UNIVERSITATE POLITEHNICA BUCURESTI

FACULTATEA DE STIINTA SI INGINERIA  

MATERIALELOR

TEMA DE CASA

Masina de perforat

DATE INITIALE

turatia burghiului, n = 560 rot/min

numarul de lovituri ale burghiului, n_l = 500 lovituri/min;

cursa cinematica a mansonului de lovire, a = 60 mm;

greutatea burghiului, G_l = 40 daN;

greutatea mansonului, G_m = 20 daN;

greutatea arborelui burghiului, G_a = 35 daN;

viteza de avans a burghiului, V_a = 0,3 m/min;

diametrul burghiului, d = 50 mm;

rezistenta specifica a materialului refractar, τ_rc = 300 daN/cm²;

viteza de aducere a burghiului in orificiu, V = 1,5 m/min;

greutatea totala a caruciorului, G_c = 550 daN;

inclinatia caii de rulare,

coeficientul frecarii in lagarele rotilor de rulare, μ = 0,1;

bratul frecarii de rostogolire, f = 0,05 cm;

diametrul rotii de rulare a caruciorului, D = 10 cm;

diametrul fusului rotii de rulare, d = 4 cm;

randamentul mecenismului de translatie, η = 0,6.

ELEMENTE GENERALE

TIPURI CONSTRUCTIVE

Destuparea orificiului de evacuare a fontei necesita doua opereatii succesive de gaurire a masei refractare prin sferdelire si de perforare a orificiului. Operatiile se pot mecaniza cu utilaje diferite sau cu utilaje ce executa ambele operatii.

Masinile de destupare se realizeaza in urmatoarele tipuri

q       masini de sfredelire cu actionare electrica

q       masini de perforat prin lovire cu actionare pneumatica;

q       masini de perforat cu actionare electria

q       masini de perforat prin perforare cu oxigen;

q       masini complexe de sfredelire - perforare.

Utilaje trebuie sa satisfaca urmatoarele cerinte principale

sa realizeze un canal cu diametrul de 50 - 60 mm rectiliniu si usor inclinat;

robustete si sigurnta in functionare;

dimensiuni de gabarit reduse;

aducerea in pozitie de lucru si revenire in pozitie de repaos

sa fie precise

sa poata fi conduse de la distanta.

DESCRIERE SI FUNCTIONARE

Schema cinematica a masinii de perforat

1 - batiu; 2 - pivot; 3 - coloana; 4 - rola de sprijin; 5 - coroana dintata

6 - pinion; 7 - reductor; 8 - motorul electric al mecanismului de rotire masina; 9 - cale de rulare; 10 - carucior; 11 - burghiu; 12 - coroana dintata; 13 - pinion; 14 - motorul electric al mecanismului de rotire burghiu; 15 - ciocanpercutor; 16 - surub; 17 - reductor;

18 - motorul electric al mecanismului de deplasare carucior.

IMPLEMENTARE IN FLUXUL TEHNOLOGIC

ELEMENTE DE CALCUL

CALCULE TEHNOLOGICE

Determinarea puterii motorului mecanismului de perforat

Determinarea puterii motorului mecanismului de deplasare

Determinarea puterii motorului mecanismului de perforat

Burghiul executa o miscare oscilatorie de translatie si o miscare de rotatie in jurul axei sale.

Mecanismul de actionare a burghiului este prezentat in figura urmatoare de unde rezulta modul de realizare a celor doua miscari

v     oscilatorie de translatie

v     rotatie

Schema cinematica a mecanismului de actionare a burghiului:

I, II, III - arbori; 1, 2 - roti dintate; 3, 5 - roti dintate pe axul II; 4 - roata fixata pe arborele burghiului III; 6 - roata dintata libera pe axul III, dar fixata pe mansonul canelat; M - motor; C - cursor fix; a - resoarte.

Puterea consumata de acest mecanism cuprinde

puterea pentru sfredelire,

puterea pentru patrunderea periodica a burghiului in masa refractara

puterea consumata prin frecare in mecanismul de transmisie.

Puterea necesara perforarii (P_s) propriu-zise se determina cu relatia

unde: M - momentul de torsiune la rasucirea burghiului in locul de perforat, daN;

ω viteza unghiulara, rad/s.

Viteza unghiulara se determina cu relatia

unde: n - numarul de lovituri pe minut.

Momentul de torsiune fata de axul de rotatie al burghiului M este determinat de produsul dintre forta ce se opune rasucirii burghiului si raza la care actioneaza aceasta forta. Se determina cu relatia

unde F_t - forta tangentiala, daN

d - diametrul burghiului, m

Forta tangentiala F_t este data de produsul dintre rezistenta spcifica a materialului refractar τ_rc si suprafata de contact longitudinal A. Se determina cu relatia

F_t A τ_rc 300 = 81 daN

Suprafata de contact longitudinal se determina cu relatia

A = d h = 5 0.054 = 0.27 cm²

La o rotatie a burghiului este dislocat materialul refractar pe o lungime h.

unde V_a - viteza de avans, m/s;

n - turatia burghiului, rot/s.

