Изготовление винта перемещения опрокидного скипа

• Введение
• 1. Исходные данные для курсового проектирования
• 2. Эксплуатационный расчет водоотливной установки
• 2.1 Определение водопритока
• 2.2 Определение подачи насоса
• 2.3 Определение напора в насосе
• 2.4 Выбор типа и количества насосов
• 2.5 Обоснование нагнетательных ставов
• 2.6 Расчет характеристики внешней сети
• 2.7 Проверка действительного режима работы насоса
• 2.8 Расчет трубопровода на гидравлический удар
• 2.9 Расчет и выбор типа электродвигателя
• 2.10 Расчет расхода и стоимости электроэнергии
• 2.11 Определение основных размеров насосной камеры
• 3. Эксплуатационный расчет вентиляционной установки
• 3.1 Выбор типа вентилятора
• 3.2 Определение резерва производительности вентилятора
• 3.3 Регулировка режима работы главного проветривания
• 4. Эксплуатационный расчет пневмосети
• 4.1 Определение расхода сжатого воздуха
• 4.2 Определение производительности компрессорной станции и выбор типа компрессора
• 4.4 Расчет пневмосети
• 4.4 Определение годового расхода электроэнергии
• 5. Эксплуатационный расчет шахтной подъемной установки
• 5.1 Обоснование и выбор схемы подъема
• 5.2 Расчет и выбор подъемного сосуда
• 5.3 Расчет и выбор подъемного каната
• 5.4 Расчет и выбор органа навивки
• 5.5 Выбор подъемной машины
• 5.6 Проверка выбранной подъемной машины по допустимым статическим нагрузкам
• 5.7 Расположение подъемной установки относительно ствола рудника
• 5.8 Кинематика подъемной установки
• 5.8.1 Расчет продолжительности подъемной операции
• 5.8.2 Расчет максимальной скорости подъема
• 5.9 Динамика подъемной установки
• 5.9.1 Определение массы движущихся элементов подъемной системы, приведенной к окружности навивки
• 5.9.2 Расчет диаграммы усилий
• 6. Специальная часть
• 6.1 Технология ремонта и изготовления винта опрокидного скипа
• 6.2 Выбор вида и размера заготовки
• 6.3 Выбор способа установки заготовки и выбор технологических баз
• 6.4 Определение количества переходов механической обработки основных поверхностей детали
• 6.5 Расчет промежуточных размеров заготовки по стадиям механической обработки
• 6.6 Составление маршрута обработки детали
• 6.7 Расчёт режимов
• Заключение
• Список использованной литературы

водоотливной насос компрессорный нагнетательный

Введение

Потребности людей не ограничиваются только продуктами питания. Материальное производство направлено на все возрастающее количество и разнообразие потребления и базируется в основном на минеральных ресурсах. Последние сосредоточены в недрах, т. е. скрыты от наших глаз. Это также производство, но довольно специфическое, так как основной его продукцией является информация о недрах. В подготовке специалистов любой отрасли существуют два главных направления составляющих суть производства или его технологии: 1) изучение системы организации работ и 2) изучение технических средств, обеспечивающих производство с необходимой экономической эффективностью.

В рамках данной темы мною намечено рассмотрение следующих задач:

— Постановка актуальности вопроса;

— Анализ проведения подготовительных работ, в т. ч. анализ горно-геологических и горно-технических условий проведения подготовительных работ;

— выбор альтернативных видов оборудования с учетом оборудования, применяемого на шахте;

— определение водопритока;

— обоснование выбора ставов;

— расчет кинематической и динамической схемы подъемных механизмов;

— расчет и выбор вентиляционного оборудования.

1. Исходные данные для курсового проектирования

2. Эксплуатационный расчет водоотливной установки

2.1 Определение водопритока

Определяем нормальный суточный водоприток в карьер

м³/сут;

м³/сут;

Определяем максимальный суточный водоприток в карьер

м³/сут;

м³/сут;

Определяем нормальный суточный водоприток в рудник

м³/сут, где А_р — годовая производительность рудника, т/год, 2 261 000

Д_к=365 — количество календарных дней в году;

;

Определяем максимальный суточный водоприток в рудник

м³/сут;

м³/сут;

2.2 Определение подачи насоса Определяем расчетную часовую производительность насоса в карьере По нормальному водопритоку

м³/ч, где T=20ч.- число часов в сутки для откачки суточных водопритоков, установленных ЕПБ ПРМПИ

м³/ч;

По максимальному водопритоку

м³/ч,

м³/ч;

Определяем расчетную часовую производительность насоса в руднике По нормальному водопритоку

м³/ч,

м³/ч;

По максимальному водопритоку

м³/ч,

м³/ч.

