Последовательность расчета. Определение конструктивных размеров
Определение конструктивных размеров
Размеры фрезы(диаметр и длина) должны быть согласованы с размерами зоны активного всасывания, зависящими от подачи грунтового насоса, формы и размеров зева грунтоприемника. С их увеличением возрастает глубина зоны активного всасывания и следовательно, большими можно принимать размеры фрезы.
Производительность земснаряда по грунту может лимитироваться условиями грунтозабора или гидротранспорта. Причем эти условия в значительной мере определяются параметрами рыхлителя. Поэтому количество грунта, нарезаемого фрезой должно быть не меньше того, которое может транспортировать грунтонасосная установка.
При послойной разработке грунта (глины, суглинки) связь между размерами фрезы и ее производительностью записывается в виде:
Qч = 60 Lф Dф Vп KL KD Kпр , (7.1)
где Qч - паспорт. часовая производительность земснаряда по
грунту, м3/ч (табл.1);
Lф - длина фрезы, м;
Dф - диаметр фрезы, м;
Vп - скорость папильонирования, м/мин (табл. 1);
KL - коэффициент, характеризующий степень использования
фрезы по длине, (KL = 0,55-0,90);
KD - коэффициент, характеризующий степень использования
фрезы по диаметру, (KD= 0,85-0,95);
Kпр - коэффициент просора грунта (табл. 1).
Исходя из производительности земснаряда Qч (м3/ч) по условиям гидротранспорта при оптимальных технологических параметрах резания, диаметр фрезы (рис. 3)
Определяем по формуле:
Dф = 0,23 Qч0,35 , (7.2)
где Dф - диаметр фрезы, м;
Qч - часовая производительность земснаряда, м3/ч.
Рис.3. Землесосный снаряд с фрезерным рыхлителем (VOSTA LMG, проект для России)
Таблица 1.
Данные для расчета
| № варианта | Qч, М3/ч | Vп, м/мин | Кпр | h | Vф, м/с | грунт |
| 3,0 | 0,75 | 0,80 | 2,0 | песок рыхл. | ||
| 4,0 | 0,85 | 0,90 | 2,5 | песок слеж. | ||
| 5,0 | 0,80 | 0,85 | 2,0 | песок илов. | ||
| 6,0 | 0,75 | 0,85 | 2,5 | Ил слежав. | ||
| 7,0 | 0,80 | 0,90 | 2,0 | глина легкая | ||
| 3,0 | 0,85 | 0,80 | 2,5 | глина плотная | ||
| 5,0 | 0,75 | 0,90 | 2,0 | суглинок легк. | ||
| 4,0, | 0,80 | 0,85 | 2,5 | Ил слежавший | ||
| 6,0 | 0,85 | 0,90 | 2,0 | глина легкая | ||
| 3,0 | 0,80 | 0,85 | 2,5 | песок рыхл. | ||
| 5,0 | 0,85 | 0,90 | 2,0 | песок слеж. | ||
| 7,0 | 0,75 | 0,80 | 2,5 | песок илов. | ||
| 4,0 | 0,80 | 0,90 | 2,0 | Ил слежавший | ||
| 6,0 | 0,75 | 0,85 | 2,5 | глина плотная | ||
| 5,0 | 0,80 | 0,90 | 2,0 | песок илов. | ||
| 7,0 | 0,75 | 0,80 | 2,5 | песок рыхл. | ||
| 4,0 | 0,80 | 0,85 | 2,0 | глина плотная | ||
| 6,0 | 0,75 | 0,90 | 2,5 | глина легкая | ||
| 5,0 | 0,80 | 0,80 | 2,0 | песок рыхл. | ||
| 6,0 | 0,75 | 0,85 | 2,5 | глина плотная | ||
| 5,0 | 0,80 | 0,90 | 2,0 | глина легкая | ||
| 6,0 | 0,75 | 0,85 | 2,5 | песок рыхл. | ||
| 7,0 | 0,80 | 0,90 | 2,0 | песок слеж. | ||
| 7,0 | 0,75 | 0,85 | 2,5 | глина легкая | ||
| 7,0 | 0,85 | 0,90 | 2,0 | песок рыхл. |
2.1. Длину фрезы Lф (м) выбираем в зависимости от ее диаметра и рода разрабатываемого грунта из соотношения: Lф/Dф = 0,65 ... 0,90.
При этом короткие фрезы целесообразно использовать для разработки тяжелых грунтов.
2.2. Число ножей zф фрезы принимаем равным 4 - 6 в зависимости от размеров фрезы, по формуле:
zмин = k p Dф/Lф tg j , (7.3)
где k - коэффициент перекрытия ножей, (k = 1,1-1,5);
j - угол наклона ножей к оси вращения фрезы, (j = 42-450).
