Текст книги "Монтаж, эксплуатация и ремонт оборудования перерабатывающих предприятий"

Глава 7
Контроль качества слесарно-сборочных работ

В табл. 54 приведены методы контроля качества слесарно-сборочных работ, а также применяемые для этой цели оборудование, инструменты и приспособления.

Таблица 54. Методы контроля качества слесарно-сборочных работ

Глава 8
Подъем груза при монтаже оборудования

В данном разделе даны расчетные схемы для проведения монтажно-демонтажных работ. При этом основное внимание уделяется распределению усилий по стропам, установочным размерам подъемных механизмов различных типов.

8.1. Подъем груза двухветвевым симметричным стропом

При производстве монтажно-демонтажных работ оборудования прямоугольной формы, у которого размер длины значительно превышает размер ширины, используется двухветвевой симметричный строп (рис. 100).

Рис. 100. Подъем груза двухветвевым симметричным стропом.

При данном способе известными являются масса груза Q, его длина b и высота расположения подъемного механизма h. Для обеспечения подъема груза определяется минимальная длина всех ветвей строп и распределение массы груза на каждую из них.

Длина ветви стропа рассчитывается по формуле:

Формула № 84.

Распределение массы груза на каждую ветвь стропа:

Формула № 85.

8.2. Подъем груза двухветвевым несимметричным стропом

При подъеме частично собранного оборудования, у которого размер длины, значительно превышает размер ширины, используется двухветвевой несимметричный строп (рис. 101).

Рис. 101. Подъем груза двухветвевым несимметричным стропом.

Отличительным фактором от рассмотренного в разделе 8.1 здесь является то, что груз имеет разные массы (Q1, Q2), распределенные неравномерно (a и b) по его длине. Известной является также высота расположения (h) подъемного механизма.

Центр тяжести поднимаемого механизма рассчитывается по формуле:

Длина малой ветви стропы:

Длина большой ветви стропы:

И тогда нагрузки, соответственно, приходящиеся на малую и большую ветви стропы определяются выражениями:

8.3. Подъем груза четырехветвевым стропом

Оборудование прямоугольной формы с приблизительно равнозначными длиной и шириной рекомендуется перемещать четырех-ветвевым стропом (рис. 102).

Рис. 102. Подъем груза четырехветвевым стропом.

Для рассматриваемого случая известными являются масса груза (Q), размеры длины и ширины (a и b), а также высота размещения подъемного механизма (h).

Минимальная длина стропы рассчитывается из выражения:

Нагрузка, приходящаяся на стропу, определятся выражением:

Формула № 86.

8.4. Подъем груза симметричным полиспастом

Симметричные полиспасты применяются при необходимости перемещения грузов, располагаемых по центру производственного помещения (рис. 103).

Рис. 103. Подъем груза симметричным полиспастом.

В таком случае известными показателями являются масса оборудования (Q), высота расположения лебедок (H), зависящая от необходимой высоты подъема груза и ширины помещения (Z), распределенной на две равномерные составляющие (b).

Для рассматриваемого случая подъема груза нагрузки, приходящиеся на две ветви стропы, равны и определяются выражением:

Формула № 87.

Нагрузки, приходящиеся на лебедки:

Тогда, нагрузки, приходящиеся на горизонтальную ветвь стропы, также равны и определяются как:

8.5. Подъем груза несимметричным полиспастом

Несимметричный полиспаст используется в том случае, когда оборудование перемещается не по осевой линии помещения (рис. 104).

Рис. 104. Подъем груза несимметричным полиспастом.

Известными показателями являются масса груза (Q), высота размещения лебедок (Н), ширина помещения (Z), распределенная на две различные составляющие (b1 и b2), зависящие от места расположения оборудования и необходимой высота подъема груза (f).

В данном случае нагрузка, приходящаяся на малую ветвь стропы, рассчитывается выражением:

а нагрузка, приходящаяся на большую ветвь стропы:

Нагрузки

Формула № 88.

Нагрузки, приходящиеся на горизонтальную ветвь стропы, равны и определяются как:

8.6. Пристенный подъем груза с горизонтальной оттяжкой

Данный способ используется в случае подъема и перемещения груза небольшой массы одной пристенной лебедкой. Горизонтальная оттяжка предназначена для перемещения груза в установленное для монтажа место (рис. 105).

Рис. 105. Пристенный подъем груза с горизонтальной оттяжкой.

Известными параметрами является масса груза (Q), высота расположения лебедки (Н), высота подъема груза (h), размер для установки оборудования (b₁) и длина растяжки стропы (b₂).

Нагрузка, приходящаяся на стропу при подъеме груза, определяется выражением:

Нагрузка оттяжки:

Нагрузка, действующая на лебедку:

Силы равновесия:

Формула № 89.

8.7. Пристенный подъем груза с оттяжкой вниз

Подъем и установка оборудования в установленное планом помещения, место данным способом осуществляются тогда, когда отсутствует возможность применения способа горизонтальной оттяжки (большое расстояние до второй стены или вторая стена является самонесущей перегородкой) (рис. 106).

Рис. 106. Пристенный подъем груза с оттяжкой вниз Известными параметрами являются масса груза (Q), высота расположения лебедки (Н), расстояния до груза (b₁) и до места крепления оттяжки (b₂) и высота расположения груза (h).

Нагрузка, приходящаяся на стропу, определяется выражением:

Нагрузки Р2, Р3, Р4, Р5, и Р6 соответственно равны:

Формула № 90.

8.8. Пристенный подъем груза с оттяжкой вверх

Данный способ реализует дополнительные подъемные силы для перемещения грузов на довольно значительные расстояния.

