 |
Общие правила конструирования металлургического оборудования.
|
|
|
|
Общие принципы конструирования машин и агрегатов металлургического производства.
Задача конструирования – создание машин и агрегатов, обладающих наиболее высокими экономическими и эксплуатационными показателями и дающих наибольший экономический эффект [40].
Главные показатели – высокая экономическая эффективность, прочность, надежность, долговечность; малые масса и металлоемкость, габаритные размеры, энергоемкость, объем и стоимость ремонтных работ; высокий технический ресурс и степень автоматизации, простота и безопасность обслуживания; удобство управления, сборки и разборки.
Долговечность – общее время, которое машина может отработать на номинальном режиме в условиях нормальной эксплуатации без существенного снижения основных параметров. Иногда используется термин «ресурс машины» - время работы в часах до первого капитального ремонта.
Срок службы – продолжительность пребывания машины в эксплуатации до истечения ресурса долговечности.
Расчетная долговечность
,
где 
-коэффициент сменности, определяемый отношением продолжительности смен в часах к числу часов в сутках,
-срок службы.
Для круглогодичной работы с учетом вынужденных простоев
Долговечность в наибольшей степени определяется изнашиваемостью деталей. Виды износа:
1) механический (абразивный, контактный, при трении качения, при трении скольжения),
2) химический (коррозионный),
3) тепловой.
Основные методы повышения износостойкости при механическом износе: увеличение твердости поверхностей, подбор материалов, повышение качества обработки поверхностей, уменьшение давления на поверхностях, правильная смазка, улучшение антифрикционных свойств поверхностей, компенсация износа (периодическая и автоматическая).
|
|
|
Периодическая компенсация - в узлах типа подшипники скольжения с осевым или радиальным регулируемым зазором (конические несущие или посадочные поверхности); осевая подтяжка подшипников качения и регулирование зазора в направляющих с помощью клиньев и планок.
Автоматическая компенсация – самопритирающиеся конические краны, торцовые и манжетные уплотнения, подшипники качения с пружинным натягом, системы гидравлической компенсации зазоров в рычажных механизмах.
Надежность машины складывается из высокой долговечности, безотказности, безаварийности, стабильности действия, простоты обслуживания и т.д. Чаще всего руководствуются критерием отказа машины, то есть любой вынужденной остановки. Отсюда надежность машины характеризуют средневероятной частотой отказов или средневероятным временем бесперебойной работы.
Пути повышения надежности определяются прочностью и жесткостью конструкции.
Способы повышения прочности – применение выгодных профилей и форм, максимальное использование прочности материала, по возможности равномерная нагрузка на все элементы конструкции.
Способы повышения жесткости – правильный выбор схем нагружения, рациональная расстановка опор, придание конструкции жестких форм.
Экономичность машины связана с унификацией элементов конструкции, стандартизацией узлов и деталей, применением при конструировании машин размерных или типоразмерных рядов.
Общие правила конструирования металлургического оборудования.
1) Подчинение конструирования задаче увеличения экономического эффекта.
2) Повышение полезной отдачи машины путем увеличения ее производительности.
3) Снижение расходов на эксплуатацию машины уменьшением энергопотребления, стоимости обслуживания и ремонта.
|
|
|
4) Увеличение степени автоматизации машины.
5) Увеличение долговечности.
6) Предупреждение технического устаревания машин за счет закладывания высоких исходных параметров и предусматривания резервов развития и совершенствования.
7) Предусматривать возможность создания производных машин с максимальным использованием конструктивных элементов базовой машины.
8) Сокращение числа типоразмеров машин путем рационального выбора параметров машин.
9) Конструирование машин с расчетом на безремонтную эксплуатацию с устранением капитальных ремонтов и заменой восстановительных ремонтов комплектацией машин сменными узлами.
10) Избегать размещения трущихся поверхностей на корпусах деталей – выполнять их на отдельных легко заменяемых деталях.
11) Выдерживать принцип агрегатности, узлы – в виде независимых агрегатов, устанавливаемых в машину в собранном виде.
12) Взаимозаменяемость деталей, исключение подбора и пригонки деталей.
13) Использование в конструкции фиксирующих элементов, обеспечивающих правильную установку деталей и узлов при сборке.
14) Обеспечение высокой прочности деталей и машины в целом способами, не требующими увеличения массы (детали рациональных форм с наилучшим использованием материала, применение материалов повышенной прочности, введение упрочняющей обработки).
15) Повышение усталостной прочности, придание деталям рациональных форм по сопротивлению усталости, уменьшение концентрации напряжений.