Расчет энергетических параметров фрезы
Определение мощности привода фрезерного рыхлителя
Мощность привода фрезерного рыхлителя находим по формуле:
Nф = Qч Nуд , (7.4)
где Nуд - удельная мощность привода фрезерного рыхлителя, приходящаяся на 1 м3 часовой производительности, кВт.
Значение удельной мощности провода фрезерного рыхлителя Nуд выбираем из (табл. 2).
Таблица 2.
Удельная мощность привода фрезерного рыхлителя
| Грунт | Nуд , кВт |
пески рыхлые неслежавшиеся 0,20-0,30
пески слежавшиеся, иловатые пески 0,35-0,45
илы слежавшиеся, суглинки легкие 0,45-0,60
глины легкие нежирные 0,60-0,75
глины плотные 0,75-0.90
скала мягкая 0,90-1,20
Определение крутящего момента на валу рыхлителя
Исходя из полной мощности двигателя привода, рассчитываем вал рыхлителя на передачу крутящего момента:
Mф = 975 e h Nф /nф , (7.5)
где e - коэффициент перегрузки двигателя, (e =1,2-2,0);
h - КПД привода фрезы;
nф - частота вращения вала привода фрезы, об/мин.
3.3. Определение частоты вращения вала привода фрезы:
nф = Vф/p Dф , (7.6)
где Vф - скорость вращения фрезы (табл. 1).
Выбор редуктора, муфты и электродвигателя
4.1. Определение передаточного отношения редуктора:
iр = nд/nф , (7.7)
где nд - частота вращения вала электродвигателя, об/мин;
nф - частота вращения вала фрезы, об/мин.
По расчетным значениям крутящего момента и частоты вращения вала фрезерного рыхлителя выбираем редуктор, муфту и электродвигатель привода (табл.3, 4, 5).
Табл. 3. Электородвигатели фланцевые 3—х фазные асинхронные с короткозамкнутым ротором серии 4А (ГОСТ 19523 -74).
| Серия электродвигателя | Мощность N, кВт при частоте вращения n , об/мин | Диаметр цапфы D, мм | ||
| 4АА50 | - | - | 0,06-0,09 | |
| 43АА56 | - | - | 0,12-0,18 | |
| 4АА63 | - | 0,18-0,25 | 0,25-0,37 | |
| 4А71 | 0,25 | 0,37-0,55 | 0,55-0,75 | |
| 4А80 | 0,35-0,55 | 0,75-1,1 | 1,1-1,5 | |
| 4А90 | 0,75-1,1 | 1,5 | 2,2 | |
| 4А100 | 1,5 | 2,2 | 3,0-4,0 | |
| 4А112 | 2,2-3,0 | 3,0-4,0 | 5,5 | |
| 4А132 | 4,0-5,5 | 5,5-7,5 | 7,5-11,0 | |
| 4А160 | 7,5-11,0 | 11,0-15,0 | 15,0-18,5 | |
| 4А168 | 15,0 | 18,5 | 22,0-30,0 | |
| 4А200 | 18,5-22,0 | 22,0-30,0 | 37,0-45,0 | |
| 4А225 | 30,0 | 37,0 | 55,0 | |
| 4А250 | 37,0-45,0 | 45,0-55,0 | 75,0-90,0 | |
| 4А280 | 55,0-75,0 | 75,0-90,0 | 110-132 |
Табл. 4. Редукторы червячные типа РЧУ (ГОСТ 13563-68)
| Типо размер | Переда точ. отноше ние | Мощность N, кВт и момент на валу червячного колеса М, кг см при частоте вращ. вала червяка n, об/мин. | Диа метр вала фы чер вяка d,мм | |||||
| N | M | N | M | N | M | |||
| РЧУ-40 | 8,0-63,0 | 0,05-0,35 | 2,75-3,1 | 0,1-0,45 | 2,75-3,0 | 0,1-0,6 | 2,6-2,7 | |
| РЧУ-50 | 8,0-80,0 | 0,1-0,7 | 4,1-6,0 | 0,1-0,85 | 4,0-5,6 | 0,15-1,1 | 3,8-5,0 | |
| РЧУ-63 | 8,0-80,0 | 0,15-1,25 | 8,4-11,5 | 0,2-1,6 | 8,7-10,5 | 0,25-2,1 | 8,2-9,8 | |
| РЧУ-80 | 8,0-80,0 | 0,3-2,5 | 17,2-22,5 | 0,4-3,1 | 16,4-21,1 | 0,55-4,1 | 15,9-18,9 | |
| РЧУ-100 | 8,0-80,0 | 0,45-4,4 | 33,2-41,2 | 0,7-5,5 | 31,8-39,2 | 0,9-6,8 | 30,5-32,4 | |
| РЧУ-125 | 8,0-80,0 | 0,9-8,0 | 57,3-74,5 | 1,15-9,9 | 56,1-70,1 | 1,5-12,0 | 51,5-57,3 | |
| РЧУ-160 | 8,0-80,0 | 1,8-16,1 | 120-150 | 2,2-17,8 | 116-127 | 3,0-20,4 | 98,5-117 |
Табл. 5. Муфты универсальные втулочно-пальцевые типа
МУВП (ГОСТ 21424-75).
