ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Методические указания
по выполнению лабораторных работ для студентов
направлений подготовки 151000 и 250400
Екатеринбург 2013
| Печатается по рекомендации методической комиссии института ЛБиДС. Протокол № от.. 2013 г. |
Рецензент: канд. техн. наук, доцент В.И. Сулинов
Редактор
______________________________________________________________
Подписано в печать Поз.
Плоская печать Формат 60х84 1/16 Тираж экз.
Заказ № Печ. л. Цена р. к.
______________________________________________________________
Редакционно-издательский отдел УГЛТУ
Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ
ВВЕДЕНИЕ
Учебная дисциплина «Обеспечение жизненного цикла технологического оборудования» изучает монтаж оборудования; теоретические основы оптимального управления техническим состоянием оборудования; изнашивание оборудования и смазку; основы технической эксплуатации оборудования; технологию ремонта деревообрабатывающего оборудования и организацию ремонтной службы. Это специальная дисциплина, которая является завершающей в процессе обучения и используется при дипломном проектировании, а так же имеет большое самостоятельное значение в практической деятельности инженера.
Основная задача дисциплины – получение студентами глубоких теоретических знаний и некоторых практических навыков по обеспечению и поддержанию жизненного цикла технологического оборудования и машин. Рассматриваются такие элементы жизненного цикла оборудования как монтаж, техническая эксплуатации и организация ремонта от которых в большой мере зависит устойчивость и жизнеспособность предприятия.
Лабораторные работы выполняются с целью закрепления теоретических знаний и развития практических навыков, необходимых студентам в их будущей деятельности по избранной специальности.
Отчет по каждой лабораторной работе выполняется студентами индивидуально и защищается у преподавателя.
Лабораторная работа №1
ВЫВЕРКА РЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ
Цель работы. Закрепить теоретический материал, полученный на лекционных занятиях и получить навыки в выверке параллельности валов и натяжении ремней ременных передач.
Методы выверки ременных передач
Долговечность ременной передачи зависит от правильности взаимного расположения шкивов и от установленной величины предварительного натяжения ремней. Одной из обычных причин внепланового простоя оборудования с ременным приводом является перекос шкивов (рис. 1). Перекос вызывает увеличение контактных нагрузок и, как следствие, ускоренный износ ремня и самого шкива и приводит к повышению уровня вибрации и шума. Эти явления становятся причиной остановки всего механизма.
| |||||
| а | б | в | г | ||
Рис. 1. Возможные взаимные положения шкивов ременных передач:
а - вертикальный угловой перекос;
б - горизонтальный угловой перекос;
в - параллельный перекос (осевое смещение);
г - точная выверка
Другим следствием повышенных контактных нагрузок и вибрации является преждевременный выход из строя подшипников, что также приводит к внеплановой остановке машины.
Необходимая точность взаимного расположения шкивов обеспечивается при монтаже электродвигателя. При этом добиваются параллельности вала электродвигателя и ведомого вала, а так же совпадения ручьев шкивов клиноременной передачи или середины шкивов плоскоременной передачи путем смещения одного из шкивов по оси вала.
Перекосы шкивов не должны превышать допустимые значения, оговоренные в технической документации на оборудование. Допускаемый перекос осей валов зависит от скорости их вращения. Обычно допускаемый перекос осей валов не должен превышать 1°. Некоторые изготовители ремней рекомендуют максимальный горизонтальный угол перекоса порядка 0,5° или даже 0,25°. Параллельный перекос (осевое смещение шкивов) x не должен превышать 2 мм/м (2 мм при межосевом расстоянии 1 м).
Вал электродвигателя и ведомый вал обычно не доступны для измерения их параллельности, так как на них насажены шкивы. Поэтому выверку ременной передачи ведут по торцовым обработанным поверхностям шкивов, к которым прикладывают ребром поверочную линейку, при маленьком межосевом расстоянии, или натянутую струну (рис. 2).
Рис. 2. Выверка ременной передачи
При равной толщине шкивов их торцы должны лежать в одной плоскости. При разной толщине шкивов их торцы должны лежать в параллельных плоскостях, смещенных на ½ разности их толщин. Отклонение точек второго шкива от плоскости первого шкива измеряют линейкой, щупом, штангенциркулем или другим мерительным инструментом в четырех точках на ободе шкива (точки 1, 2, 3 и 4 на рис.2). Результаты a1, a2, a3 и a4 записывают.
Затем рассчитывают горизонтальный угловой перекос αг, °
, (1)
где a1, a3 – отклонение от плоскости точек 1 и 3, соответственно, мм;
d шк – диаметр шкива на котором измерялись отклонения точек от плоскости, мм.
Вертикальный угловой перекос αв, °
, (2)
где a2, a4 – отклонение от плоскости точек 2 и 4, соответственно, мм.
Параллельный перекос (осевое смещение) x, мм/м рассчитывают по формуле
, (3)
где b1 – толщина шкива, к которому прижата линейка (струна), мм;
b2 – толщина шкива, на котором делаются замеры отклонений, мм;
L – расстояние между осями шкивов, м.
Рассчитанные по результатам замеров перекосы сравнивают с допустимыми перекосами и, при необходимости, проводят регулировку положения электродвигателя.
В случае больших межосевых расстояний выверку ременной передачи можно осуществить с помощью отвесов, переброшенных через поперечные оси шкивов, под которыми натянута струна (шнур) как показано на рис. 3. Этот метод менее точный.