2.3 Определение напора в насосе

Определяем расчетный напор насоса в карьере

м.вод.ст.;

где — КПД трубопровода;

H_гк— геодезическая высота насосной установки в карьере;

H_гк = H_вс + H_кр + H_сл, м;

где H_вс= м — высота всасывания;

H_кр= м — высота отработанной части карьера;

H_сл= м — высота слива;

H_г=5+180+1=186, м;

м.вод.ст.;

Определяем расчетный напор насоса в шахте

м.вод.ст.;

где H_г.р — геодезическая высота насосной установки в руднике;

H_г.р = H_вс + H_р + H_сл, м;

где H_р= м — глубина рудника;

H_г.р =4+390+1=395, м;

м.вод.ст.

2.4 Выбор типа и количества насосов

Выбор типа насоса производим по расчетным значениям по графику зон промышленного использования насоса.

Для карьера выбираем 1 насос ЦНС; для рудника 1 насос ЦНСК.

Определяем количество рабочих колес насоса в карьере

где H_н -напор насоса развиваемый 1 рабочим колесом, м;

шт.;

Определяем количество насосов для откачки часового водопритока в карьере

где Q_н — подача насоса по индивидуальной характеристике при максимальном значении КПД;

.

Определяем количество насосов для откачки максимального водопритока в карьере

;

;

Определяем количество рабочих колес насоса в шахте

;

Определяем количество насосов для откачки часового водопритока в шахте

;

Определяем количество насосов для откачки максимального водопритока в шахте

;

Окончательно на карьерной насосной станции устанавливаем:

1 рабочий насос; 1- резервный насос; при возникновение ЧС и ремонтных работ -1 насос.

В шахте:

1 рабочий насос; 1- резервный насос; при возникновение ЧС и ремонтных работ -1 насос.

2.5 Обоснование нагнетательных ставов

Главная водоотливная установка при ph=6,0 должна иметь 3 нагнетательных става (рабочий, резервный и ремонтный) вследствии того, что при этом показателе вода слабокислотная и став быстрее изнашивается.

2.6 Расчет характеристики внешней сети

м, где — геодезическая высота насосной установки, м;

— коэффициент местных гидравлических сопротивлений во всасывающем трубопроводе;

— суммарная длина прямолинейных участков во всасывающем трубопроводе, м;

— эквивалентная длина арматуры всасывающего трубопровода, м;

— диаметр всасывающего трубопровода, м;

— коэффициент местных гидравлических сопротивлений в нагнетательном трубопроводе;

— суммарная длина прямолинейных участков в нагнетательном трубопроводе, м;

— эквивалентная длина арматуры нагнетательного трубопровода, м;

— диаметр нагнетательного трубопровода, м;

— ускорение свободного падения, м/с²;

— производительность насоса, м³/ч.

Расчет внешней сети в карьере

м, где — линейная скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе (принимается от 1,2 до 1,5 м/с).

м, где — линейная скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе (принимается от 2,3 до 3 м/с).

Определяем местные гидравлические сопротивления

.

Определяем длину прямолинейных участков трубопроводов

м,

м;

м, м.

м;

гдесуммарная ширина уступов и бровок, м;

где — ширина бровки (3−6 м);

— количество уступов;

м,

м.

Определяем эквивалентную длину арматуры всасывающего трубопровода

м, где — эквивалентная длина приемного клапана, м;

— эквивалентная длина нормального колена, м;

— эквивалентная длина переходного патрубка, м;

м.

Определяем эквивалентную длину арматуры нагнетательного трубопровода

м, где — число нормальных колен;

— число задвижек;

— число тройников;

— эквивалентная длина задвижки;

— эквивалентная длина тройника;

м.

Определяем постоянную внешней сети

;

м.

Расчет внешней сети в шахте

м, где — линейная скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе (принимается от 1,2 до 1,5 м/с).

м,

где — линейная скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе (принимается от 2,3 до 3 м/с).

Определяем местные гидравлические сопротивления

.

Определяем длину прямолинейных участков трубопроводов

м,

м;

м, м.

Определяем эквивалентную длину арматуры всасывающего трубопровода

м, где — эквивалентная длина приемного клапана, м;

— эквивалентная длина нормального колена, м;

— эквивалентная длина переходного патрубка, м;

м.

Определяем эквивалентную длину арматуры нагнетательного трубопровода

м, где — число нормальных колен;

— число задвижек;

— число обратных клапанов;

— число тройников;

— эквивалентная длина задвижки;

— эквивалентная длина обратного клапана;

— эквивалентная длина тройника;

м.

