Экономическое обоснование проектирования нефтехозяйства СХПК «Присухонское»

     При соблюдении всех норм и требований по обслуживанию емкостей и внедрении  новых технологий, эти емкости  будут служить долго.

 

     4. КОНСТРУКТОРСКАЯ  ЧАСТЬ 

     4.1 Описание разработанного приспособления 

     Механизация погрузочно-разгрузочных работ – один из важнейших резервов повышения экономической эффективности сельскохозяйственного производства.

     Подъемник емкостей (бочек) установлен в маслоскладе  и представляет из себя кран мостового  типа (кран-балка). Сверху на колонны  в маслоскладе устанавливаются рельсы длиной 10 метров, чтобы при подъезде машины к маслоскладу подъемник прямо с машины мог разгружать бочки с маслом. На рельсы устанавливаются колеса, которые между собой связаны ещё одним рельсом, по которому передвигается передвижная тележка. Колеса балки приводятся в движение с помощью электродвигателя через редуктор. Подъем и опускание бочек приводится вручную цепью через редуктор с помощью клещевых захватов, которые имеют С-образную форму и резиновые накладки на самих свободных концах.

     При подъезде автомобиля передвигают балку к машине, подводят клещевые захваты и поднимают бочку. Передвигают бочку в склад и устанавливают в нужном месте. 

     4.2 Расчет подъемника 

     4.2.1 Исходные данные:

     Грузоподъемность, Q = 0,3т

     Пролет  крана, Lк = 5,5м

     Скорость передвижения, V = 0,6 м/с

     Высота  подъема, H = 3 м

     Режим работы средний, управление с пола.

 

     4.2.2 Определение размера ходовых колес

     Размеры ходовых колес определяем по формуле: 

     Dк = 0,02 Rмах (4.1) 

     Максимальную  нагрузку на колесо Rмах вычисляем при одном из крайних положений тали (см. рис. 4.1) 

     

     Рисунок 2 «Схема однобалочного крана с  талью.» 

     По  ГОСТ 19425-74 принимаем массу тали mт = 45 кг = 0,045т (её вес 450H) и длину

     L = 400 мм. Массу кран выбираем приблизительно по прототипу mк = 0,6т (6 кН)

     Для определения нагрузки Rмах пользуемся уравнением статики: 

     ∑М2 = 0, или – Rмах ∙ Lк + (Gт + Gт) ∙ (Lr -1) + (Gr – lk) ∙ 0,5Lk = 0 (4.2)

     Rмах = (3 + 0,45) ∙ (5,5 – 0,7) + (6 - 0,45) ∙ 0,5 ∙ 5,5 / 5,5 = 5,78 кН 

     При общем числе ходовых колес  Zк = 4 нагрузка приходится на то колесо, вблизи которого расположена тележка.

     Следовательно:

     Dк = 0,02 5780 = 115,6 мм 

     Согласно  ГОСТ 3569-74 выбираем двухребодное колесо диаметром Dк = 200мм.

     Диаметр цапфы: 

     dц = Dк / (4…6) = (35…50)мм. Принимаем dц = 50 мм 

     Для изготовления колес используем сталь 45, способ термообработки – нормализация (НВ = 200). Колесо имеет цилиндрическую рабочую поверхность и катится по плоскому рельсу. При этом Dк ≤ 200 мм принимаем плоский рельс прямоугольного сечения, выбирая размеры (ширина рельса) по условию: а<в, при этом Dк ≤ 200 мм ширина поверхности сечения в=50мм. Принимаем а=40мм.

     Рабочую поверхность контакта определяем по формуле: 

     b = а – 2R (4.3) 

     где R – радиус закругления колеса, R = 9 мм 

     b = 40 – 2 ∙ 9 = 22 мм 

     Коэффициент влияния скорости: 

     Кv = 1 + 0,2V (4.4)

     Кv = 1 + 0,2 ∙ 0,6 = 1,12 

     Для стальных колес коэффициент пропорциональности λ = 190.

     Предварительно  выбранные ходовые колеса проверяем  по контактным напряжениям.

