Классификация машин промышленного транспорта

Никитин Сергей Васильевич +7 – 921 – 337 – 69 – 96 [email protected] Лекция №1 1) Классификация машин промышленного транспорта 2) Роль, значение, назначение транспортирующих машин Классификация машин промышленного транспорта Воздушный Железнодорожный Промышленный транспорт Автомобильный Водный Подъемно-транспортные машины Ленточный конвейер Ленточный со стальной лентой Пластинчатый конвейер Эскалатор поэтажный Эскалатор тоннельный Скребковый конвейер Элеваторы Скребково- ковшовые конвейеры Тележечный конвейер Штанговый конвейер Подвесные конвейеры Канатные дороги конвейер Однокананатная схема канатной дороги Двухканатная кольцевая схема канатной дороги Двухпутевая маятниковая схема канатной дороги Винтовой конвейер Роликовый конвейер Шагающий конвейер Вибрационные и инерционные конвейеры Монорельсовый транспорт Роль, значение, назначение транспортирующих машин • Древний Египет, Греция: водоподъемные устройства, архимедов винт • Древний Египет, Греция: водоподъемные устройства, архимедов винт • 1764, Кузнецов, Нижний Тагил: водоподъемное устройство • 1788, Фролов, Алтай: машина для подъема руды, высота подъема 68 м, пр-ость 80 т. в смену • 1860, Лопатин, золотые прииски в Сибири: система ленточных конвейеров • 1868, Великобритания: ленточные конвейеры с прорезиненной лентой • 1870, Россия: мобильные пластинчатые конвейеры • 1896, США: ковшовые конвейеры с шарнирно • 1896, США: ковшовые конвейеры с шарнирно закрепленными ковшами • 1905, Швеция: ленточные с лентами из стали • 1906, Великобритания и Германия: инерционные конвейеры • Дальнейшее бурное развитие продолжилось с изобретением механического привода (электродвигатель (1834, Якоби - ДПТ; 1879, Бейли - АС)) Назначение МНТ Автоматизация Цель автоматизации – повышение производительности и качества продукции Показатели надежности Этапы автоматизации 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 3. пок-ли безотказности пок-ли долговечности пок-ли ремонтопригодности пок-ли сохраняемости комплексные пок-ли Ав-я производственных операций Ав-я системы машин Комплексная автоматизация Выбор транспортирующих машин Основные критерии выбора транспортирующих машин заданные технические требования • • • • • • • • • • свойства транспортируемых грузов; расположение пунктов загрузки и разгрузки; расстояние между пунктами загрузки и разгрузки; производительность; требуемая степень автоматизации; способ хранения груза в пункте загрузки и характеристику устройства; способ хранения груза в пункте принимающего груз; характеристика места установки машины; конфигурация трассы и возможность ее изменения при работе ГПС (гибких производственных систем); требования техники безопасности; обеспечение показателей надежности. технико-экономическая эффективность применения • • • • капитальные затраты на создание (приобретение) и установку машины; эксплуатационные расходы и себестоимость перемещения 1 т груза; численность и производительность рабочих, занятых на погрузочно-разгрузочных работах; сроки окупаемости капитальных затрат. Годовой экономический эффект 𝑄 = Зб − Зн ∙ 𝐴 Зб , Зн – приведенные затраты на выпуск 1 единицы продукции при использовании базового и нового оборудования; 𝐴 – годовой объем выпуска З = С + К ∙ ЕН С – удельная себестоимость продукции; К – капитальные затраты; ЕН – нормативный коэффициент капитальных затрат (0,1 – 0,2); Нагрузки и расчетные случаи нагрузок Нагрузки и расчетные случаи нагрузок • весовые нагрузки; • гидрометеорологические нагрузки (от ветра, снега, обледенения и т.