойки которую мы рассчитываем действует лишь четверть силы, то

P = m∙g /4= 181,35 H

 

Следовательно:

 

Для определения необходимо найти полярный момент инерции швов, равный сумме двух осевых моментов  и .

где момент инерции шва ;

площадь сечения шва ;

расстояние от оси Ох до центра тяжести сечения шва .

где расстояние от середины шва до точки О.

Выражения для полярного момента инерции и имеют вид:

 

Напряжение от изгибающего момента:

где расстояние от точки О до точки А.

М – момент, М=Р*l = 181,35*0,58 = 105,2 Н∙м,

Суммарное напряжение  определено как векторная сумма:

где угол между , приблизительно 28 град.

 

 

Вывод

Рассмотренное сварное соединение надежно. Требования расчета выполнены: суммарное напряжение от действия силы и момента силы меньше допустимого:

.

560 МПа.

 

3.3.2 Конструирование фланцевого соединения и расчет болтового соединения на растяжение

Выберем соединение вентилятор - осадочная камера (позиции 2 и 4 соответственно на сборочном чертеже КП 260601. 03. 000СБ). Расчет болтового соединения сводится к

Т. к. нагрузка на болты при рабочих условиях мала ввиду невысокого давления в трубопроводах сети рециркуляции учитывать ее не будем.

Следовательно, на болт действует сила Р_зат, создающая напряжение растяжения. Расчетная схема приведена на рисунке:

 

 

 

 

Рисунок – Расчетная схема фланцевого соединения.

 , Н

, где D – расчетный диаметр прокладки,

 b₀ – расчетная ширина прокладки,

 – посадочное напряжение прокладки. Для мягкой резины

 

• наружный диаметр Dн = 315 мм

• диаметр болтовой окружности Dб = 345мм

• наружный диаметр фланца Dфланц = 375мм

Больший диаметр прокладки определяется из геометрических соображений:

 = 345 + 10= 355 мм,

  меньший:

   = 315 + 10= 325 мм.

Расчетный диаметр прокладки, таким образом, будет равен D = 340 мм.

Находим геометрическую ширину прокладки

 b₀ =  = 0,5 (355 – 325) = 15 мм.

• наружный диаметр фланца Dфланц = 315 мм

 

 

 

Для нахождения диаметра болта воспользуемся упрощенным расчетом на прочность при растяжении. Предполагается, что высота гайки достаточная и разрушения путем среза витков резьбы не происходит:

, где d_p – диаметр болта,

 – допускаемое напряжение при растяжении, для Ст3 =125 МПа.

Принимаем Болт М14 6g ГОСТ 7796-70

 

Болты изготовлены из Ст3. Значение предела прочности болтов, [ ] = 125 МПа

Допускаемое напряжение будет равно:  =  МПа.

Допускаемая нагрузка на один болт:

 _{= Н}

 

Количество болтов:

 

 

Принимаем количество болтов, равное 8 (кратно 4).

Фланцы изготовляем из стали СтЗ, для которой [ ] = 125 МПа. Тогда толщина фланца:

Толщину фланца принимаем равной 25мм.

Следовательно, принимаем болт М14 6gх40 ГОСТ 7796-70

 

 

4 Монтаж и эксплуатация камнеотделительной машины Р3-БКТ-Р

 

Монтаж оборудования включает в себя подготовку, укрупнительную сборку, установку и закрепление в проектном положении оборудования, технологических металлоконструкций, систем автоматики и коммуникационных линий, доведение смонтированного оборудования до эксплуатационного состояния.

От качества выполнения монтажных работ зависит эксплуатационная безопасность, надёжность машины, также ход рабочего процесса в машине, выполнение требований технологического процесса производства.

Монтаж вентилятора

Сначала размечают основные оси и отверстия оснований вентилятора и электродвигателя, укомплектовывают основание рамы, виброизоляторы и салазки. Затем поднимают и устанавливают вентилятор и электродвигатель, проверяют горизонтальность. То же делают когда устанавливают вентилятор с электродвигателем на сварную раму.

Монтаж воздуховодов

Для прокладок во фланцевых соединениях воздуховодов используют резину (ГОСТ 7339-65) толщиной 2,5 – 5 мм. Воздухопроводы при монтаже сначала временно подвешивают на проволоке, затем после установки нескольких элементов весь участок выверяют шнуром по фланцам. Заземляют воздухопроводы присоединением к контуру защитного заземления.

Монтаж камнеотделительной машины включает доставку машины к месту установки на этаже с последующей разметкой места установки. Разметка включает в себя нанесение осевых линии и центров всех отверстий в полу для крепления подставки. Оборудование в производственных помещениях устанавливают так, чтобы его было удобно и безопасно обслуживать и ремонтировать. Машина должна быть выверена в горизонтальной плоскости. Необходимо подготовить и соединить самотёчные трубы для подачи исходного продукта, его вывода, подключить воздуховоды сети рециркуляции, воздухопроводы и материалопроводы должны размещаются таким образом, чтобы их монтаж, ремонт и обслуживание обеспечивали безопасность и удобство.

Перед тем, как произвести подключение электродвигателей привода, вентилятора к силовой электросети, необходимо проверить сопротивление изоляции обмоток статора двигателя привода, вентилятора, которая должна быть не меньше 0,5 МОм. Контроль произвести мегаомметром МИ-100/4 ТУ 25-04-2131-72.

