Дипломная (вкр): Модернизация конструкции четырехвалковой листогибочной машины для производства труб и обечаек большого диаметра

Физический износ обуславливается старением узлов и деталей, усталостью материалов и другими причинами, постепенно приводящими оборудование в нерабочее состояние. Физический износ устраняется в результате проведения плановых ремонтов оборудования.

Моральный износ определяется экономическим старением машин, заключающимся в том, что машины аналогичной конструкции и назначения начинают выпускаться дешевле или внедряется новая, технически более совершенная конструкция машины и эксплуатация старых моделей машин становится экономически нецелесообразной. Средством преодоления морального износа является модернизация оборудования.

Под модернизацией находящегося в эксплуатации оборудования понимается приведение его в соответствии с современными требованиями путем внесения частичных изменений и усовершенствований в конструкцию машин с целью повышения их эффективности в производственных условиях.

Расширение технологических возможностей машин осуществляется вследствие:

внесения частичных изменений в конструкцию машины (станка );

оснащения станков приспособлениями, не предусмотренными их конструкцией, в результате которых возрастает количество операций, которые могут быть выполнены на станке.

Повышение точности машин производится в следующих направлениях:

повышения кинематической точности путем внесения изменений в кинематическую схему, установки или усовершенствования коррекционных устройств;

повышения геометрической точности за счет установки подшипников повышенной точности;

уменьшения температурных деформаций с помощью введения циркуляционной смазки, установки температурных компенсаторов.

Повышение надежности станков осуществляется :

применением защитных устройств, предохраняющие узлы и детали станков от загрязнения песком, стружкой и абразивом;

улучшением системы смазки трущихся поверхностей деталей и узлов;

проведением мероприятий по снижению износа ходовых винтов, винтов подачи, а также гаек к ним, путем применения защитных устройств, принудительной системы смазки, повышения качества термообработки.

Результатом получения наибольшего экономического эффекта целесообразно проводить модернизацию по нескольким направлениям, исходя из конкретных требований производства.

Целью данной работы является модернизация четырехвалковой листогибочной машины. Суть модернизации заключается в изменении конструкции машины, вследствие чего она сможет гнуть стальные листы от 10 до 16 мм. Такие цилиндрические обечайки позволят изготовлять трубы, которые станут прочные, что способствует их меньшему износу, т.е. продукция будет более долговечна.

Исходя из поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

спроектировать привод перемещения и вращения валков;

изменить ход нижнего прижимного валка;

увеличить мощность на приводном валу;

провести необходимые проверочные расчеты;

доказать экономически целесообразность данного проекта.

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Описание работы машины

В четырехвалковой листогибочной машине (рисунок 2.1) в двух сварно - литых станинах расположены четыре валка: приводной верхний валок, нижний и два боковых. Правая 1 и левая 2 станины установлены на общей раме 4.

Основной привод машины 3 (привод перемещения и вращения валков) - механический. Привод верхнего валка от электродвигателя через червячный редуктор.

Тихоходный вал редуктора выполнен полым. Сквозь отверстие этого вала проходит конец верхнего приводного валка, который соединен с механизмом наклона.

Для передачи вращения на верхний валок предусмотрена кулачковая муфта 5. Правая полумуфта жестко соединена с концом полого тихоходного вала редуктора посредством болтов. Левая полумуфта постоянно прижата к правой пружинами. Регулировка пружин производится механизмом переключения 6. Правый и левый подшипники верхнего валка соединены соответственно с правой и левой станинами посредством оси.

Нижний валок предназначен, в основном, для увеличения тягового усилия между заготовкой и верхним приводным валком. Прижим нижнего валка к верхнему через заготовку осуществляется электродвигателем 7. С помощью нижнего валка и прижимного устройства производится также подгибка кромок в заготовке

Регулировка боковых валков машины осуществляется от двух самостоятельных электродвигателей через червячный редуктор и винтовую пару. Боковые валки расположены в сферических опорах, что позволяет устранить защемление концов валка в подшипниках и дает возможность наклонной установки валков при гибке конических обечаек. Для обеспечения синхронности движения правого и левого ползунов с боковым валком ведущие валы червячных редукторов соединены промежуточным валом. На правом конце промежуточного вала установлена сцепная пневматическая муфта, Посредством которой может быть отключен механизм регулировки правого ползуна. Таким образом, положение боковых валков может регулироваться одновременно (включаются оба электродвигателя) или каждый валок регулируется самостоятельно (включается один электродвигатель). Кроме того, благодаря сцепной зубчатой муфте, установленной на промежуточном валу. достигается наклонная установка боковых валков.

