d-диаметр трубопровода;
l- длина трубопровода;
V- скорость движения жидкости (масла, эмульсии);
g- ускорение свободного падения.
Задаваясь расходом масла Q необходимым и достаточным на одну форму, Q=3*10-6м3/с, вычислим скорость движения жидкости по трубопроводу, по формуле:
V = Q / W, (4.5)
где, W- поперечное сечение трубопровода.
Поперечное сечение трубопровода вычисляют по формуле:
W = П d2 /4, (4.6)
W =3,14*0,0052 /4 = 2*10-5 м2;
V = 3*10-6 / 2*10-5 = 0,15м/с.
Чтобы найти удельное сопротивление трубопровода, вычислим число Рейнольдса и определим режим движения жидкости.
Rе = V*(d/n), (4.7)
Rе = 0,15*(0,005/2*10-5) = 375
Так как число Rе меньше критического значения 2320, то режим движения жидкости ламинарный.
При ламинарном движении жидкости в трубопроводе, его удельное сопротивление находим по формуле:
l = 64 / Rе, (4.8)
l = 64 / 375 = 0,17.
Отсюда потери по длине:
hl= 0,17*(0,75 /0,005)*(0,152 / 2*9,8) = 0,029 м.
Местное сопротивление вычисляется по формуле:
hм = åx*(V2 /2*g) , (4.9)
где x- коэффициент местных гидравлических сопротивлений, равный 0,33 при угле в 120 0 ,(трубопровод имеет три поворота по 120 0)
hм = 3*0,33*(0,152/2*9,81) = 0,001м
hпот = 0,001+ 0,029 = 0,030 м
Вычислим удельный вес масла, зная его плотность r = 920 кг/м3;
gм = r*g, (4.10)
gм = 920 * 9,81 = 9025 Н/м3.
Зная потери напора в трубопроводе и удельный вес масла, выразим из формулы (3.2) потери давления по длине трубопровода:
Рпот = hпот*gм , (4.11)
Рпот = 0,03 * 9025 = 270 Па.
Давление на выходе из форсунки среднего давления равняется 25 атм., или 19620Па. Исходя из выше перечисленных данных, можно вычислить рабочее давление насоса по формуле (3.1):
Рн = 19620 + 270 = 19890 Па.
4.3 Расчет хода поршня плунжерного насоса
Расчитать ход поршня можно по формуле:
l = 4 / ПD2, (4.12)
l = (4 * 3 * 10-6) / (3,14 * 0,012 ) = 0,038 м.
Принимаем l = 0,04 м
Усилие необходимое плунжеру для вытеснения масла из рабочей камеры рассчитывается по формуле:
F = Рн *S, (4.13)
где S- рабочая площадь плунжера:
S = П D2/ 4, (4.14)
S = 3,14 * 0,012/4 = 7,9 * 10-5;
F = 19890 *( 7,9 * 10-5) = 3,2 Н.
4.4 Расчет пружин
Материал пружин выбираем Сталь 65Г ГОСТ 2052 - 53
sвр = 980 мПа;
sтек = 780 мПа;
Предельно допустимое сжатие: [tк]=390МПа;
Рабочее напряжение сжатия: [tк]=[tк]раб = 310мПа;
Начальное усилие сжатия: Fнач = F = 3,2 Н.
Задаваясь индексами пружины С =10, можно определить диаметр проволовки пружины.
С = D/d, (4.15)
где d- диаметр проволоки;
D- межосевой диаметр пружины.
Диаметр проволоки пружины можно произвести по формуле, []:
dпр = 1,6 *Ö (К * Ркон* С) / [tк], (4.16)
где Ркон- конечная нагрузка ( Рнам @10 );
К - коэффициент зависящий от индекса пружины (для С = 10, К = 6.);
D = Ö(6 * 3 * 10) / 310 * 106 = 0,0039 м.