Определяем постоянную внешней сети

;

2.7 Проверка действительного режима работы насоса

1. На обеспечение расчетной подачи

Для карьера 265>214

Для шахты 615>580

2. На обеспечение расчетного напора

Для карьера 190>186

Для шахты 620>415

3. По экономичности

Для карьера 70,5>63,9

Для шахты 75>68,4

4. По числу часов работы насоса в сутки при откачке По нормальному водопритоку

Для карьера

Для шахты

По максимальному водопритоку

Для карьера

Для шахты .

2.8 Расчет трубопровода на гидравлический удар

Повышенные давления в трубопроводе до величины при гидравлическом ударе определяем по выражению проф. Жуковского:

МПа, где =1,02−1,04, кН/м³ — плотность перекачиваемой воды;

— фактическая скорость движения воды в трубопроводе, м/с;

— скорость распространения упругой волны давления (1200 м/с).

Максимальное давление, которое может выдержать трубопровод

МПа, где — нормальное расчетное давление воды в трубопроводе, МПа.

Минимальная по условиям прочности толщина стенки труб

где — допускаемое сопротивление разрыву стали, из которой изготовлены трубы (для Ст 6сп =590 МПа).

Толщина стенок, с учетом коррозионного износа

где 1,18 — коэффициент, учитывающий минусовой допуск толщины стенки труб;

— скорость коррозионного износа внутренней поверхности труб (для pH=5,9 =0,3 мм/год);

=1015 лет — срок службы трубопровода водоотливной установки.

Карьер

МПа,

МПа,

мм,

мм.

Шахта

МПа, МПа,

мм,

мм.

2.9 Расчет и выбор типа электродвигателя

Расчетная мощность на валу насоса

кВт, Карьер

кВт;

Шахта

кВт.

2.10 Расчет расхода и стоимости электроэнергии

Годовое потребление электроэнергии (кВт ч/год) насосным оборудованием водоотливной установки

.

Затраты на водоотлив

руб, где — стоимость (руб) одного потребленного кВт ч электроэнергии.

Карьер

руб.

Рудник

руб.

2.11 Определение основных размеров насосной камеры

Длина насосной камеры

м, где — количество насосных агрегатов;

— длина фундамента, м;

— расстояние между фундаментами (0,8−1,5 м);

— расстояние между стеной и фундаментом со стороны выхода трубопровода (2−2,5 м);

— расстояние между стеной и фундаментом для ремонта насосов (6−8 м);

— длина участка для размещения дренажных насосов (8−10 м).

Длина фундамента

м,

— длина насоса, м;

— длина электродвигателя, м;

— длина припуска на одну сторону фундамента (0,2 м).

Ширина насосной камеры

где — ширина электродвигателя, м;

— ширина проходов между фундаментами насосов и стенкой камеры со всасывающей стороны насоса (1−2,5 м);

— расстояние между фундаментами насосов и противоположной стенкой камеры, где настилается рельсовый путь (1,5−3 м).

Высота насосной камеры

где — высота фундамента над полом камеры (0,2);

— высота насоса над фундаментом, м;

— высота от верхней точки до грузоподъемного механизма, м;

— высота от зева крюка грузоподъемного механизма до потолка камеры (2 м).

Карьер

м,

м,

м,

м.

Шахта

м,

м,

м,

м.

3. Эксплуатационный расчет вентиляционной установки

3.1 Выбор типа вентилятора

На основании исходных данных, а также по графику зон промышленного использования вентиляторов главного проветривания выбираем осевой вентилятор ВН-8.

Техническая характеристика вентилятора ВН-8

Эквивалентное отверстие внешней сети

м²,

м²,

м²,

м².

Аэродинамическая характеристика вентилятора представлена на рис.

Определяем характеристику вентиляционной сети

.

По полученным значениям и выполняем характеристики внешней сети в начале и конце срока эксплуатации по форме табл. 3.1

Таблица 3.1. Расчет характеристики внешней сети

3.2 Определение резерва производительности вентилятора

Резерв производительности вентилятора главного проветривания

1. В начале эксплуатации (при А_max)

.

2. В конце эксплуатации (при А_min)

.

3.3 Регулировка режима работы главного проветривания

Регулирование режима работы осевого вентилятора осуществляют в настоящее время за счет изменения углов установки. При этом поворот лопастей производится дискретно через 5 град. Поэтому регулирование получается ступенчатым.

В нашем случае при А_min и при А_max угол установки лопастей рабочего колеса =30 град. на протяжении всего периода эксплуатации.

4. Эксплуатационный расчет пневмосети

4.1 Определение расхода сжатого воздуха

Таблица 4.1. Расход сжатого воздуха

По данным табл. 4.1. определяем общий расход сжатого воздуха

м³/мин, где — расход воздуха каждого потребителя, м³/мин;

— число однотипных машин;

— коэффициент износа машин;

— коэффициент одновременной работы.