Между электродвигателем и редуктором установлена предохранительная муфта, которая срабатывает при давлении бокового валка на верхний выше допустимого, обусловленного прочностью механизма регулировки.

Для наблюдения за установкой боковых валков предусмотрены указатели хода валков, установленных на правой станине. Указатели посредством троса и роликов соединены с правыми ползунами боковых валков.

Рисунок 2.1 - Четырехвалковая листогибочная машина

2.2 Разработка кинематической схемы привода

На рисунке 2.2 представлена кинематическая схема, рассчитываемого привода

Рисунок. 2.2 - Кинематическая схема привода:1 - электродвигатель;2 - ременная передача;3 - редуктор;4 - муфта;5 - подшипники.

2.3 Энерго - кинематический расчет привода

.3.1 Определение общего коэффициента полезного действия привода

Целью энерго-кинематического расчета является подбор электродвигателя на основании потребной мощности, а также определения передаточного числа ступени привода, исходя из частот вращения вала электродвигателя и вала исполнительного органа машины.

Значения параметров принимаются на основе следующих рекомендаций:

мощность на приводном валу Р=5,5кВт;

частота вращения приводного вала nП.В.≈14 об/мин.

Для определения общего КПД привода определяем источник потерь мощности при передаче от электродвигателя к исполнительному органу. В механических передачах потери мощности возникают во всех типах передач, в подшипниках и соединительных муфтах.

В данном приводе источником потерь будет: две пары подшипников, муфта, червячная передача, ременная передача. Общий КПД для данного привода определяется по формуле:

, (2.1)

где

 - КПД пары подшипников качения;

 - КПД муфты;

 - КПД червячной передачи;

- КПД ременной передачи.

Подставим значения в формулу и получим общий КПД привода:

2.3.2 Выбор электродвигателя

Потребная мощность приводного электродвигателя определяется по формуле:

, (2.2)

где Рр - расчетная мощность электродвигателя, кВт;

РП.В. - мощность на приводном валу, кВт;

η - КПД привода;

, (2.3)

При выборе электродвигателя должно соблюдаться условие . Принимаем электродвигатель 4А132М6У3.

Мощность электродвигателя .

Синхронная частота вращения вала nЭД=970 об/мин.

Диаметр вала dЭД=32мм.

2.3.3 Определение максимальной мощности на приводном валу

Максимальную мощность на приводном валу определяем по формуле:

, (2.4)

где Рмах - максимальная мощность на приводном валу, Н;

РЭД - мощность электродвигателя, РЭД =7,5 кВт;

η - КПД привода;

.

2.4 Определение передаточного числа

Общее передаточное число определяется по формуле:

; (2.5)

где u - передаточное число;эд - асинхронная частота вращения вала электродвигателя,П.В. - требуемая частота приводного вала, n=14 об/мин;

.

Из стандартного ряда передаточных чисел червячных редукторов выбираем .

2.5 Определение частоты вращения приводного вала

Частота вращения приводного вала определяется по формуле:

, (2.6)

.

2.6 Определение угловой скорости и крутящего момента на приводном валу

Угловая скорость на приводном валу определяется по формуле

, (2.7)

где ωП.В. - угловая скорость приводного вала, с-1;П.В. - уточненная частота приводного вала, nП.В.=12,12об/мин;

.

Крутящий момент на приводном валу определяется по формуле:

, (2.8)

где ТП.В. - крутящий момент на приводном валу, Нм;

РЭД - мощность электродвигателя, Вт;

η - КПД привода;

ωП.В. - угловая скорость приводного вала, с-1.

Угловая скорость на приводном валу - 1,27 с-1;

Крутящий момент на приводном валу - 4570 Нм.

2.7 Выбор червячного редуктора

.7.1 Выбор редуктора главного привода

Червячный редуктор выбираем для следующих условий работы:

частота вращения электродвигателя n=970 об/мин;

передаточное число редуктора u=80;

момент на приводном валу Т=4570 Нм.

