Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет ХТиТ
Кафедра МиАХиСП
Специальность 1-36 07 01
Специализация 1-36 07 01 01 Машины и аппараты химических производств
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
КУРСОВОГО ПРОЕКТА
по дисциплине «Расчёт и конструирование машин и агрегатов»
Тема: «Расчёт основных параметров активной виброизоляции»
Исполнитель
студент 4 курса группы 2 _________________________ Товстыко Ю. А.
Руководитель
доцент _________________________ Новосельская Л. В.
Курсовой проект защищен с оценкой _________
Руководитель _______________ Новосельская Л. В.
Минск 2010
Введение
Одним из распространенных промышленных способов разделения неоднородных жидких систем является центрифугирование, осуществляемое в специальных машинах - центрифугах.
В центрифугах происходят процессы отстаивания и фильтрации в поле центробежных сил, поэтому центрифуги — это более эффективные машины для разделения неоднородных жидких систем.
По наиболее важным конструктивным признакам—способу крепления вала ротора, а также расположение его в пространстве—центрифуги разделяют на центрифуги с подпёртым валом, висячие подвешенные на колоннах, горизонтальные с промежуточным и консольным расположением ротора и наклонные.
Обычно роторы центрифуг устанавливают на опорах качения, применяя радиально-упорные и упорные роликовые и шариковые подшипники.
Общее требование для всех конструкций центрифуг—хорошая уравновешенность ротора и устойчивая работы вала.
Из-за несбалансированных валов возникают колебания агрегатов. Иногда колебания вызывают с целью проведения технологических процессов – виброгрохоты, вибромельницы, виброплощадки.
Вибрации способствуют преждевременному износу, повышенному расходу энергии, снижают эффективность работы. Приводят к разрушению самой машины и оборудования находившегося с этой машиной.
Все машины, которые вызывают вибрацию, изолируются. Если виброизолируется машина, которая является источником вибраций – активная изоляция. Если изолируются агрегаты, стоящие на одном фундаменте с источником вибрации – пассивная изоляция.
Для уменьшения вибраций, прежде всего, стремятся ликвидировать источник вибрации; уменьшить эксцентриситеты. Если это не удается, то между машиной и фундаментом устанавливают изоляторы.
Согласно с полученным индивидуальным заданием на курсовое проектирование необходимо решить следующие задачи:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
КП 01 00 ПЗ
Разраб.
Товстыко
Провер.
Новосельская
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Новосельская
Выбор типа амортизатора
Лит.
Листов
2
БГТУ 4 17 08 10 10
1 Выбор типа амортизатора
1.1 Расчёт основных параметров виброизоляции
Расчёт виброизоляции производится в том случае, когда масса фундамента велика и колебаниями фундамента можно пренебречь.
Определяем частоту вынужденных колебаний (n=1750 об/мин):
(1.1)
Назначаем коэффициент передачи силы β в пределах от 0,06 до 0,025.
β=0,04
Вычисляем в первом приближении критическую частоту ω1, при коэффициенте демпфирования γ=0.
(1.2)
Определяем необходимую жёсткость проектируемых виброизоляторов
(1.3)
где mц—масса изолируемой центрифуги.
1.2 Установление рационального типа амортизатора
Применяются амортизаторы преимущественно следующих типов:
Металлические амортизаторы обладают хорошей виброизоляционной способностью, но слабыми демпфирующими свойствами (коэффициент демпфирования амортизаторов со стальными пружинами γ≤0,03). Поэтому в момент пуска или остановки машины, когда проходится резонансная зона колебаний, амплитуды колебаний могут превысить допустимую величину.
Резиновые амортизаторы обладают хорошими виброизолирующей способностью и демпфирующим качеством (γ=0,15÷0,20). Однако резина имеет слабую механическую прочность, особенно при растяжении. Это ограничивает применение резиновых амортизаторов.