     При линейном контакте: 

     δ кл = λ1 ∙ 2 Кv ∙ Rмах / Dк ∙ 6 (4.5)

     δ кл = 190 ∙ 2 ∙ 1,12 ∙ 5780 /200 ∙ 22 = 325,9 МПа 

     Поскольку, допустимые контактные напряжения для  стального нормализованного колеса [δ кл] = 450 …500 МПа, то условие прочности выполняется. 

     4.2.3 Определение статистического сопротивления передвижению крана

     Сопротивление передвижения определяем по формуле: 

     Wy =Wтр + Wук (4.6) 

     где Wтр – сопротивление от сил трения в ходовой части ;

     Wук – сопротивление движению от возможного уклона пути. 

     W тр = G + Gк ∙ (2М + fdu) ∙ Кр / Dк (4.7) 

     где М – коэффициент трения качения по рельсам , М = 0,3 мм;

     f – коэффициент, учитывающий дополнительные потери от трения в ребордах колес, токосъемниках, Кр = 1,5 

     Wтр= 3+6 ∙ (2 ∙ 0,3 + 0,015 ∙ 50) ∙ 1,5/ 200 = 0,091кН = 91Н

     Wук = (G + Gк) ∙ λ (4.8)

     где λ – уклон пути, λ = 0,0015

     Wук = (3 + 6) ∙ 0,0015 = 0,0135 кН = 13,5Н 

     Таким образом получаем:

     Wу = 91 + 13,5 = 104,5Н 

     Сила  инерции при поступательном движении крана: 

     Fи = (Q + mk) ∙ V/ tn (4.9) 

     где Q и mk – масса соответственно груза и крана. 

     tn – время пуска, tn = 50с. 

     Fи = (300 + 600) ∙ 0,6 / 5 = 108 Н 

     Усилие  необходимое для передвижения крана  в период пуска (разгона). 

     Wп = Wу + (1,1…1,3) ∙ Fи (4.10)

     Wп = 104,5 + 1,3 ∙ 108 = 244,9Н 

     4.2.4Выбор  электродвигателя

     Подбираем электродвигатель по требуемой мощности: 

     Рп.ср. = Рп /ψп.ср. = Wп ∙ V / η ∙ ψ п.ср.   (4.11) 

     где Рп – расчетная пусковая мощность, Рп = Wп ∙ V;

     η – к.п.д. механизма передвижения, η = 0,85;

     ψ п.ср. – краткость среднего пускового  момента по отношению к номинальному, ψ п.ср.=1,65. 

     Рп.ср. = 244,9 ∙ 0,6 / 0,85 ∙ 1,65 = 104,778Вт

 

     Выбираем  асинхронный электродвигатель переменного  тока с повышенным скольжением 4А63А6УЗ с параметрами: номинальная мощность Рдв. = 0,18 кВт, номинальная частота  вращения, пдв. = 885 мин ˉ¹;

     маховый момент ротора (md²)р = 69,410 м кг/м².

     Диаметр вала d = 14мм.

     Номинальный момент на валу двигателя 

     Тн = 30 ∙ Рдв. / π ∙ nдв. (4.12)

     Тн = 30 ∙ 180 / 3,14 ∙ 885 = 1,94Н∙м 

     Статистический  момент: 

     Тс = 30Wу ∙ V / п ∙ nдв. (4.13)

     Тс = 30 ∙ 104,778 ∙ 0,6 / 3,14 ∙ 885 = 0,676 Н∙м 

     4.2.5 Подбор муфты

     Подбираем муфту с тормозным шкивом для  установки тормоза. Берем упругую  втулочно-пальцевую муфту с наибольшим диаметром расточки под вал 18 мм и наибольшим передаваемым моментом [Тм] = 32Н∙м;

     маховый момент (md²)т = 0,032мм².

     Проверяем условие подбора: 

     [Тм] ≥ Тм

     где для муфты Тм = 2,1Тн

     Тм = 2,1 ∙ 1,94 = 4,074Н∙м

     [Тм] = 32 < Тм = 4,074 

     4.2.6 Подбор редуктора

     Подбираем редуктор по передаточному числу  и максимальному вращающему моменту  на тихоходном валу.