д.); • динамические (инерционные, упругоколебательные); • прочие (сейсмические, от взрывной волны, от качки судна). Весовые нагрузки 𝑀∙𝑚 𝐹=𝐺∙ 𝑅2 2 Н ∙ м 𝐺 = 6,66 ∙ 10−11 кг2 𝑅 = 6,374 ∙ 103 км М ≈ 6 ∙ 1024 кг g= 𝐺 𝑀 ∙ 2 𝑅 𝐹 =g∙𝑚 = 9,81 м с2 Нагрузки от ветра 𝑃В = 𝐾 ∙ 𝐴 ∙ 𝑣 2 + χ ∙ 𝐴ПОВ ∙ 𝑣 2 𝐾= 𝜌∙𝑐 2 коэффициент лобового сопротивления 𝜌 = 1,2 кг/м3 плотность воздуха 𝜌 ∙ 𝑣2 𝑞= = 0,626 ∙ 𝑣 2 удельное давление ветра 2 𝑃В = 𝑞 ∙ 𝑐 ∙ 𝑛 ∙ 𝑘 ∙ 𝐴 Нагрузки от ветра 𝑃В = 𝑞 ∙ 𝑐 ∙ 𝑛 ∙ 𝑘 ∙ 𝐴 𝒗, м/𝒄 Назначение 𝒒, Па Машины общего 14 назначения Машины речного или 20 морского порта 125 Машины работающие без 28,5 перерыва в работе 500 Для машин на речных судах 400 n 1 n  1,1 25,8 250 k  1,55 k  1,2 5 k 1 коэффициент влияния метода расчета c  0,7  1,6 аэродинамический коэффициент Динамические нагрузки 𝑃Д = 𝑚 ∙ 𝑎 𝑀Д = 𝐽 ∙ 𝜀 Особые нагрузки • • • • • от снега, гололеда, от изменения температур, монтажные нагрузки, транспортные нагрузки, сейсмические нагрузки. Снеговая нагрузка 500—2500 Па в зависимости от зоны для средней полосы Европейской части России и Сибири — 1000 Па Гололед корка толщиной 1—1,2 см плотность 900 кг/м3 Расчетные случаи нагрузок • Расчетный случай I • Расчетный случай II • Расчетный случай III Характеристика условий эксплуатации, режимы работы и классы использования подвесных конвейеров Режимы работы и классы использования Режимы работы конвейеров в зависимости от классов использования Класс использовани я конвейеров по времени В1 В2 В3 В4 В5 Классы использования конвейеров по производительности по грузоподъемности по натяжению П1 П2 П3 Н1 Н2 Н3 Ц1 Ц2 Ц3 ВЛ Л С Т Т ВЛ Л С Т ВТ Л С Т ВТ ВТ ВЛ Л С Т Т ВЛ Л С Т ВТ Л С Т ВТ ВТ ВЛ Л С Т Т Л Л С Т ВТ С С Т ВТ ВТ ВЛ – весьма легкий, Л – легкий, С – средний, Т – тяжелый, ВТ – весьма тяжелый. Режимы работы и классы использования 𝑘СУТ = 𝑡СУТ ∗ 𝑡СУТ 𝑘ГОД = 𝑡ГОД ∗ 𝑡ГОД Классы использования конвейеров по времени Класс В1 В2 В3 В4 В5 Сутки 𝑡СУТ , ч до 5 5–7 7 – 16 16 – 24 24 Год 𝑘СУТ до 0,2 0,20 – 0,32 0,32 – 0,63 0,63 – 1,00 1,00 𝑄СР 𝑍СР 𝑘П = = 𝑄𝑀𝐴𝑋 𝑍𝑀𝐴𝑋 𝑡ГОД , ч до 1600 1600 – 2500 2500 – 4000 4000 – 6300 6300 – 8000 𝑘ГОД до 0,20 0,20 – 0,32 0,32 – 0,50 0,50 – 0,80 0,80 – 1,00 , Классы использования конвейеров по производительности 𝑘П Класс до 0,25 П1 0,25 – 0,63 П2 0,63 – 1,0 П3 Режимы работы и классы использования 𝑘МАХ = 𝑛 𝐹МАХ 𝐹НОМ 1 𝐹𝑖 ෍ 𝑇Ц 𝐹НОМ 𝑘ЭКВ = 𝟐 𝑡𝑖 𝑖 Классы использования конвейеров по грузоподъемности несущего элемента Коэффициент загрузки Класс 𝑘МАХ до 0,50 0,50 – 0,63 0,63 – 1,00 Н1 Н2 Н3 ∗ 𝑘МАХ 𝑆МАХ = 𝑆ДОП 𝑘ЭКВ до 0,25 0,25 – 0,50 0,50 – 0,80 𝑛 ∗ 𝑘ЭКВ 1 𝑆𝑖 = ෍ 𝑡∗ 𝑇Ц 𝑆ДОП 𝑖 𝑖 Классы использования конвейеров по натяжению тягового элемента Класс Ц1 Ц2 Ц3 Коэффициент загрузки ∗ ∗ 𝑘МАХ 𝑘ЭКВ до 0,63 до 0,16 0,63 – 0,80 0,16 – 0,32 0,80 – 1,00 0,32 – 0,63 Климатические условия и категории помещений (ГОСТ 15150) Обозначения климатических исполнений У —умеренный ХЛ — холодный ТВ — влажный тропический ТС — сухой тропический Т — сухой и влажный тропический; О —все макроклиматические районы на суше (общеклиматическое исполнение). Категории помещений 1 —открытый воздух; 2 — под навесом или в помещениях (объемах), где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе; 3 — в закрытых помещениях (объемах) с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий 4 — в помещениях (объемах) с искусственно регулируемыми климатическими условиями 5 — в помещениях (объемах) с повышенной влажностью Характеристика температурных условий работы конвейеров 𝑡 Температурный коэффициент Характерные примеры Климатическое производственных условий исполнение 𝛽= Температура окружающей среды, °С от до 𝑇Ц ∙ 100% Характерные Категория значения помещения температурного (ГОСТ 15150) коэффициента 𝛽 , % Конвейеры, работающие на открытом воздухе и в