Если необходимо применять виброизоляцию с демпфирующей способностью в пределах 0,03≤γ≤0,10, то рациональными являются комбинированные амортизаторы, состоящие из стальных пружин и резиновых прокладок. Комбинированные виброизоляторы сочетают в себе хорошую прочность, виброизолирующую способность и демпфирующее качество.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
КП 01 00 ПЗ
Тип амортизатора определяется следующим образом.
Определяем скорость нарастания (при пуске) или убывания (при остановке) числа оборотов машины:
(1.4)
где n—рабочее число оборотов машины в гц ();
t—время пуска в сек.
Определяем квадрат частоты собственных колебаний установки на проектируемых виброизоляторах:
(1.5)
Вычисляем отношение:
(1.6)
Отношение максимальной амплитуды колебаний установки при пуске и остановке к амплитуде колебаний установки в рабочем режиме:
По графику рисунок 1.1 ( [4], рис. 2, с. 7) находим величину коэффициента демпфирования, который должны иметь проектируемые виброизоляторы:
Рисунок 1.1—Графики для определения коэффициента демпфирования
γ=0,14
При γ≥0,10 применяют резиновые амортизаторы.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
КП 02 00 ПЗ
Разраб.
Товстыко
Провер.
Новосельская
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Новосельская
Определение расчетных нагрузок
Лит.
Листов
1
БГТУ 4 17 08 10 10
2 Определение расчетных нагрузок
Определяем в первом приближении динамическую нагрузку, действующую на амортизаторы:
(2.1)
где ˗ амплитуда возмущающей силы, определяется по формуле:
(2.2)
где mвр.м.—масса вращающихся масс, кг;
е—наибольший эксцентриситет (е=0,275 мм).
Определяем динамическую нагрузку по формуле (2.1):
Определяем расчетную нагрузку на все виброизоляторы:
(2.3)
где Р—вес машины;
1,5—усталостный коэффициент.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
КП 03 00 ПЗ
Разраб.
Товстыко
Провер.
Новосельская
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Новосельская
Расчет основных параметров амортизатора
Лит.
Листов
2
БГТУ 4 17 08 10 10
3 Расчет основных параметров амортизатора
Основным амортизационным элементом резинового амортизатора является резиновая прокладка прямоугольного или круглого сечения. При проектировании резиновых амортизаторов подлежат определению: высота прокладки Н, поперечные размеры (диаметр или стороны прямоугольника) и число прокладок.
Расчёт резиновых упругих элементов ведётся следующим образом.
Определяем площадь сечения F всех прокладок:
, (3.1)
где Ррасч – расчётная нагрузка, определяемая по формуле (2.3);
[σ] – допускаемое напряжение для резины, определяемое по [4], таблице 1 ([σ] = 4·105 Н/м2).
Определяем рабочую высоту резиновых прокладок
(3.2)
где Един—динамический модуль упругости, определяемый по графику на рисунке 3.1 (Един=0,012 МПа)
Твердость по Шору
Рисунок 3.1—Зависимость между модулями упругости резины и ее твердостью.
Подбираем размер сечений резиновых прокладок и их количество. Принимаем квадратное сечение прокладок.
(3.3)
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
КП 03 00 ПЗ
где nр—число прокладок (nр=4);
b—сторона квадратной прокладки.
Поперечный размер прокладки b должен находиться в пределах:
(3.4)
Принимаем b=0,022 м.
Количество прокладок должно удовлетворять условию:
(3.5)
Принимаем nр=4
Рассчитываем полную высоту резиновой прокладки:
(3.6)
Определяем жёсткость резиновой прокладки в горизонтальном направлении Кх:
(3.7)
где F1—площадь сечения одной прокладки ();
- динамический модуль упругости при сдвиге.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
КП 04 00 ПЗ
Разраб.
Товстыко
Провер.
Новосельская
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Новосельская
Поверка на допускаемую амплитуду
Лит.