4.2 Определение производительности компрессорной станции и выбор типа компрессора

Расчеты производительности компрессорной станции определяем по расходу воздуха с учетом утечек.

м³/мин, где — расход сжатого воздуха из табл. 4.1.;

— потери сжатого воздуха в магистрали, м³/мин;

где — величина удельных потерь сжатого воздуха отнесенных к единице длины трубопровода (м³/(мин м) — на 1 м общей длины воздухопроводов);

— эквивалентная длина пневмосети, м;

м;

где — полная длина магистрали пневмосети, м,

— величина нормальных удельных утечек сжатого воздуха (0,4 м³/мин); - суммарное количество узлов.

м³/мин.

По полученным значениям выбираем 1 компрессор центробежный К-500−61−1 обеспечивающий эту производительность.

Техническая характеристика компрессора К-500−61−1

4.4 Расчет пневмосети

Расчет пневмосети ведем для всех участков.

Определяем конечное давление на выходе из компрессора в точке 1

МПа,

гдерасчетное давление сжатого воздуха до самого удаленного потребителя сжатого воздуха (=0,5 МПа);

— относительные потери воздуха при его движении;

где — относительные удельные потери давления в сети (~2,7),

МПа.

Потери давления на i-ом участке пневмосети

МПа, где — удельное падение давления, МПа,

МПа, где =0,15 МПа — максимальные потери давления;

— максимальная длина воздухопровода;

МПа.

Диаметр воздуховода, мм, где V_i — расход воздуха на i-ом участке пневмосети, м³/мин.

Таблица 4.3 Расчет пневмосети

4.4 Определение годового расхода электроэнергии

Годовой расход электроэнергии определяем по выражению

кВт ч/год, где — коэффициент загрузки компрессора,

;

где — потребляемое количество сжатого воздуха, м³/мин;

— производительность компрессорной станции, м³/мин;

— мощность на валу компрессора, кВт;

— число рабочих дней в году;

— число часов работы компрессора в сутки, ч;

— механический КПД;

— КПД передачи;

— КПД сети;

кВт ч/год.

Стоимость потребленной компрессорной станцией электроэнергии

руб,

где — стоимость 1 потребленного кВт ч (=0,96 руб);

— количество компрессоров;

руб.

5. Эксплуатационный расчет шахтной подъемной установки

5.1 Обоснование и выбор схемы подъема

Исходя из горно-технических, экономических условий, высокой производительности выбираем схему с опрокидными скипами.

5.2 Расчет и выбор подъемного сосуда

Часовая производительность подъемной установки

т/ч, где — коэффициент резерва производительности (1,15−1,5);

— годовая производительность рудника, млн. т/год;

— число рабочих дней в году;

— продолжительность работы подъемной установки в сутки (20 часов);

т/ч.

Наивыгоднейшая грузоподъемность скиповой подъемной установки

т, где — высота подъема, м;

— продолжительность паузы между подъемами (10−25 с);

м, где — высота загружаемого бункера (18−20 м);

— глубина рудника, м;

— высота приемного бункера (18−24 м),

т.

По полученному значению принимаем ближайший по грузоподъемности сосуд на 10 т.

Техническая характеристика опрокидного скипа 1СО 6−1

5.3 Расчет и выбор подъемного каната

Разрывное усилие всех проволок каната

кг, где — кратность расчетного разрывного усилия к концевому грузу без учета собственного веса каната (=8,5 — для грузового подъема по ЕПБ ЭГР);

— собственный вес груза, кг;

кг, где — полезный вес груза в подъемном сосуде, кг;

— мертвый вес скипа, кг;

кг,

кг.

По значению выбираем канат ЛК-Р в соответствии с ГОСТ 3088–80

Техническая характеристика каната 52-Г-1-Ж-0-МК-Н-1960 ГОСТ 3088–80

Выбранный канат проверяем на фактический запас прочности

где — вес погонного метра каната, кг/м; =6 — запас прочности каната по ЕПБ; - длина отвеса каната, м;

м,

где — высота копра, м

м, где — высота приемного бункера, м; - превышение скипа над бункером (0,3 м); - высота подъемного сосуда, м; - высота переподъема (3 м); - радиус копрового шкива (=2,475 м);

м,

м,

.

5.4 Расчет и выбор органа навивки

Диаметр барабана (м)

м, где — диаметр каната,

м.

Ширина барабана для 2-х барабанной машины

м,

где — высота подъема, м; - резервная длина каната (30−40 м); - витки трения (3); - зазор между витками каната (2−3);

м.