     Передаточное  число механизма: 

     И = nдв. / nк (4.14)

     где nк = 60 ∙ V / π ∙ Dк   (4.15)

     nк = 60 ∙ 0,6 / 3,14 ∙ 0,2 = 57,3 мин ˉ¹

     U = 885 / 57,3 = 15,44. Принимаем U = 16 

     Максимальный  момент на валу редуктора. 

     Тр.мах = Тдв.мах ∙ U ∙ η  (4.16) 

     где Тдв.мах – максимальный момент на валу двигателя. 

     Тдв.мах  = Тн ∙ ψnмах  (4.17)

     где ψnмах = Тмах / Тн = 2,2

     Тдв.мах = 1,94 ∙ 2,2 = 4,268Н∙м

     Тр.мах = 4,268 ∙ 16 ∙ 0,8 = 54,63Н∙м 

     Выбираем  червячный редуктор типа Ч-50.

     При частоте вращения n = 1000минˉ¹ и среднем режиме работы ближайшее значение вращающего момента на тихоходном валу Ттих = 65Н∙м, что больше расчетного Тр.мах. 

     4.2.7 Подбор тормоза

     Выбираем  тормоз по условию [Тт] ≥ Тт. Устанавливаем  его на валу электродвигателя. 

     Тт = (W¹ук – W¹тр.min) ∙ Dк ∙ η / 2∙И + nдв. ∙ (md²)о.т.  (4.18) 

     где W¹ук – сопротивление движения от уклона;

     W¹тр.min – сопротивление от сил трения в ходовых частях крана;

     (md²)о.т. – общий маховый момент. 

     W¹ук = 6 ∙ λ (4.19)

     W¹ук = 6 ∙ 0,0015 = 0,009кН = 9Н

     W¹тр.min = 6 ∙ (2∙µ + f∙du) / Dк (4.20)

     W¹тр.min = 6 ∙ (2 ∙ 0,3 + 0,015 ∙ 50) / 200 = 0,045кН = 45Н

     (md²)о.т. = 1,2 ∙ [(md²)р + (md²)т ]+ 365 mk ∙ V² ∙ η / ηдв.²  (4.21)

     (md²)о.т. = 1,2 ∙ [10,00694 + 0,032] + 365 ∙ 600 ∙ 0,6² ∙ 0,85 / 885² = 0,132 кг/м² 

     Время торможения tт

     tт = V / ат.min (4.22)

     где ат.min – максимально допустимое ускорение.

     ат.min = Zпр / Zк ∙ ψсу / Ксу – f ∙ dy / Dк + (2µ + fdu) ∙ 1 ∙ q / Dк  (4.23)

     где Zпр – число приводных колес, Zпр = 1;

     Zк – общее количество колес, Zк = 4;

     Ксу – запас сцепления, Ксу = 1,2;

     ψсу – коэффициент сцепления ходовых  колес с рельсами, ψсу = 0,15;

     q – ускорение свободного падения, q = 9,81м/с² 

     ат.min = 1 / 4 ∙ 0,15 / 1,2 – 0,015 ∙ 50 / 200 + (2 ∙ 0,3 + 0,015 ∙ 50) ∙ 1 ∙ 9,81 /200 = 0,66м/с²

     tт = 0,6 / 0,66 = 0,91с

     Тт = (9 – 40,5) ∙ 0,2 ∙ 0,85 / (2 ∙ 16) + 885 ∙ 0,132 / (38 ∙ 0,91) = 3,21Н/м 

     Выбираем  тормоз ТКТ-100 с номинальным тормозным  моментом [Тт] = 10 Н/м.

 

     4.2.8 Расчет механизма передвижения тележки с ручным приводом

     4.2.8.1Определение веса груза, тали и тележки 

     Gг = Q ∙ q (4.24)

     Gг = 300 ∙ 10 = 3000Н

     Gт = mт ∙ q (4.25)

     Gт = 45 ∙ 10 = 450Н

     Gтел = 0,5 ∙ 450 = 225Н 

     4.2.8.2 Определение размера ходового колеса

     Средний диаметр обода определяется по формуле:

     Dк ≥ 1,7 Rмах