Определяем расчетный момент:

, Нм, (2.9)

где Тр - расчетный крутящий момент на тихоходном валу редуктора, Нм;

ТП.В. - крутящий момент на приводном валу, Нм;

κ - коэффициент условий работы.

Подбор редуктора осуществляется с учетом необходимой схемы сборки, расположения червячной пары и способа крепления.

По таблице подбираем редуктор 1ЦЗУ-315-80-22-УЗ, для которого .

2.7.2 Выбор мотор - редуктора привода подачи валков

- крутящий момент на выходном валу T=320 Нм

По ТУ2-056-232-80 выбираем мотор-редуктор 1МЦ2С-80-112-К-У3, для которого частота вращения выходного вала 112 об/мин.

2.8 Ориентировочный расчет и конструирование главного приводного вала

Определяем минимальный диаметр приводного вала:

, (2.10)

где d - минимальный диаметр приводного вала;

ТП.В. - крутящий момент на приводном валу, Нм;

 - (15…25)МПа

Подставим значения в формулу:

.

Определяем диаметр под подшипник:

, (2.11)

где dп - диаметр под подшипник;

Получим

.

Принимаем dП1=100мм.

Диаметр буртика определяется из следующего выражения:

, (2.12)

где dбп - диаметр буртика.

На левом конце вала принимаем диаметр 70мм, на который запрессуем втулку с двумя шариковыми упорными подшипниками. Диаметр под шариковый радиальный подшипник dП2=80мм. Рабочий эскиз вала приведен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Рабочий эскиз вала

2.9 Проектирование стакана

В данной конструкции стакан необходим для фиксации подшипников.

Толщина стенки δ=7,5 мм, диаметр резьбы d=М8 и число винтов крепления стакана к корпусу z=4 по табл. 7.1 (Чернилевский с.172) в зависимости от диаметра отверстия под подшипник D=80мм. Толщину фланца δ2≈1,2δ. Высоту t упорного заплечика согласуют с размерами подшипника.

δ2=1.2*7.5=9мм,

Тогда принимаем δ2=10 мм;=8.5мм;

Принимая С≈d, h=(1,0…1,2)d, получаем минимальный диаметр фланца стакана D=D+(4…4,4)d. Необходимо, чтобы отверстия под болт стакана совпадали с отверстиями крышки ГОСТ 18511 - 73.ф=80+(4…4,4)*8=112…115,2 мм.

Чтобы обеспечить сопряжение торцов фланца стакана и корпуса по плоскости, на наружной цилиндрической поверхности стакана перед торцом фланца делают канавку. Канавку выполняют и перед заплечиком стакана, по торцам которого устанавливают кольцо подшипника. Для неподвижных после установки в корпус стаканов применяют посадки H7/k6 или H7/m.

2.10 Выбор муфт

Выбор муфты производится на основе диаметров соединяемых валов и максимального крутящего момента.

2.10.1 Редуктор - вал приводной

Диаметр тихоходного вала редуктора d2=100 мм, диаметр концевого участка приводного вала d=70мм. Выбираем стандартную муфту МУВП 50 - 40 - 1.1 - У3 ГОСТ 12080-66. Параметры полумуфты:d=100мм; D=150мм; D1=200мм; L=100мм; l=40мм. Эскиз полумуфты приведен на рисунке 2.4.

2.10.2 Мотор- редуктор - вал соединительный

Концевой участок вала соединительного 30 мм. В соответствии с этим условием выбираем муфту. Устанавливаем стандартную полумуфту МУВП 35-32-1.1-У3 ГОСТ 12080-66. Параметры полумуфты : d=35; D1=80мм; D2=100мм; l1=80мм; B=9мм; n=6. Вторую полумуфту необходимо конструировать.

Рисунок 2.4 - Эскиз полумуфты

2.11 Эскизная компоновка вала

На эскизной компоновке определяют расположение деталей, уточняют расстояние между ними. Непосредственно определяют расстояние между точками, где приложены реакции опор и сила Fм, возникшая от несоосности валов. Эскизная компоновка вала представлена на рисунке. 2.5.