Примеры расчета. 12.5.1. Производственная мощность завода 120 тыс

12.5.1. Производственная мощность завода 120 тыс. т брикетов в год.
Определить производительность пресса Б8232 при прессовании сушенки плотностью ρ= 250 кг/м³ и необходимое количество прессов с учётом 25 % резерва. Годовой фонд рабочего времени составляет 7200 ч, потери материала на складе готовой продукции и цехе прессования соответственно по 0,5 %.

Производительность Q_{Ц. пр} цеха прессования с учётом потерь материала

Q_{Ц. пр} = 120000 / (7200 · 0,995 · 0,995) = 16,8 т/ч.

Производительность пресса Б8232

Q _пр= 3,6 k _зап ω_шт ρ n _кол.в m (0,6 h _шт + 0,5 b)=

= 3,6· 0,7 ·0,012· 250 ·1,25 ·2 (0,6· 0,35 +0,5 ·0,07)=4,6 т/ч,

где k _зап=0,7…0,8; при n _кол.в=1,25 с^-1; размеры пресса — по тех. характеристике.

Количество прессов в цехе с учётом резерва

i = Q _ц.пр·1,25/ Q _пр=16,8·1,25/4,6=4,56 шт. Принимаем i = 5 шт.

12.6.2. Определить основные размеры штемпельного торфобрикетного пресса производительностью Q _пр=4 т/ч; частота вращения коленчатого вала n _кол.в=1,2 с^-1. Удельную загрузку пресса принять q =40 кг/м². Для получения брикетов плотностью ρ _бр= 1100 кг/м³ прилагается давление прессования ρ ₂= 100 МПа. Прессуется торф плотностью ρ₁=300 кг/м³ влажностью w = 15%.

Толщина брикета в сжатом состоянии при коэффициенте упругого расширения = 1,1 (2.123)

Н ₂ = 100 q /[ (100-w)]= 100 40/[1100 1,1(100-15)] = 0,0389 м.

Увеличение толщины брикетов после упругого расширения (2.124)

h ₂ = 0,2 Н ₂ = 0,2 0,0389 = 0,0078 м.

Ход (2.74) штемпеля

h _шт =(2,2 2,5)[100 q /(100 - w) + h ₂] =2,2(100 40/(100 - 15)300+0,0078] =0,36 м.

Размеры брикета. Используя формулу (2.117) и учитывая коэффициент заполнения k _зап = 0,8 (при n = 1,2 с^-1 k _зап =0,75 0,8), определяется площадь поперечного сечения штемпеля (брикета)

_шт = _бр= Q _пр /3,6 k _зап Н ₂ n _кол.в m =4/3,6·0,8·0,0389·1100·1,1·1,2·2 = 0,0123 м².

Высота (2.119) брикета

b = ; принимаем b =70 мм.

Ширина брикета

a = _шт/ b = 0,0123/0,07 0,94 = 0,187м; принимаем a =185 мм.

Периметр брикета

L _бр = k _скр2(а + b) = 0,94 2(0,185 + 0,07) = 0,479 м.

Размеры кривошипно-шатунного механизма. Эксцентриситет коленчатого вала

r _кол.в = h _шт /2 = 0,36/2 = 0,18 м.

Длина (1.126) шатуна

L _ш = r _кол.в / (1/7 1/12) = 0,18/(1/7) = 1,26 м.

Размеры матричного канала. Длина камеры прессования

h ₁ = (0,4 0,45) h_шт = 0,4 0,36 = 0,144 м.

Загрузочная камера

h ₃ = h _шт - h ₁=0,36 - 0,144 = 0,216 мм.

Используя уравнение и предполагая, что букеля в канале нет (tg =0), определяется длина матричного канала

p ₂= p₀

где = 0,186| 39; | р _о = 0,02 р ₂. Тогда 100 = 2 е ^{0,186 (0,479 / 0,0123)} Откуда l _мк= 540 мм.

Размеры матричного канала показаны на схеме (рис. 100).

Рис. 100. Схема матричного канала

12.5.3. Среднее тангенциальное усилие на коленчатом валу пресса Б8232 равно F _т.ср =180 кН. Определить мощность двигателя пресса и основные размеры маховика.

Крутящий момент на коленчатом валу

Т _к.в = F _т._ср r = 180 0,175 = 31,5 кН м.

Мощность электродвигателя привода пресса

Р _дв = Т _к.в2 = 31,5 2 1,25/0,85 = 290кВт,

где n =1,25 с^-1 – частота вращения коленчатого вала электродвигателя; η =0,85 – КПД приводного механизма пресса Б8283.

Диаметр большого шкива (маховика) ременной передачи пресса D _ш = 1800 мм; малого шкива d _ш = 530 мм. При частоте вращения вала электродвигателя n_эл.дв = 16,6 с^-1 скорость ремня

v_р = 2 n_эл.дв d_ш / 2 = 2 16,5 0,53 / 2 = 27,4 м/с.