Листов
1
БГТУ 4 17 08 10 10
4 Поверка на допускаемую амплитуду
Вычисляем собственную частоту колебаний установки на запроектированных виброизоляторах
(4.1)
Определяем коэффициент передачи силы на запроектированных виброизоляторах:
(4.2)
Вычисляем амплитуду силы, передающейся основанию
(4.3)
Так как Nдин значительно отличается от Pдин, то делаем перерасчет амортизаторов по формуле (2.3):
Определяем амплитуду вынужденных колебаний изолируемой машины на запроектированных виброизоляторах:
(4.4)
По [4], таблице 3, [A]=0,06 мм—допускаемая амплитуда колебаний фундамента при (для машины с вращающимся ротором).
(4.5)
Так как условие выполняется, можно принять к установке резиновые амортизаторы. Но для сравнения геометрических параметров и амплитуды вынужденных колебаний изолируемой машины рассчитаем металлические амортизаторы.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
КП 05 00 ПЗ
Разраб.
Товстыко
Провер.
Новосельская
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Новосельская
Расчет металлических амортизаторов
Лит.
Листов
3
БГТУ 4 17 08 10 10
5 Расчет металлических амортизаторов
Наиболее простыми с точки зрения изготовления являются пружинные амортизаторы, широко используемые в отечественной промышленности.
На рисунке 5.1 представлен однопружинный виброизолятор.
Рисунок 5.1—Однопружинный виброизолятор.
Амортизатор состоит из цилиндрической винтовой пружины 1, на которую ставиться установочная чаша 7. Регулировочный винт 5 упирается в эту чашу. Станина 6 виброизолируемой машины устанавливается на верхнюю крышку 4 амортизатора. Вращением болта 5 регулируется положение станины и осуществляется предварительная затяжка, соответствующая статической нагрузке от веса машины. Для предохранения пружины от внешнего воздействия она помещается в коробку 3, имеющую изолирующие прокладки 2 (из резины или пробки), препятствующие доступу к пружине грязи и воды. Для машин средних и больших мощностей применяют амортизаторы, состоящие из нескольких пружин.
5.1 Прочностной расчёт пружины виброизолятора
Исходя из марки материала пружины, устанавливаем допускаемое напряжение [τ].
Запроектируем пружины из хромованадиевой стали (0,45 C, 0,15 Si, 0,4 Mn, 0,04 S, 0,04 P, 0,9 Cr, 0,2 V). Среднее значение предела пропорциональности τпп = 8500 кг/см2, предел выносливости τ1 = 5000 кг/см2. При запасе прочности [n-1] = 2,5 получим допускаемое напряжение [τ] = 2000 кг/см2.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
КП 05 00 ПЗ
Назначаем коэффициент С = D/d в пределах от 4 до 10.
Принимаем С = 5.
По графику на рисунке 5.2 определяем коэффициент к = 1,15.
Рисунок 5.2 – График для определения коэффициента к при расчёте пружины на прочность
Вычисляем диаметр сечения стержня пружины:
(5.1)
где Р1—расчетная нагрузка на одну пружину. Определяется по формуле:
(5.2)
Принимаем d = 8 мм.
Определяем средний диаметр витка пружины:
Д = С·d = 5·8 = 40 мм (5.3)
Определяем необходимое число рабочих витков пружины:
(5.4)
где G—модуль сдвига материала;
К1П—жёсткость одной пружины;
(5.5)
(5.6)
Определяем полное число витков пружины:
n = nв + 1,5 =2,3 + 1,5 = 3,8 (5.7)
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
КП 05 00 ПЗ
где 1,5 – число мёртвых витков.
Принимаем n=4 ().
Назначаем шаг витка пружины:
h = (0,25 ÷ 0,50)Д = 0,25·40 = 10 мм. (5.8)
Определяем высоту ненагруженной пружины:
(5.9)
Находим отношение высоты ненагруженной пружины Нп к среднему диаметру витка Д:
Нп/Д =4,1/4,0=1,025≤2,6
Условие выполняется, следовательно, устойчивость пружины обеспечена. Принимаем к установке пружины, с рассчитанными параметрами.