5.5 Выбор подъемной машины

По полученным значениям диаметра и ширины барабана, диаметру каната и максимальной высоте подъема, выбираем подъемную машину 2Ц-52,3

Техническая характеристика подъемной машины 2Ц-52,3

5.6 Проверка выбранной подъемной машины по допустимым статическим нагрузкам

Статическое напряжение одной ветви каната

27 963<28 000.

5.7 Расположение подъемной установки относительно ствола рудника

Схема расположения подъемной установки относительно ствола рудника характеризуется следующими основными размерами:

— высота копра, м;

— расстояние от оси каната до оси подъемной машины (), м;

— длина струны каната, м;

— превышение оси машины над устьем ствола (0,8−1 м);

— угол наклона струны каната к горизонту, град;

— расстояние между осями копровых шкивов, м;

 — углы каната (наружный и внутренний), град;

— расстояние между барабанами (0,11 м).

.

Длина струны каната

м;

м.

Угол наклона струны каната к горизонту

=45⁰.

Расстояние между осями копровых шкивов

м, где — расстояние зазора между подъемными сосудами (0,2 м);

— ширина подъемного сосуда, м;

м.

Углы девиации каната

;

где — ширина барабана подъемной машины, м;

;

=1,65⁰;

=0,87⁰.

5.8 Кинематика подъемной установки

5.8.1 Расчет продолжительности подъемной операции

Количество подъемов в час

.

Продолжительность одного цикла подъема

сек,

сек.

Время движения подъемных сосудов

сек, где — продолжительность паузы (10−15 сек),

сек.

5.8.2 Расчет максимальной скорости подъема

Для расчета скорости подъема принимаем семипериодную симметричную диаграмму скорости

Для данной диаграммы зададимся величиной ускорения и замедления:

— в разгрузочных кривых м/с²;

— на основном участке трассы м/с².

Максимальная скорость движения подъемного сосуда, обеспечиваемая приводом подъемной системы

где — частота вращения выбранного подъемного двигателя, мин^-1,

м/с²,

период 1 (ускорение подъемной системы с перемещением порожнего скипа в разгрузочных кривых);

; ;

с; м;

период 2 (равномерное движение с выходом порожнего скипа из разгрузочных кривых);

; ;

м; с;

периоды 6и7 (равномерное движение и останов груженого скипа в разгрузочных кривых);

;;; ;

м; с; с; м;

период 3 (разгон подъемной системы на основном участке трассы подъема);

; ;

с; м;

период 5 (замедление подъемной системы на основном участке трассы подъема);

; ;

с; м;

период 4 (равномерное движение с максимальной скоростью);

; ;

м; с.

Фактическая продолжительность движения подъемного сосуда

м,

с.

5.9 Динамика подъемной установки

5.9.1 Определение массы движущихся элементов подъемной системы, приведенной к окружности навивки

Масса движущихся элементов подъемной системы, приведенная к окружности навивки

кг, где — приведенный к окружности навивки вес движущихся частей подъемной установки, Н,

Н, где — приведенный к окружности навивки вес движущихся частей, Н; - вес линейно движущихся частей, Н;

Н, где — длина одной ветви головного каната, м,

м,

м.

Н.

Н, где — приведенный к окружности органа навивки вес барабана, Н,

Н, где — маховый момент органа навивки, Н м²,

Н м²,

— приведенный к окружности органа навивки вес направляющего шкива, Н,

Н, где — маховый момент направляющего шкива ШК-5, Н/м²;

Н,

— коэффициент учитывающий вес редуктора (1,3); - приведенный к окружности органа навивки вес ротора электродвигателя, Н,

Н,

— маховый момент ротора электродвигателя, Н м²,

— передаточное число редуктора, Для определения необходимо выбрать эл. двигатель.

Ориентировочная мощность электрического двигателя

кВт, где — коэффициент резерва (1,3); - КПД зубчатой передачи (0,95); - коэффициент, учитывающий динамический режим работы подъемного электрического двигателя для скипов (1,3−1,4);

кВт.

Выбираем 2 двигателя АКН2−16−57−8 с =222,5 кг м².

Н.

По числу оборотов рассчитанных ранее принимаем 2 двигателя АКН2−16−57−8.

Техническая характеристика двигателя АКН2−16−57−8

5.9.2 Расчет диаграммы усилий начало периода 1

;

конец периода 1

начало периода 2

;

конец периода 2

;

начало периода 3

;

конец периода 3

;

начало периода 4

;

конец периода 4

;

начало периода 5

;

конец периода 5

;

начало периода 6

;

конец периода 6

начало периода 7

конец периода 7

.