Puterea necesara pentru patrunderea periodica a burghiului (P_p) in materialul refractar se determina cu relatia:

unde: m - suma maselor solidare cu arborele III, daN s­²/m;

V - viteza burghiului in momentul lovirii, m/s;

n_cicl - numarul de cicluri complete, cicl/s.

Viteza burghiului in momentul lovirii se calculeaza cu relatia

unde: a - cursa cinematica de lovire, m;

ω - viteza unghiulara, rad/s;

t - timpul in care se realizeaza lovirea, s.

Suma maselor solidare cu arborele III (m) se determina cu relatia

g = 9.81 m/s²

unde G_b - greutatea burghiului, daN;

G_m - greutatea mansonului, daN;

G_a - greutatea arborelui III, daN;

g - acceleratia gravitationala m/s².

Numarul de cicluri complexe executate de manson (n_cicl) se determina cu relatia

unde: T - timpul in care se realizeaza un ciclul complex, s;

n_l - numarul de lovituri pe minut.

Puterea totala necesara mecanismului de perforare (P_tot.s) se determina cu relatia

K = 1.3

η = 0.85

unde: K - puterea consumata pentru frecari;

η - randamentul mecanismului de antrenare;

P_p - puterea necesara perforarii, kW;

P_pp puterea necesara pentru patrunderea periodica a

Burghiului, kW.

2. Determinarea puterii motorului mecanismului de deplasare

Schema mecanismului de deplasare

1, 2, 3, 4 - roti dintate; 5 - lant; 6 - carucior; 7 - rotile caruciorului

8 - calea de rulare a caruciorului.

Rezistenta la rulare a caruciorului (W) se determina cu relatia

f = 0.05 cm

α = 12

R = 5 cm

μ = 0.1

r = 2 cm

H = G_c sinα = 550 sin12 = 114 daN

unde G_c - greutatea caruciorului, daN;

α - unghiul de incarcare al caii de rulare;

- coeficient de fercare in lagar

f - bratul frecarii de rostogolire, cm;

r, R - raza fusului, respectiv a rotii, cm.

Pe langa rezistenta de rulare trebuie invinsa si componenta paralela cu planul H = G_c si forta totala care trebuie invinsa este:

F = W+H = 26.9+114 = 140.9 daN

Puterea motorului de angrenare (P_c) se determina cu relatia:

unde: - randamentul mecanismului de antrenare;

F - forta totala, daN;

v - viteza de deplasare maxima, m/min.

ALEGEREA ELEMENTELOR TIPIZATE

MOTOARE ELECTRICE

Alegem motorul in functie de valoarea lui: P_s= 1.164 kW calculat mai sus:

Motor seria: ASI 112M-28-8

P_s= 1.5 kW

n = 705 rot/min

cosφ

GD² = 0.073 daN m²

Curentul nominal = 4.72 A

M = 39 kg

Alegem motorul in functie de valoarea lui: P_p= 1.28 kW calculat mai sus:

Motor seria: ASI 112M-28-8

P_s= 1.5 kW

n = 705 rot/min

cosφ

GD² = 0.073 daN m²

Curentul nominal = 4.72 A

M = 39 kg

Alegem motorul in functie de valoarea lui: P_tot.s= 3.74 kW calculat mai sus:

Motor seria: ASI 160M-42-8

P_s= 4 kW

n = 720 rot/min

cosφ

GD² = 0.466 daN m²

Curentul nominal = 10.6 A

M = 89 kg

Alegem motorul in functie de valoarea lui: P_c= 0.5 kW calculat mai sus:

Motor seria: ASI 100L-28-8

P_c= 0.75 kW

n = 705 rot/min

cosφ

GD² = 0.031 daN m²

Curentul nominal = 4.72 A

M = 23 kg

REDUCTOARE

Calculul raportului de transmitere

Pentru motor seria: ASI 112M-28-8, P_s= 1.5 kW

n_r = 560 rot/min

n_m = 705 rot/min

i_a = 0.5

Reductor seria: 1C1-001-80

P_n = 5.6 kW

n = 1500 rot/min

Calculul turatiei utilajului care angreneaza

Calculul raportului de transmitere

Pentru motor seria: ASI 112M-28-8, P_s= 1.5 kW

n_r = 560 rot/min

n_m = 705 rot/min

i_a = 0.5

Reductor seria: 1C1-001-80

P_n = 5.6 kW

n = 1500 rot/min

Calculul turatiei utilajului care angreneaza

Calculul raportului de transmitere

Pentru motor seria: ASI 160M-42-8, P_s= 1.5 kW

V = 1.5 m/min

D = 0.1 m

Reductor seria: 1C1-001-125

P_n = 6 kW

n = 1500 rot/min

Calculul turatiei utilajului care angreneaza

Calculul raportului de transmitere

Pentru motor seria: ASI 100L-28-8, P_s= 1.5 kW

n_r = 560 rot/min

n_m = 705 rot/min

i_a = 0.5

Reductor seria: 1C1-001-80

P_n = 5.6 kW

n = 1500 rot/min

Calculul turatiei utilajului care angreneaza

CUPLAJE MECANICE

Calculul momentului nominal:

P_n = 1.5 kW

n_m = 705 rot/min

c_s = 1.6

Alegem cuplajul in functie de valoarea lui: M_n = 3.25 daN calculat mai sus:

Cuplaj elastic cu bolturi

2 cuplaje

M_n = 4.5 daN

n = 6000 rot/min

D_n = 28; 30 mm

GD_i² = 0.0078 daN m²

Calculul momentului nominal:

P_n = 1.5 kW

n_m = 705 rot/min

c_s = 1.6

Alegem cuplajul in functie de valoarea lui: M_n = 3.25 daN calculat mai sus:

Cuplaj elastic cu bolturi

2 cuplaje

M_n = 4.5 daN

n = 6000 rot/min

D_n = 28; 30 mm

GD_i² = 0.0078 daN m²

Calculul momentului nominal:

P_n = 4 kW

n_m = 720 rot/min

c_s = 1.6

Alegem cuplajul in functie de valoarea lui: M_n = 84.9 daN calculat mai sus:

Cuplaj elastic cu disc frontal

2 cuplaje

M_n = 10 daN

n = 5000 rot/min

D_n = 28; 32 mm

GD_i² = 0.073 daN m²

Calculul momentului nominal:

P_n = 0.75 kW

n_m = 705 rot/min

c_s = 1.6

Alegem cuplajul in functie de valoarea lui: M_n = 1.62 daN calculat mai sus:

Cuplaj elastic cu bolturi

1 cuplaj

M_n = 20 daN

n = 6000 rot/min

D_n = 16; 20; 24 mm

GD_i² = 0.0051 daN m²

NORME DE TEHNICA SECURITATII MUNCII SI

PROTECTIE A MEDIULUI

Pentru desfasurarea normala a activitatii la utilajele dinsectoarele de turnatorie, trebuie respectate urmatoarele masuri

utilajele care degajeaza praf trebuie prevazute cu invelitori speciale sau echipate cu instalatii pentru absorbtia prafului pentru evitarea raspandirii prafului in spatiul inconjurator

utilajele cu organe in miscare trebuie echipate cu aparatoare;

utilajele care produc zgomot puternic trebuie amplasate in spatii ecranate spre a evita poluarea fonica a mediului inconjurator

utilajele trebuiesc deservite numai de catre peersoane specializate

utilajele trebuie sa fie in perfecta stare de functionare

accesul la utilaje este permis numai prin locurile special amenajate si in starea de repaos a acestora;

cabina si zonele de acces trebuie iluminate

este interzisa depanarea, repararea si controlul mecanismelor in timpul functionarii

este interzisa stationarea persoanelor in preajma locului de lucru

inainte de a executa perforarea trebuie sa se verifice starea de functionare a utilajului destinat acesteia

IMAGINI CU MASINA DE PERFORAT

Masina de destupare a orificiului de evacuare a fontei

1 - mecanism de deplasare a caruciorului; 2 - traversa consola rotitoare - coloana de sprijin; 5 - mecanism de lovire; 6 - mecanism de rotire a burghiului; 7 - carucior mecanism de fixare; 9 - orificiu de evacuare a fontei; 10 - burghiu; 11 - mecanism de rotire a masinii.

BIBLIOGRAFIE

Oprescu I. s.a. ‑ Utilaje si instalatii pentru siderurgie si metalurgie neferoasa, Ed. MatrixRom, 1998

Vircolacu I. s.a. - Utilaje metalurgice mecanice pentru turnatorii, Ed. Bren, 1998

Zubac,V. -Utilaje in turnatorie,Editura Didactica si Pedagogica,1982

Oprescu I. ‑Utilaje metalurgice‑indrumar de proiectare, litografiat I.P.B., 1988

Oprescu I. s.a. ‑Utilaje metalurgice, Ed.Didactica si Pedagogica, 1977

Oprescu I. s.a. ‑Utilaje metalurgice‑indrumar de calcul si proiectare, litografiat I.P.B. 1974

Dobrovici . ‑ Metalurgia fontei, Ed. Tehnica, 1979

CUPRINS

Date initiale ............... pag. 2

1. Elemente generale ............. pag. 2 - 4

Tipuri constructive

Descriere si functionare

Implementare in fluxul tehnologic

2. Elemente de calcul. Calcule tehnologice ...... pag. 4 - 9

3. Alegerea elementelor tipizate ........... pag. 9 - 15

3.1 Motoare electrice

3.2 Reductoare

3.3 Cuplaje mecanice

4. Norme de tehnica securitatii muncii si

protectia mediului .............. pag. 15

5. Imagini cu masina de perforat ........... pag. 16 - 17

6. Bibliografie