Рисунок 5.3 – Схема расположения машины на пружинных
виброизоляторах
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
КП 06 00 ПЗ
Разраб.
Товстыко
Провер.
Новосельская
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Новосельская
Проверка необходимости установки постамента
Лит.
Листов
1
БГТУ 4 17 08 10 10
6 Проверка необходимости установки постамента
Вычисляем амплитуду вынужденных колебаний в рабочем режиме изолируемой машины:
(6.1)
(6.2)
При этом условии можно обойтись без постамента. Если же постамент проектируется, то его масса должна удовлетворять условию:
(6.3)
где РМ—вес машины без постамента.
Постамент не нужен.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
КП 07 00 ПЗ
Разраб.
Товстыко
Провер.
Новосельская
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Новосельская
Поверочный расчет запроектированной виброизоляции
Лит.
Листов
1
БГТУ 4 17 08 10 10
7 Поверочный расчет запроектированной виброизоляции
Определяем единичное перемещение (осадку) запроектированных пружин:
(7.1)
Вычисляем квадрат частоты собственных колебаний машины на запроектированных виброизоляторах:
Вычисляем отношение квадрата вынужденной частоты к квадрату собственной частоты:
Вычисляем коэффициент передачи силы с учетом демпфирования по формуле (4.2):
Вычисляем амплитуду передаваемой на фундамент динамической силы:
На одну пружину приходится
Вычисляем амплитуду вынужденных колебаний машины на запроектированных виброизоляторах:
Из расчетов видно, что амплитуда вынужденных колебаний машины на металлических амортизаторах и резиновых виброизоляторах одинакова. Данные виды виброизоляторов различаются геометрическими параметрами и количеством. Наиболее рациональными являются металлические амортизаторы, следовательно, принимаем их к установке.
Заключение
В результате проведения расчетов активной виброизоляции центрифуги определили, что амплитуда вынужденных колебаний машины на металлических амортизаторах и резиновых виброизоляторах одинакова. Данные виды активной виброизоляции различаются геометрическими параметрами и количеством единиц, устанавливаемых на машину. Наиболее рациональными являются металлические амортизаторы, следовательно, принимаем их к установке.
Реферат
Пояснительная записка содержит 20 с., 5 рис., 4 источника, 2 прил., ПЗ, сборочный чертеж центрифуги – 1 лист А1, чертежи выносных элементов – 2 листа А3, чертежи деталей – 4 листа А4.
ЦЕНТРИФУГА, АМОРТИЗАТОР, РЕЗИНОВАЯ ПРОКЛАДКА, ПРУЖИНА, АМПЛИТУДА, ПОСТАМЕНТ
Целью выполнения курсового проекта является подбор и расчет основных параметров активной виброизоляции центрифуги.
Произведен выбор типа амортизатора, определены расчетные нагрузки, действующие на амортизатор. Рассчитаны основные параметры резинового виброизолятора и металлического амортизатора и проверены на допускаемую амплитуду. Проверена необходимость установки постамента. Расчет должен обеспечить необходимую и безопасную работоспособность центрифуги.
Содержание
Реферат…………………………………………………………………….…3
Введение……………………………………………………………………...5
1 Выбор типа амортизатора……………………………………………..….6
1.1 Расчёт основных параметров виброизоляции……………….…...6
1.2 Установление рационального типа амортизатора……………….6
2 Определение расчетных нагрузок……………………………………….8
3 Расчет основных параметров амортизатора…………………………....9
4 Поверка на допускаемую амплитуду……………………………………11
5 Расчет металлических амортизаторов………………………………….12
5.1 Прочностной расчёт пружины виброизолятора…………………12
6 Проверка необходимости установки постамента………………………15
7 Поверочный расчет запроектированной виброизоляции………………16
Заключение………………………………………………………………….17
Список использованных источников……………………………………..18
Приложение А. Спецификация…………………………………………….19
Приложение Б. Спецификация…………………………………………….20
Список использованных источников