6. Специальная часть

6.1 Технология ремонта и изготовления винта опрокидного скипа

На винте нарезана трапецеидальная резьба, по которой перемещается гайка, тем самым, приводя в движение скип. Винт имеет 6 ступеней, материал заготовки сталь 45, длина L = 945 мм. Тип производства — единичное.

— первая ступень: l₁ = 87 мм; диаметр D₁ = 30 мм. Ступень предназначена для посадки зубчатого колеса и полумуфты 30r6, R = 0,8 (поверхность 1) имеются два шпоночных паза: первый — глубина 5 мм, ширина 10u8, радиус R = 5 мм, длина 40 мм, второй — глубина 5 мм, ширина 10u8, радиус R = 5 мм, длина 30 мм.

Ступень имеет фаску 245^о.

— вторая ступень: l₂ = 36 мм, диаметр D₂ = 35 мм (поверхность 2). Ступень предназначена для посадки подшипника 35m6, R = 0,8; допуск цилиндричности равен 0,01.

— третья ступень: l₃ = 37 мм, диаметр D₃ = 37 мм, для посадки сальника 42d9, R=0,8 (поверхность 3). Служит для упора подшипника, шероховатость для упорных поверхностей 1,6, допуск на радиальное биение относительно базы, А равен 0,025.

— четвертая ступень: длина l₄ = 730 мм (поверхность 4), предназначена для нарезания трапецеидальной резьбы Tr50?(2?12)-8g. Резьба трапецеидальная D₄= 50 мм двух заходная, с шагом 10, допуск 8g, имеются 2 фаски 1?45^о.

— пятая ступень: l₅ = 18 мм, диаметр D₅ = 37 мм, для посадки сальника 42s6, (поверхность 5). Служит для упора подшипника, шероховатость для упорных поверхностей 1,6, допуск на радиальное биение относительно базы, А равен 0,025.

— шестая ступень: l₆ = 37 мм, диаметр D₆ = 35 мм (поверхность 6). Ступень предназначена для посадки подшипника 35m6, R = 0,8; допуск цилиндричности равен 0,01.

6.2 Выбор вида и размера заготовки

В качестве заготовки для условия единичного производства наиболее рациональным является сортовой прокат круглого сечения обычной степени точности. Для максимального диаметра равного 50 мм, диаметр заготовки составляет 50. Из сортамента выпускаемого круглого проката выбираем в качестве заготовки сталь горячекатаную круглую (ГОСТ 2590−88) обычной точности прокатки

.

Длина заготовки:

L_З = 2z + L_Д, мм

где L_Д — длина детали, L_Д = 945 мм;

z — припуск на торцевую обработку детали, z = 2 [7];

L_З = 2 М² + 945 = 949 мм.

6.3 Выбор способа установки заготовки и выбор технологических баз

Применяем установку в центрах. При точении заготовку устанавливаем на плавающий передний центр с базированием заготовки по торцу, что обеспечивает высокую точность размеров по оси. Применение плавающего переднего центра исключит погрешность базирования при выдерживании длин ступеней от левого торца. Для уменьшения вибрации системы предусматривают стопорение центра вручную — винтом.

При фрезеровании шпоночных пазов заготовку устанавливаем в неподвижные центра. При шлифовании поверхности 4 заготовку устанавливаем в неподвижные центра.

При нарезании резьбы заготовку устанавливаем в центрах.

При выполнении основных операций обработки ступенчатого вала (точение, наружное шлифование) в качестве установочных баз принимаем поверхности центровых отверстий и торец заготовки, примыкающий к переднему центру.

6.4 Определение количества переходов механической обработки основных поверхностей детали

1 ступень вала: 30r6()

Число механических обработок

n=lgЕуж/0,46 ,

где Еуж — ужесточение точности

Еуж=Тзаг/Тдет ,

Тзаг = 1,4 мм — допуск поверхности заготовки согласно 16 квалитета;

Тдет = 0,022 мм — допуск поверхности детали;

Еуж₁ = 1,4/0,022 = 53,6 ,

n₁ = lg53,6/0,46 = 3,5.

принимаем n₁ = 3.

2 и 6 ступени вала: 35m6()

n=lgЕуж/0,46 ,

Еуж=Тзаг/Тдет ,

где Тзаг = 1,4 мм — допуск поверхности заготовки согласно 16 квалитета;

Тдет = 0,016 мм — допуск поверхности детали;

Еуж₁ = 1,4/0,022 = 87,5 ,

N_2,6 = lg87,5/0,46 = 4,2.

принимаем n_2,6 = 4.

3 и 5 ступени вала: 37s6()

n=lgЕуж/0,46 ,

Еуж=Тзаг/Тдет ,

где Тзаг = 1,4 мм — допуск поверхности заготовки согласно 16 квалитета;

Тдет = 0,016 мм — допуск поверхности детали;

Еуж_3,5 = 1,4/0,062 = 87,5 ,

n_3,5 = lg87,5/0,46 = 4,2.