16) Введение в машины, работающие при динамических и циклических нагрузках упругих элементов, смягчающих толчки и колебания нагрузки.
17) Придание конструкциям высокой жесткости способами, не требующими увеличения массы (пустотелые и оболочковые конструкции, блокирование деформаций поперечными и диагональными связями. Рациональное расположение опор и ребер жесткости).
18) Увеличение надежности машин, по возможности – полная безотказность их действия.
19) Простота в обслуживании, сокращение объема операций обслуживания, устранение периодических регулировок, выполнение самообслуживающихся агрегатов.
20) предупреждение возможности перенапряжения машины в эксплуатации – введение автоматических регуляторов, предохранительных и предельных устройств, исключение возможности эксплуатации машины на опасных режимах.
|
|
|
21) Устранение возможности поломок и аварий в результате неправильного обращения с машиной – введение блокировок, максимальная автоматизация управления.
22) Исключение возможности неправильной сборки узлов и машин – введение блокировок, допускающих сборку только в нужном направлении.
23) Обеспечение непрерывной автоматической смазки трущихся поверхностей.
24) Исключение открытых механизмов и передач – заключение механизмов в закрытые корпуса, предотвращающие проникновение грязи. Пыли, влаги и обеспечивающие нормальные условия смазки.
25) Обеспечение страховки резьбовых соединений от самоотвинчивания, использование стопорения шплинтами, отгибными шайбами.
26) Предупреждение коррозии деталей применением лакокрасочных и гальванических покрытий, изготовлением деталей из коррозионно-стойких материалов.
27) Уменьшение стоимости изготовления машин путем придания конструкции технологичности, унификации, стандартизации, уменьшения металлоемкости.
28) Уменьшение массы машин путем увеличения компактности, применения рациональных кинематических и силовых схем, устранения невыгодных видов нагружения, замены изгиба растяжением-сжатием, путем применения легких сплавов.
29) Упрощение конструкции машин – избегать сложных многодетальных конструкций.
30) Замена там, где возможно, механизмов с прямолинейным поступательным движением более выгодными механизмами с вращательным движением.
31) Обеспечение максимальной технологичности деталей, узлов и машин в целом, закладывая в конструкцию наиболее производительные операции изготовления и сборки.
32) Сокращение объема механической обработки, предусматривать изготовление деталей и заготовок с формой, близкой к окончательной форме изделия; замена мехобработки способами обработки без снятия стружки.
33) Максимальная унификация элементов конструкций с целью удешевления машины, сокращения сроков ее изготовления, доводки, облегчение эксплуатации и ремонта.
|
|
|
34) Расширение применения стандартных деталей.
35) Не применять оригинальные детали и узлы, где можно использовать стандартные, унифицированные, заимствованные и покупные.
36) Экономия дорогостоящих и дефицитных материалов.
37) Наряду с удешевлением изготовления не ограничивать затраты на изготовление деталей, ключевых для надежности машины; выполнение ответственных деталей из качественных материалов с применением современных технологических процессов.
38) Придание машине простых и гладких внешних форм, облегчающих уход за машиной и ее содержание.
39) Соблюдение требований технической эстетики.
40) Сосредоточение органов контроля и управления по возможности в одном месте, удобном для обзора и манипулирования.
41) Обеспечение свободного доступа и удобства для осмотра узлов и механизмов, нуждающихся в периодической проверке.
42) Обеспечение возможности регулирования и наладки механизмов ручным прокручиванием, медленным проворачиванием от приводного двигателя (в том числе с реверсом).
43) Вводить в конструкцию предохранительные устройства (например, муфты или возможность реверсивной работы) для исключения возможности влияния неправильного включения двигателя привода.
44) Обеспечение безопасности обслуживающего персонала применением максимальной автоматизации рабочих операций, введением блокировок, применением закрытых механизмов и защитных ограждений.
45) Изучение опыта эксплуатации машин, оперативное введение в конструкцию исправления выявленных в эксплуатации дефектов (повышение квалификации конструктора изучением эксплуатации оборудования).
46) Непрерывное совершенствование конструкции машин в соответствии с ростом требований технологических процессов.
47) Обеспечение конструктивного задела, подготовляя выпуск новых машин с более высоким показателями вместо устаревших.
48) Изучение тенденций развития металлургической отрасли, машиностроительных предприятий, ведение перспективного проектирования.
49) Проверка новых элементов конструкций математическим моделированием, экспериментальной эксплуатацией, заблаговременным изготовлением и испытанием узлов.
50) Учитывать опыт исполнения конструкций в смежных или отдаленных по профилю отраслях машиностроения.
|
|
|