Из формулы (3.15) вычислим межосевой диаметр пружины:
D = d* С, (4.17)
D = 0,0039 * 10 = 0,039м
По полученным данным выбирают по справочнику [] стандартную пружину, при d = 0,0039@0,004 м., и D = 0,039 м., принимаем D = 0,046 м.
Внутренний диаметр будет равен Di = 0,036 м.;
Наружный диаметр равен Dа = 0,044 м.;
Р10 = 2,5.
Проверочный расчет на наибольшее напряжение в сечении витков пружмны при Ркон определяют по формуле:
tкон = (8 * К * Ркон*D)/ П *d3, (4.18)
tкон = (8 * 6 * 32 * 0,04) / 3,14 * 0,004 = 3,06 * 108Па.
[tнач]>[tкон], условие выполнено 310 * 108 Па > 306 * 108 Па.
4.4.1 Расчет рабочего числа витков пружины
Рабочее число витков пружины при модуле сдвига определяется по формуле:
i = (l*G*D) / 8 * Ркон* С3, (4.19)
где G-модуль сдвига,G = 8 * 108 Н/м,
i = (0,03 *8 * 108* 0,04) / 8 * 32 *1000 =3,81.
Принимаем рабочее число витков i = 4 шт.
Для обеспечения надежной опоры поверхности на каждом конце пружины добавляют по 1,25 опорных витка, частично сточенных перпендикулярно оси пружины.
Общее число витков пружины, будет равняется:
iо = i* 2 * 1.25, (4.20)
iо = 4 * 2 * 1,25 = 6,5 шт.
4.4.2 Расчет длины пружины
Длину пружины сжатой до соприкосновения витков можно рассчитать по формуле:
Нd = (iо- 0,5) *d, (4.21)
Нd = (6,5 - 0,5) * 4 = 24 мм.
Зазор между витками пружины в нагруженном состоянии принимают dр=1мм.
4.4.3 Расчет шага пружины
Расчет шага нагруженной пружины производят по формуле:
h = d +( l / i ) + dр, (4.22)
h = 4 + (40 / 4) + 1 = 15,0 мм.
Полный ход пружины до предельного сжатия находят по формуле:
lпред = l + i*dр, (4.23)
l = 40 + 4 * 1 = 44 мм.
Сила сжатия пружины до соприкосновения витков определяется по формуле:
Рпред = Ркон(lпред / l ), (4.24)
Рпред = 32 *(44 /40) = 35,2 Н
4.4.4 Расчет длины заготовки
Расчет длины заготовки проволоки находят по формуле:
lзаг = (П *D*iо) / cosa, (4.25)
где a- угол подъёма витка
tga = h / ПD, (4.26)
tga = 15 / (3,14*40) = 0,119;
a = 6,80 @ 70 ;
lзаг = (3,14 * 40 * 6,5)/ cos 70 = 822,5 мм.
4.5 Расчет резьбовых соединений
Проверим на прочность резьбовые соединения плунжера, тяги, муфты и шатуна которые при работе испытывает нагрузку Р=32 Н. Резьба деталей М8 с наружным диаметром d=8 мм и шагом S=1,5мм. Коэффициент трения в резьбе f=0,18.
Необходимо определить коэффициент запаса прочности для опасного сечения винта, если материал - сталь 40 с пределом текучести sт=320 Мпа. Дополнительные данные: внутренний диаметр резьбы d1=7,063 мм, средний диаметр резьбы dср=7,485 мм.
Момент в резьбе рассчитывается по формуле:
Мр=Qрdсрtg(l+r)/2, (4.27)
где l- угол подъема винтовой линии, град;
r- угол трения, град;
l=arctg(S/pdср), (4.28)
r= arctg(f/cos(µ/2)), (4.29)
l= arctg(1,5/3,14*7,485)=1,650;
r= arctg(0,18/cos(60/2))=11,750;
Мр=32* (7,485 /2*103)*tg(1,65+11,75)=28,5*103 Н*м.