принимаем n_3,5 = 4.

4 ступень вала: Tr50?(2?12) — 8g ()

n = lgЕуж/0,46 ,

Еуж = Тзаг/Тдет ,

где Тзаг = 1,4 мм — допуск поверхности заготовки согласно 16 квалитета;

Тдет = 0,031 мм — допуск поверхности детали;

Еуж₄ = 1,4/0,031= 35,8 ,

n₄ = lg35,8/0,46 = 3,3 ,

принимаем n₄ = 3.

6.5 Расчет промежуточных размеров заготовки по стадиям механической обработки

При расчете промежуточных размеров заготовки по стадиям механической обработки, составляем расчетные таблицы соответствующие отдельным поверхностям заготовки.

Значения R_z, h характеризуют качество заготовок, полученных прокатом, принимаем из табл. 4 стр. 166 7 для проката периодического профиля. Так как обработка ведется в центрах детали, погрешность установки заготовки в радиальном направлении равна нулю. Суммарную пространственную погрешность ее установки определяем по формуле:

мкм где _к — общая кривизна заготовки

_к = _кL_Д, мкм

_к = 1,3 мкм/мм — удельная кривизна заготовки на 1 мм длины после проката, табл. 2 стр. 166 [7];

_к = 1,3945 = 1228,5 мкм,

_ц — погрешность зацентровки

мкм

где = 0,54 мм — допуск на диаметр базовой поверхности заготовки, используемой при зацентровке (по ГОСТ 7505– — 74) табл. 32, стр. 192 7 ;

Остаточные пространственные отклонения:

₁ = 0,06 = 12 600,06 = 75,6 мкм,

₂ = ₁0,04 = 75,60,04 =3,024 мкм,

₃ = ₂0,02 = 3,0240,02 = 0,06 мкм.

Расчет минимальных значений припусков ведем по формуле:

мкм

Графу «расчетный размер» заполняем, начиная с конечного (чертежного) размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска на каждом технологическом переходе. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру. Предельные значения припусков 2z_max определяем как разность наибольших предельных размеров, а 2z_min — как разность наименьших предельных размеров на предшествующем и выполняемом переходах.

Общие припуски z_omin и z_omax рассчитываем, суммируя промежуточные.

Таблица 6.5.1 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности 1 30r6().

Таблица 6.5.2 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности 2 и 6 35m6().

Таблица 6.5.3 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности 3 и 5 37s6().

Таблица 6.5.4 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам обработки поверхности 4 Tr50?(2?12) 8g ().

Таблица 6.5.5 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам торцов вала поверхность 7 и 8.

6.6 Составление маршрута обработки детали

6.7 Расчёт режимов

Точение черновое Точить начерно в размер 50,465 по всей длине

Глубина резания

t₁=(52 — 50,465)/2=0,77 мм,

т.к. t₁ [t]_d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t₁ и [t]_d — расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение черновое S₁=0,8 мм/об (таб11, стр266) 8 .

Скорость резания

м/мин

где К_v— поправочный коэффициент, равный произведению поправочных коэффициентов при различных условиях.

при черновом точении К_v=K_mv •K_пv•K_иv •K_ц К_Ти =0,73•1•1,4•1 = 1,022;

при чистовом и тонком точении К_v=K_mv •K_пv•K_иv •K_ц К_Ти =0,73•1•1,4•0,7 = 0,72;

K_mv - поправочный коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания;

K_mv = К_гМ (750/_в)^nv =1М (750/900)^1,75 = 0,73 ;

К_г = 1 — коэффициент для материала инструмента (табл. 2 стр.262) 8 ;

nv=1,7-показатель степени зависит от инструмента (табл. 2 стр.262)

K_пv — поправочный коэффициент учитывающий влияние состояние поверхности заготовки на скорость резания. K_пv = 1 - для проката (табл. 5 стр.263) 8 ;

K_иv — поправочный коэффициент учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания. K_uv =1,4 (для инструментальной стали Т30К4) (табл. 6 стр.263) 8 ;

K_ц — поправочный коэффициент, учитывающий влияние параметров резца на скорость резания. Для черновой обработки K_ц=1(ц = 45?), для последующих K_ц = 0,7 (ц = 90?);

Т — стойкость резца станка, Т=150 мин.

при s > 0,7 С_v = 340; x=0,15; y=0,45; m=0,20

при s > 0,3 С_v = 350; x=0,15; y=0,35; m=0,20

при s 0,3 С_v = 420; x=0,15; y=0,20; m=0,20

.