Рис. 3. Выверка ременной передачи при больших межосевых
расстояниях и разной ширине шкивов
От середины ведомого шкива до пола опускают два отвеса А и Б и протягивают под ними струну (шнур), образующую прямую линию. От середины шкива электродвигателя тоже опускают два отвеса В и Г и перемещают электродвигатель до совпадения отвесов его шкива со шнуром.
В последнее время появились приборы, существенно снижающие трудозатраты и повышающие точность выверки ременных передач. Один из таких приборов (SKF) показан на рис.4.
Рис. 4. Прибор для выверки шкивов
Прибор состоит из двух блоков, которые крепятся к шкивам на V-образных установочных элементах с мощными магнитами. Один блок с источником лазерного излучения и другой с приемником. Приемник представляет собой мишень, которая позволяет легко и точно установить вид перекоса (вертикальный, горизонтальный, параллельный или комбинированный) и его величину. С помощью прибора рабочий выполняет регулировки до тех пор, пока луч лазера не попадет точно в центр мишени. Угловая погрешность менее 0,2°, линейная погрешность менее 0,5 мм.
2. Определение усилия натяжения ремня
Натяжение клиновидных ремней должно быть умеренным. Когда ремни сильно натянуты, возрастают нагрузка на оси и упругая деформация валов, в результате чего ускоряется износ подшипников, поломка валов в результате усталостного износа и более интенсивно растягиваются ремни. Слабо натянутые ремни проскальзывают по канавкам шкивов, сильно нагреваются, в результате быстрее изнашиваются и поверхности канавок, и ремни.
Усилие предварительного натяжения ремня должно быть достаточным для передачи крутящего момента и определяется по формуле
, (4)
где So – усилие предварительного натяжения ремня, Н;
М к – крутящий момент, передаваемый одним ремнем, Н·м;
d – диаметр ведущего шкива, м;
К – коэффициент запаса (К = 1,5).
Крутящий момент, передаваемый одним ремнем, определяется по передаваемой мощности, частоте вращения и числу ремней по формуле
, (5)
где Р – потребляемая мощность, кВт;
ω – угловая скорость вала, рад/с;
n – частота вращения вала, мин -1,
z – число ремней в передаче.
Усилие предварительного натяжения проверяется по допустимому напряжению в сечении ремня по формуле
, (6)
где σо – допустимое напряжение в сечении ремня от предварительного натяжения (для клинового ремня σо = 1,5 МПа, для плоского ремня σо = 1,8 МПа);
F р – площадь поперечного сечения ремня (см. табл. 1), мм2.
Таблица 1
Площадь поперечного сечения клиновых ремней F р
| Обозначение сечения | Z (О) | А | B (Б) | C (B) | D (Г) |
| Площадь сечения F р, мм 2 |
Усилие предварительного натяжения So измеряется по величине деформации ветви ремня при приложении к её середине нагрузки с помощью пружинного динамометра. Нагрузка прикладывается по нормали к ветви и не должна превышать 50 Н.
Схема определения величины предварительного натяжения ремня So представлена на рис. 5.
Рис. 5. Схема определения предварительного натяжения ремня
Зависимость между деформацией h и усилием натяжения So устанавливается из подобия треугольника ABC и треугольника сил A1B1C1 (рис.5)
, (7)
так как угол BAC мал при приложении маленькой нагрузки (≤ 50 Н).
После подстановки значений ВС = h; АВ = l/2; B1C1 = Q/2; A1C1 = So в формулу (7) получим
, (8)
где Q – нагрузка в середине длины ветви ремня, Н;
l – расстояние между точками контакта ремня со шкивом, мм;
h – деформация ветви ремня в точке приложения нагрузки Q, мм.
Усилие предварительного натяжения ремня может быть определено с помощью динамометра (гири), поверочной линейки и измерительной слесарной линейки или с помощью приспособления, показанного на рис. 6.
Рис. 6. Приспособление для контроля натяжения ремней
При использовании приспособления для контроля натяжения ремней, отводят установочное кольцо 2 в исходное положение — до упора в планку 1. Затем приспособление прикладывают бортиками 10 к ветви ремня 9, располагая примерно посередине длины между осями валов. Нагружают ветвь силой Q посредством колпачка 5 с защитной насадкой 4, пружины 6 и стержня 3.
Прикладывая нагрузку, следят, чтобы торец колпачка совмещался с определенным значением (кгс) на шкале 7. При этом стержень, перемещаясь в отверстии планки 1, образует стрелу прогиба ветви ремня x, по которой судят о состоянии натяжения. Высоту стрелы прогиба определяют в мм по показанию на шкале 8, на котором остановилось кольцо 2 при нагружении ветви. Если стрела прогиба менее нормы, натяжение ослабляют и, наоборот, при большей стреле прогиба натяжение увеличивают.
Численное значение величины предварительного натяжения ремня So можно рассчитать по формуле (8), где l= 200 мм, h=x
.
Фирма ”Weinig” для контроля силы натяжения плоских ремней привода шпинделей рекомендует нанести на еще не натянутый ремень две метки на расстоянии 200 мм друг от друга. Затем натягивать ремень, контролируя по меткам его удлинение. Например, для ремня NE 22, передающего мощность 5,5 кВт, удлинение ремня должно быть 1,0…1,4 мм.
Существуют и другие методы, и приборы для контроля натяжения ремней. Например, приборы, которые измеряют частоту колебаний натянутого ремня. По известной частоте колебаний и геометрическим размерам ременной передачи (сечение ремня, диаметр шкивов и межосевое расстояние) по таблицам определяют предварительное натяжение ремня So.