Опасным сечением является поперечное сечение в нарезной части винта, выше гайки. Для опасного сечения нормальное напряжение смятия расчитывают по формуле:
sс=(4Qp/pd12), (4.30)
sс=(4*32/3,14*7,063 2)=0,85 МПа.
Для опасного сечения напряжение при кручении
tк=16Мр/pd13, (4.31)
tк=16*28,5/3,14*7,063 3=0,41 МПа.
Закон изменения эквивалентного напряжения
sэIII=(sc2+4tк2)-2, (4.32)
sэIII=(0,832+4*0,412)-2=0,54 Мпа.
Коэффициент запаса по отношению к пределу текучести
nт=sт/sэIII, (4.33)
nт=320/1,17=274.
Такой коэффициент более чем достаточен, но исходя из конструкторских соображений оставляем резьбу соединений М8. Имея такой коэффициент запаса прочности, расчеты на срез и смятие резьбы производить нецелесообразно.
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА
ПРОИЗВОДСТВЕ
5.1 Организация работы по созданию здоровых и безопасных
условий труда
В начале каждого календарного года работодатель издает приказ о назначении ответственных лиц за организацию работы и состояние охраны труда в каждом цехе. Ответственность в цехах возлагается на начальников цехов, в сменах – на сменных мастеров, а в автопарке на инженера-механика.
На ООО «Хлебозавод №5» организована служба по охране труда в лице инженера по охране труда. На предприятии проводится обучение работников безопасным приемам труда. Обучение главных специалистов и работодателя проводится 1 раз в 3 года, после чего они проходят аттестацию в вышестоящей организации.
Начальники цехов, участков и мастера проходят обучение 1 раз в год и аттестуются комиссией предприятия согласно положению «Об организации проведения и обучения техники безопасности».
Вводный инструктаж при поступлении на работу проводит инженер по охране труда. Первичный инструктаж на рабочем месте проводят начальники участков (цехов) или инженер-механик по хлебозаводу. Повторный инструктаж проводит начальник цеха 1 раз в 3 месяца. Целевой (разовый) инструктаж проводится при оформлении наряда-допуска.
В качестве пропаганды безопасных приемов труда проводится наглядная агитация, беседы и лекции по охране труда.
На предприятии отсутствует кабинет по охране труда, но в административном здании предприятия находится кабинет инженера по охране труда, где размещены наглядные пособия по пропаганде безопасных приемов труда, в цехах имеются уголки по техники безопасности.
Расследование несчастных случаев на предприятии ведется в строгом соответствии с требованиями положения «Об учете и расследовании несчастных случаев на производстве». По результатам расследования составляется акт по форме Н1 и регистрируется в журнале учета.
Контроль, за состоянием охраны труда, ведет инженер по охране труда. На предприятии проводится 3-х ступенчатый контроль. Ежегодно на предприятии составляется соглашение по охране труда с указанием конкретных мероприятий и затрат на них.
Планирование работы по охране труда заключается в ежегодной разработке плана работы инженера по охране труда. На предприятии строго соблюдается трудовое законодательство по охране труда женщин и молодежи.
Периодически на ООО «Хлебозавод №5» проводится аттестация рабочих мест по условиям и охране труда. Состояние рабочих мест анализируется по освещенности, запыленности, шуму, вибрации, влажности, температуре и другим факторам. На предприятии издан приказ на проведение особо опасных работ, а также их перечень.
Перед тем, как допустить работников к выполнению особо опасных работ, выписывается наряд-допуск, проводится целевой инструктаж по охране труда, проверяется наличие медицинского заключения, письменного согласия работника, а также обеспечение средствами индивидуальной защиты.
Согласно типовым производственным нормам производится выдача работникам спецодежды, спецобуви, средств индивидуальной защиты (очки, респираторы, специальные противогазы, средства защиты от электрического тока), обеспечение молоком сварщиков, разовая выдача молока при малярных работах, ежемесячное обеспечение рабочих моющими средствами.