Для пресса Б8232 предусмотрена возможность установки малого шкива диаметром 630 мм. Выбираем к установке десять ремней типа Д (мощность, передаваемая одним ремнём при скорости 27 м/с и диаметре малого шкива 630 мм, равна 27,6 кВт. Десять ремней передадут мощность 276 кВт. Так как в расчёте принято максимально возможное значение среднего тангенциального усилия (давление прессования принято равным 120 МПа), предполагаем, что выбранные ремни обеспечат необходимую долговечность работы (передадут мощность 290 кВт).

Ширина шкива (маховика) при десяти ремнях типа Д.

В_ш =29∙2+44,5∙9=458,5 мм.

Принимаем В_ш =550 мм по конструктивным соображениям (рис. 101)

Момент инерции маховика

J_м=G_мD_м²/(4g)=Ω_изб µ_F µ_I/((2πn)²δ),

где Ω_изб= 2∙6,3∙5,5/2=34,65 см² – площадь двух фигур (по количеству штемпелей), расположенная выше линии – F _т.ср; µ_F и µ_I – масштабы по осям; δ= 0,01÷0,02 – коэффициент неравномерности.

Рис. 101. Схема маховика

Тогда вес маховика

G_м= Ω_изб µ_F µ_I4g /((2πn_м)²δ D_м²).

G_м =34,65∙100∙0,035∙4∙9,81/((2π∙4,86)²∙0,02∙1,8²)=68,7 кН,

где n_м = n_эл.д/(D_ш/d_ш)= 16,5∙0,53/1,8=4,86 с^-1 – частота вращения маховика.

Предполагая, что весь вес маховика сосредоточен в ободе

G_м=(π В_ш/4)(D_ш²- D₁²)ρ_стg,

Откуда

12.5.4. Рассчитать давление в гидросистеме устройства для регулировки сжатия тарельчатых пружин пресса Б8232 (рис.82). Размеры предохранительного устройства принимаются по чертежу.

Крутящий момент на валу маховика с учетом передаточного отношения i_р.п. ременной передачи

Т_м=(Р_эл.дв.∙η_р.п./ω_эл.д)(D_ш/d_ш)= (160∙0,95/2π∙16,5)(1,8/0,53)=5 кН∙м,

где D_ш и d_ш – диаметры соответственно большого и малого шкивов ременной передачи пресса Б8232, n_эл.дв =16,5 с^-1 – частота вращения вала двигателя, η_р.п =0,95 – КПД ременной передачи.

Максимальный крутящий момент, который может передаваться предохранительным устройством с маховика на быстроходный вал, принимается с учетом коэффициента запаса k_зап=1,5

Т_пр.уст=1,5Т_м =1,5∙5=7,5 кН∙м.

Усилие сжатия одной предохранительной пружины, необходимое для передачи крутящего момента Т_пр.уст силами трения

F_n= Т_пр.уст/R_срmnf= 7,5/0,54∙2∙6∙0,3=3,87 кН,

где m =2 – коэффициент, учитывающий количество поверхностей трения, n =6 – количество пружинных узлов, f =0,3 – коэффициент трения ретинакс (материал вкладыша) – сталь, R_ср =0,54 м – средний радиус трения.

По рис.86 определены размеры гидроцилиндра D =420 мм, d =270 мм.

При регулировке тарельчатых пружин устанавливается три устройства.

Давление в гидросистеме устройства

12.5.5. Определить, какое необходимо давление в гидросистеме домкрата пресса Б8232 для регулировки давления прессования р₂ в зависимости от условий процесса. Необходимые для расчета размеры принять в масштабе по рис.100. Давление р ₂=100 Мпа, вертикальное усилие на верхнюю матрицу F _бoк.в.=4600 кН, площадь поперечного сечения штемпеля ω_шт=120 см².

Усилие прессования

F _пр= р ₂∙ ω_шт=100∙10⁶∙120∙10^-4=1200 кН.

Усилие прессования, передающиеся на верхнюю матрицу и далее на язык пресса

F _пр.1=(F _пр/ L) B =(1200/0,5)0,18=432 кН,

где В =150 мм – ширина штемпеля; L =500 мм – периметр матрицы.

Сила, действующая на шток языка:

Составляется сумма моментов сил, действующих на язык, относительно центра вращения

∑ Т _0-1= F _бoк.в.∙0,09 - F ₂ l ₁+ F _пр.1 l ₂=0.

Отсюда

F ₂= (F _бoк.в.∙0,09 + F _пр.1 l ₂)/ l ₁=(4600∙0,09+432∙0,215)/0,570=890 кН.

Система моментов сил, действующих относительно центра вращения рычага

Усилие на домкрате

F _д= F ₂ l ₃ / l ₄=890 ∙ 0,093/0,34=245 кН.

Диаметр домкрата D _д=155 мм.

Давление в гидросистеме

р _г.с.= F _q / (π D _д²) / 4=215 / 3,14 ∙ 0,155² / 4=13,2 МПа.