неотапливаемом помещении Конвейеры, работающие в отапливаемых помещениях Конвейеры, проходящие через сушильные камеры ХЛ, О, У +40 +40 -60 -45 100 100 1,2,3 1,2,3 У +35 +10 100 4 – Конвейеры, проходящие через охладительные и морозильные камеры – +120 +350 +35 +10 +10 -20 20 – 50 10 – 30 10 – 50 4 4 4 Материалы узлов конвейеров Материал Чугунное литье Марка Пример применения СЧ15-32; СЧ18-36; СЧ28-48 Блоки натяжных устройств, корпуса и крышки редукторов, корпуса подшипников валов, тормозные колодки Стальное литье 35Л; 45Л; 55Л Прокатная сталь, углеродистая, класс 38/23 ВСтЗсп2; ВСтЗсп4 ВСтЗсп5 ВСтЗкл2; ВСтЗнс2; ВСтЗпс5 15,20 Корпуса подшипников, рычаги и шкивы тормозов, корпуса муфт, зубчатые колеса открытых передач, тормозные шкивы, звездочки, катки ходовой части пластинчатых, тележечных, скребковых конвейеров Станины средней части, подвесные и опорные конструкции, рамы под приводы и натяжные устройства Барабаны отклоняющие, оборотные, приводные; оси роликоопор Вспомогательные элементы конструкций (лестницы, перила, настилы, кожухи ит. т) Корпуса роликов роликоопор, втулки пластинчатых втулочных цепей (с последующей термообработкой) Прокатная сталь, углеродистая, класс 38/23 40,45,50 Пластины и валики пластинчатых цепей (с термообработкой), валы барабанов, катки кареток и тележек, звездочки Сталь легированная 20Г; 20Х; 40Х; 40ХВА; 40Г2; Валики пластинчатых цепей (с термообработкой), детали 50Г2 разборной цепи (с термообработкой) Зубчатые колеса, валы 40Х; 45Х; 40ХН барабанов и звездочек, редукторов Пружины 60С2 Ходовые (направляющие) пути подвесных конвейеров 14Г2 (особенно на участках вертикальных и горизонтальных поворотов) Катки тяжелогруженых конвейеров, рельсы поворотных 50Г; 65Г участков Стали (сплавы железа с углеродом, содержание до 2,14% углерода + S, P, Si, Mn) Обыкновенного качества (до 0,06% S и до 0,07% P) По поставкам группа А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора); группа Б - по химическому составу; группа В - с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Примеры обозначений: Ст1; БСт5кп Качественные (до 0,035% S и P отдельно) Высококачественные (А) (до 0,025% S и P отдельно) По степени удаления кислорода из стали, т. е. По степени её раскисления, существуют:  спокойные стали, т. е., полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами “сп” в конце марки (иногда буквы опускаются);  кипящие стали слабо раскисленные; маркируются буквами "кп";  полу спокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами "пс". Особовысококачественные (Ш) (до 0,025% S и до 0,015 P) Углеродистая Легированная (для придания особых свойств) А – азот; К – кобальт; Т – титан; Б – ниобий; М – молибден; Ф- ванадий; В – вольфрам; Н – никель; Х – хром; Г – марганец; П – фосфор; Ц – цирконий; Д – медь; Р – бор; Ю – алюминий Е – селен; С – кремний; Ч – редкоземельные металлы Чугун (более 2,14% углерода) (те же примеси, но в большем количестве) В зависимости от состояния углерода в чугуне, различают: Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита: серые - пластинчатая или червеобразная форма графита; высокопрочные - шаровидный графит; ковкие - хлопьевидный графит. Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления δв при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами "СЧ" (ГОСТ 1412-85), высокопрочный - "ВЧ" (ГОСТ 7293-85), ковкий - "КЧ" (ГОСТ 1215-85). СЧ10 - серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа; ВЧ70 - высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа; КЧ35 - ковкий чугун с δв растяжением примерно 350 МПа. Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ антифрикционный чугун: С - серый, В - высокопрочный, К - ковкий. А цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу 158579. Влияние примесей и добавок C – FeC ↑сопротивление движ-ю дислокаций -> 𝜎𝑇 ↑, 𝜎В ↑, 𝛿 ↓, ударная вязкость↓, трещиностойкость↓. Si - 𝜎𝑇 ↑, 𝛿 ↓. Mn - 𝜎В ↑, 𝛿 = 𝛿, красноломкость ↓ (образование более тугоплавкого MnS чем FeS). S – ударная вязкость ↓, 𝛿 ↓, красноломкость ↑ (образование легкоплавкого FeS (988град) на границах зерен). P - 𝜎𝑇 ↑, 𝜎В ↑, 𝛿 ↓↓, вязкость↓↓, энергия развития трещины ↓↓, порог хладоломкости ↑. N, O, H - 𝜎𝑇 ↓, 𝜎В ↓, 𝛿 ↓, ударная вязкость↓, порог хладоломкости ↑, сопротивление хрупкому разрушению↓, анизотропия свойств↑ (𝛿, KCU) . 𝒏 Δ𝝈 = ෍ 𝑲𝒊 𝑪𝒊 𝑲𝒊 C+N 4670 P 680 Si 85 Ti 80 Al𝒊=𝟏 60 Mn 35 Cr -30 Ni 30 Mo 10 V 3 Все, кроме Ni, при содержании в растворе более некоего предела, ↓ ударную вязкость, трешиностойкость↓, порог хладоломкости↑. Ni и Mn – при высоком содержании позволяют существовать аустениту при низких температурах корозионно стойкие, жаропрочные и немагнитные стали. Лег. элем в аустените - 𝜎𝑇 ↓, 𝜎В ↑, хорошо наклепывается, большой коэф. теплового расш-я. Отжиг.- нагрев, выдержка, охлаждение с печью.- более равновесная структура. О1рода. – не происходят фазовые превращения.(снять наклеп, прочность↓, тв-ть↓, пластичность↑) О2рода. – происходят фазовые превращения (нагрев выше Ac3, Ac1). (заэфтектоидные – снятие цементитной сетки, доэфтектоидные – структура равноосных мелких зерен, улучшение обработки резанием(заменяет улучшение)) Закалка – нагрев выше Ac3, Ac1, выдержка для образ-я аустенита, охлаждение со скоростью выше критической до температуры образования мартенсита. Углерод стали – вода, легированные – масло. Отпуск (после закалки) – нагрев до темп. ниже темп. фазовых превращений, выдержка, быстрое охлаждение Низкий (150-200) ->снятие напряжений Средний (300-400) ->тростит (выс. упруг. свойства) (пружинорессорные стали) Высокий (450-650) (улучшение)-> сорбит, достаточно выс. прочность и пластичность C – цементация. (0,1-0,18%, чаще легированные) – тв-ть пов-ти, износостойкость, ↑ предел выносливости (за счет остат. напряж. сжатия после закалки). Обработка-цементация-шлифование-закалка-низкий отпуск-шлифование. Твердость сохраняется до темп. 200- 225 C+N – нитроцементация (среда газов). Твердость ↑, износостойкость ↑, предел выносливости ↑. N – азотирование. Твердость ↑↑, износостойкость ↑, предел выносливости ↑, сопротивлении коррозии (вода, пар,атмосфера). Твердость сохраняется до темп. 450-500. C+N – цианирование (среда жидких солей). Твердость ↑, износостойкость ↑, предел выносливости ↑. (скорость выше, стоимость больше, ядовитость) B – борирование (0,1-0,2мм). Твердость ↑, износостойкость ↑, коррозионная стойкость, окалиностойкость и теплостойкость (стойкости ↑ в 2-10 раз). Si – силицирование. Коррозионная стойкость в морской воде, серной, азотной, соляной кислотах. Низкая твердость. Детали в хим., бумажной, нефтяной промышленностях. Al, Cr, Pb и др. – диффузное насыщение металлами. Жаростойкость, коррозионная стойкость, повышенная износостойкость и твердость. Характеристики транспортируемых грузов Грузы Штучные Штучные Единичные изделия, детали, узлы машин габаритные размеры, форма, масса изделия, хрупкость, температура Насыпные Тарные Ящики, бочки, мешки, контейнеры         навалочные кусковые, зернистые, порошкообразные и пылевидные материалы, хранимые и перемещаемые навалом (руда, уголь, торф, щебень, зерно, песок, цемент) кусковатость (размер и форма частиц); плотность; влажность; угол естественного откоса; подвижность частиц; абразивность; крепость; коррозионность; липкость; ядовитость; взрывоопасность; способность самовозгораться, слеживаться, смерзаться.