Частота вращения

n_i = 1000 · V_i / ^.d_i ,

Точение черновое n₁ =1000 · 146 / 3,14 · 50,465=920 об/мин,

принимаем n₁=1000 об/мин.

2. Точить начерно в размер 37,308 на длине 11 и длине 8

Глубина резания

t₁=(50,465 — 37,308)/2=6,5785 мм,

На данном участке имеется напуск 13,157 мм, т.к. t₁> [t]_d=5 мм, то напуск будем снимать в два захода, число рабочих ходов инструмента I =2,

где t₁ и [t]_d — расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение черновое S₁=0,8 мм/об (таб11, стр266) 8 .

Скорость резания

.

Частота вращения

n_i = 1000 · V_i / ^.d_i ,

Точение черновое n₁ =1000 · 117,6 / 3,14 · 37,308=1006 об/мин,

принимаем n₁=1000 об/мин.

3. Точить начерно в размер 35,274 на длине 10 и длине 7

Глубина резания

t₁=(37,308 — 35,274)/2=1,02 мм,

т.к. t₁ [t]_d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t₁ и [t]_d — расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение черновое S₁=0,8 мм/об (таб11, стр266) 8 .

Скорость резания

.

Частота вращения

n_i = 1000 · V_i / ^.d_i ,

Точение черновое n₁ =1000 · 140,6 / 3,14 · 35,274=1269 об/мин,

принимаем n₁=1250 об/мин.

4. Точить начерно в размер 30,541 на длине 9

Глубина резания

t₁=(35,274 — 30,541)/2=2,36 мм,

т.к. t₁ [t]_d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t₁ и [t]_d — расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение черновое S₁=0,8 мм/об (таб11, стр266) 8 .

Скорость резания

.

Частота вращения

n_i = 1000 · V_i / ^.d_i ,

Точение черновое n₁ =1000 · 123 / 3,14 · 30,541=1280 об/мин,

принимаем n₁=1250 об/мин.

Точение чистовое Точить чисто в размер 50,068 на длине 9

Глубина резания

t₂=(50,465−50,068)/2=0,4 мм,

т.к. t₂ [t]_d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t₂ и [t]_d — расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение чистовое S₂=0,246 мм/об для обеспечения R_а=2,5 мкм при вершине резца 1,2 мм. (таб14, стр268) 8 (в паспортной характеристики станка 1К282 значение подачи находится в пределах 0,041 — 4,053 мм).

Скорость резания

Частота вращения Точение чистовое n₂=1000· 168 /3,14· 50,068=1065 об/мин,

принимаем n₂=1000 об/мин.

2.Точить чисто в размер 37,097 на длине 12 и длине 8

Глубина резания

t₂=(37,308 — 37,097)/2=0,1055 мм,

т.к. t₂ [t]_d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t₂ и [t]_d — расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение чистовое S₂=0,246 мм/об для обеспечения R_а=2,5 мкм при вершине резца 1,2 мм. (таб14, стр268) 8 (в паспортной характеристики станка 1К282 значение подачи находится в пределах 0,041 — 4,053 мм).

Скорость резания

Частота вращения Точение чистовое n₂=1000· 205 /3,14· 37,097=1759об/мин,

принимаем n₂=1800 об/мин.

3.Точить чисто в размер 35,063 на длине 11 и длине 7

Глубина резания

t₂=(35,274 — 35,063)/2=0,1055 мм,

т.к. t₂ [t]_d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t₂ и [t]_d — расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение чистовое S₂=0,246 мм/об для обеспечения R_а=2,5 мкм при вершине резца 1,2 мм. (таб14, стр268) 8 .

Скорость резания

Частота вращения Точение чистовое n₂=1000· 205 /3,14· 35,063=1861 об/мин,

принимаем n₂=1800 об/мин.

4.Точить чисто в размер 30,144 на длине 10

Глубина резания

t₂=(30,541 — 30,144)/2=0,1985 мм,

т.к. t₂ [t]_d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где t₂ и [t]_d — расчетная и допустимая глубины резания.

Подача

Точение чистовое S₂=0,246 мм/об для обеспечения R_а=2,5 мкм при вершине резца 1,2 мм. (таб14, стр268) 8 .

Скорость резания

Частота вращения Точение чистовое n₂=1000· 187/3,14·30,167=1859 об/мин,

принимаем n₂=1800 об/мин.

Точение тонкое

1.Точить тонко в размер 49,952 на длине 11

Глубина резания

t₃=(50,068 — 49,952)/2=0,058 мм,

т.к. t₃ [t]_d=5 мм, то число рабочих ходов инструмента I =1,

где: t₃ и [t]_d — расчетная и допустимая глубины резания.