Для безопасной эксплуатации оборудования должна быть предусмотрена защита от поражения электрическим током, а также исключена возможность накопления зарядов статического электричества. С этой целью машина, электродвигатель машины, вентилятора, участки самотечных труб и воздуховоды должны быть заземлены.

После выполнения монтажных работ следует произвести обкатку камнеотделительной машины на холостом ходу.

После монтажа оборудование должно работать без несвойственного ему шума, заедания или повышенного трения в частях механизмов. 

В рабочем режиме следует производить пуск и остановку машины без нагрузки.

Нельзя допускать перегрузки машины, приводящей к завалам, перегреву и аварии приводных устройств. К обслуживанию оборудования можно допускать лиц, знающих принцип его работы и устройство, правила эксплуатации и обслуживания, прошедших соответствующий инструктаж и медицинское освидетельствование. В машине регулируют следующие параметры:

- нагрузку;

- амплитуду и направление колебаний;

- расход воздуха;

- угол наклона деки;

-выходное отверстие щели для минеральных примесей;

- положение питающего клапана.

После проверки машины на холостом ходу устанавливают деку в рабочее положение под углом 7⁰ к горизонтали. Амплитуду и направление колебаний регулируют с помощью диска. До пуска машины все диски устанавливают так, чтобы вертикальная стрелка на корпусе машины находилась между 30 и 40 нижней шкалы. При работе машины направление пунктирной линии с кружками на диске должно совпадать с направлением колебаний – видна четкая линия. Если видна расплывчатая линия, значит, направления не совпадают. Следует ослабить фиксирующий винт, повернуть диск в нужное положение и снова закрепить. При отклонении от заданного угла больше 5⁰ по шкале дисков, установленных на одной боковой стороне корпуса, необходимо провести коррекцию положения вибратора по вертикали.

    Угол направления колебаний корректируют следующим образом: ослабляют скобы вибратора и поворачивают его в вертикальном направлении. Если вибратор перемещают вниз, то угол направления колебаний со стороны выхода очищенного зерна увеличивается, а с противоположной стороны уменьшается. Если вибратор смещают вверх - уменьшается угол со стороны очищенного зерна и увеличивается с противоположной стороны.

    Если наблюдается расхождение показаний по шкале дисков, находящихся на разных сторонах корпуса, сдвигают вибратор по оси вала виброрегулятора в сторону меньшего угла направления колебаний.

    Регулируют амплитуду колебаний перемещением грузов дисбалансов вокруг вала вибратора. При раздвижении грузов амплитуда уменьшается, а при сближении их увеличивается. Положение грузов, установленных в верхней части вибратора должно точно соответствовать положению нижних грузов.      

    При работе машины на дисках возникает эффект пересечения линии хода с линией шкалы. Тачка пересечения указывает величину амплитуды колебаний, которая при нормальной работе должна находиться между отметками 4 и 5, что соответствует амплитуде 2,0-2,5 мм.

    Заслонку регулятора воздуха устанавливают в положение, при котором давление в манометре будет 750 Па без нагрузки.

 

Заключение

Целью данного курсового проекта являлась усовершенствование машины для выделения минеральных примесей. В качестве прототипа был выбран камнеотборник Р3-БКТ. Анализ возможных вариантов и определение недостатков камнеотделительной машины позволил определить основные направления в совершенствовании технологической машины. Была разработана камнеотделительная машина с рециркуляцией воздушного потока. 

 Расчеты (гидравлический, прочностной и энергетический) позволили определить основные технические характеристики для проектируемой камнеотделительной машины Р3-БКТ-Р:

     - вентилятор ВР-86-77-3,15 с КПД=0,738

- электродвигатель АИР100 L4/2 мощностью 4,75 кВт и асинхронной частотой 2850 об/мин;

Согласно выполненным расчетам была разработана конструкторская документация, содержащая сборочные чертежи машины и ее узлов.

Разработаны требования к монтажу, эксплуатации машины для выделения минеральных примесей с рециркуляцией Р3-БКТ-Р

 

Список литературы

1 Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. Т. 2. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. – 912с.: ил.

2 Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. Т. 3. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. – 864с.: ил.

3 Чернилевский Д. В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Машиностроение, 2001. – 560с.

4 Веселов С. А. Проектирование вентиляционных установок предприятий по хранению и переработке зерна, -М.: Колос, 1974.

5 Машины и аппараты пищевых производств. В 2кн. Кн.1: Учеб. для вузов/ С. Т. Антипов, И. Т. Кретов, А. Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В. А. Панфилова. – М.: Высш. шк., 2001. – 703с.: ил.

6 Оборудование зерноперерабатывающих предприятий. Справочник/А. Б. Демский, М. А. Борискин, Е. В. Тамаров, А. С. Чернолихов. – М.: Колос, 1980. – 384с.: ил.

7 Соколов А. Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. М: Колос, 1984

8 Вальковский Э. Г. Монтаж и наладка оборудования элеваторов, зерноперерабатывающих и комбикормовых предприятий. М: Стройиздат, 1983

9 Тарасов В. П. Технологическое оборудование зерноперерабатывающих предприятий: Учебное пособие/ Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002. – 229с.: ил.

10 Тарасов В.П, Злочевский В.Л. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна: Метод. указания/ Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. – 29с.