| Типоразмер | Диаметры посадочных отверстий d, мм | Номинальный передаточный крутящий момент М, кг см |
| МУВП-1 | 10,11,12,14 | 0,63 |
| МУВП-2 | 16,18 | 1,6 |
| МУВП-3 | 16,18,20,22 | 3,15 |
| МУВП-4 | 20,22 | 6,3 |
| МУВП-5 | 25,28 | 12,5 |
| МУВП-6 | 32,36,40,45 | 25,0 |
| МУВП-7 | 40,45,50,56 | 50,0 |
| МУВП-8 | 50,56,63 | 100,0 |
| МУВП-9 | 63,71,80,90 | 200,0 |
| МУВП-10 | 80,90,100,110 | 400,0 |
Данные расчетов корректируем и заносим в сводную таблицу 6.
Таблица 6
Сводная таблица результатов расчета
| № варианта | Значения |
| Часовая производительность земснаряда по грунту Qч, м3/ч | |
| Скорость папильонированияVп, м/мин | |
| Длина фрезы Lф, м | |
| Диаметр фрезы Dф, м | |
| Скорость вращения фрезы Vф , м/с | |
| Число ножей zмин ,шт | |
| Удельная мощность привода фрезерного рыхлителя Nуд , кВч | |
| Частота вращения вала электродвигателяnд, об/мин | |
| Передаточное отношение i | |
| Муфта типоразмер | МУВП– |
| Крутящий момент М, кг см | |
| Диаметр посадочного отверстия dп.о. | |
| Редуктор тип | РЧУ– |
| Момент, кг см | |
| Диаметр d,мм | |
| Электродвигатель серия | 4А200 |
| Мощность N, кВт | |
| Крутящий момент М, кг см | |
| Частота вращения вала электродвигателя nд, об/мин | |
| Диаметр вала электродвигателя dэ.д., мм |
Список литературы
1. Бакшеев В. Н. Добыча и использование грунтов (сапропелей): монография. - Тюмень.: ООО РИА «Блиц - Пресс», 1998. - 52 с.
2. Бакшеев В. Н. Гидромеханизация в строительстве: Учебное пособие. –М.:ИздательствоАСВ, 2004. – 208 с.
3. Васильев В. З. и др. Справочные таблицы по деталям машин. - М.: Издательство «Машиностроение», 1966. - 395 с.
4. Упоров Н. Г. , Экарев С. Б. Землесосные снаряды и перекачивающие установки. Учебник для проф.-техн. учебных заведений. Изд.2-е, перераб. и доп. - М.: «Высшая школа», 1974.
-288с.
5. Шкундин Б. М. Землесосные снаряды. Учебное пособие для вузов. Изд.2-е, перераб. - М.: «Энергия», 1973. - 271 с.
6. Фильм. Добыча грунта земснарядом.
Содержание
Цель работы ……………………………………………………… … . 75
Содержание ……………………………………………………… … . 75
Конструкции и работа грунтозаборного устройства с
фрезерным рыхлителем …………………………………. … 75
Последовательность расчета ………………………………………. … 77
Данные для расчета …………………………………………………… 78
2. Определение параметров фрезы …………………………….. 79
3.1. Длина фрезы ……………………………………… ....79
3.2. Число ножей фрезы ………………………………... 79
3. Расчет энергетических параметров фрезы …………………. 79
3.3. Определение мощности привода рыхлителя …….. …79
3.4. Определение крутящего момента на валу рыхлителя .80
3.5. Определение частоты вращения вала фрезы …… …. 80
4. Выбор редуктора, муфты и электродвигателя ………………… 80
4.1. Определение передаточного отношения редуктора ….. 80
Оформление отчета ………………………………………………….. 81
Список литературы …………………………………………………… 81
Содержание …………………………………………………………… 81
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОУ ВПО Тюменский государственный архитектурно–строительный университет
Кафедра МиАС
 |
Лабораторно-практическая работа по теме № 7
“Изучение устройства и рабочих процессов рыхлителей
фрезерного типа”
(Пример выполнения)
Выполнил: Факультет АСФ
Курс - 3
Группа С04-3
студент Грачев П.И
Проверил: профессор Бакшеев В.Н.
Тюмень 2009
Пример расчета
Цель работы -изучение конструкций рыхлителей фрезерного типа и расчет основных параметров фрез.
Содержание работы:
1. Изучение конструкций рыхлителей фрезерного типа по литературным источникам.
2. Расчет основных параметров фрезерного рыхлителя.
Исходные данные:
№ варианта – 2;
Vп = 4 м/мин;
Vф = 2,5 м/с;
Kпр = 0,85;
Qч = 1300м3/с;
η=0,9;
грунт: песок слежавшийся