Известными параметрами являются масса груза (Q), высота расположения лебедки (Н) и оттяжки (Н₁), расстояния до места установки оборудования (b₁) и расположения оттяжки на второй стене (рис. 107).

Рис. 107. Пристенный подъем груза с оттяжкой вверх.

Тогда, усилия, возникающие при подъеме груза, определяются выражениями:

Формула № 91.

8.9. Подъем груза стреловым подъемным полиспастом

Стрела в данном случае располагается горизонтально. Подъем и перемещение груза в установочное положение осуществляются одновременно. Известны показатели масса груза (Q) и его расстояние (b), а также высота расположения стрелы от уровня пола (Н) (рис. 108).

Рис. 108. Подъем груза стреловым подъемным полиспастом.

Длина ветви полиспаста:

Нагрузки, действующие при подъеме груза:

Формула № 92.

8.10. Подъем груза наклоненными вниз по вертикали стрелой и стреловым полиспастом

Наиболее рациональным данный способ подъема груза является в случае наличия в производственном помещении установленного напольного оборудования и потолочных трубопроводов (рис. 109).

Рис. 109. Подъем груза наклоненными вниз по вертикали стрелой и стреловым полиспастом.

Известными показателями являются масса (Q), длина полиспаста (l), высота крепления стрелы (Н) и размер размещения перемещаемого груза (b).

Высота расположения груза:

И нагрузки:

Формула № 93.

8.11. Подъем груза вверх по вертикали с наклоненными стрелой и стреловым полиспастом

Известны те же показатели, что и в предыдущем случае (рис. 110):

Рис. 110. Подъем груза вверх по вертикали с наклоненными стрелой и полиспастом.

Формула № 94.

8.12. Подъем груза наклоненной стрелой и горизонтальным полиспастом

Данный способ подъема груза характерен для случая отсутствия возможности крепления стрелы на стене.

Известными являются показатели массы груза (Q), длина стрелы (l), высота стрелового полиспаста (Н) и расстояние расположения груза (b) (рис. 111).

Рис. 111. Подъем груза наклоненной стрелой с горизонтальным полиспастом.

Нагрузки, в таком случае, рассчитываются выражениями:

Формула № 95.

8.13. Подъем мачт

Мачты предназначены для подъема груза с большой массой и значительными габаритными размерами. Обычно это частично собранное оборудование. Подъем и установка на место расположения рассмотренными раннее средствами не представляется возможным.

Мачта – разовое такелажное устройство и после окончания монтажно-демонтажных работ она опускается и разбирается.

В случае подъема методом падающей стрелы, наклоненной к мачте, известными показателями являются масса мачты (Q), длина мачты (а), расстояние от места крепления стропы на мачте до места расположения лебедки (Ь), расстояния от мест крепления лебедки и стрелы (с), расстояние от места крепления лебедки со шкивом (d), расположение центра тяжести мачты (/), длина стропы (I) (рис. 112).

Высота расположения шкива:

Длина стропы:

Рис. 112. Подъем мачт.

Длина стрелы:

Нагрузка на стропу:

Формула № 96.

Нагрузка на стрелу:

При подъеме груза падающей вертикальной к мачте стрелой заданы Q, b, b₁, d, c, H и определяются (рис. 113):

Формула № 97.

Рис. 113. Падающая стрела вертикальна.

При подъеме груза падающей наклонной от мачты стрелой заданы Q, b, b₁, α, j, l, c и определяются (рис. 114):

Рис. 114. Падающая стрела наклонена от мачты.

Формула № 98.

8.14. Подъем грузов мачтами

При подъеме груза наклонной мачтой с креплением одной из вант к существующим конструкциям ниже оголовка мачты известны Q, b, b₁, l, h₁ и определяются (рис. 115):

Рис. 115. Подъем груза наклонной мачтой.

Формула № 99.

При подъеме груза наклонной мачтой с креплением задней ванты к существующим конструкциям на уровне оголовка мачты известны Q, b, b₁, l, с и определяются (рис. 116):

Рис. 116. Подъем груза наклонной мачтой с креплением задней ванты.

Формула № 100.

При подъеме груза наклонной вантой с местом крепления одной из вант к существующим конструкциям выше оголовка мачты известны Q, b, b₁, l, Н₁ и определяются (рис. 117):

Рис. 117. Подъем груза наклонной вантой с местом крепления одной из вант к существующим конструкциям.

Формула № 101.

При подъеме груза наклонной мачтой известны Q, b, Ь₁, l и определяются (рис. 118):

Рис. 118. Подъем груза наклонной мачтой.

Формула № 102.

При подъеме груза вертикальной мачтой с оттяжкой известны Q, b, a, d, h и определяются (рис. 119):

Формула № 103.

При подъеме груза наклонной мачтой, установленной на постамент, известны Q, l, а, Ь, h₁ и d и определяются (рис. 120):

Рис. 120. Подъем груза наклонной мачтой, установленной на постамент.

Формула № 104.

Глава 9
Балансировка вращающихся элементов

Причиной неуравновешенности (несбалансированности) деталей и узлов могут быть неоднородность материала, из которого изготовлены детали, неточность их изготовления, погрешности в заготовках и обработке, неправильная посадка на вал. Возникающая при этом неуравновешенность смещает центр тяжести от геометрической оси вращения детали, узла. При вращении неуравновешенность вызывает значительные центробежные силы, ведущие к вибрациям и повышенному износу всех сопрягаемых деталей.

Различают два вида несбалансированности – статическую и динамическую.

Статический дисбаланс вызывается смещением центра тяжести от оси вращения (рис. 121). Он характерен для деталей, у которых диаметр значительно превышает длину.

Рис. 121. Статическая балансировка.

Неуравновешенная центробежная сила Р возникающая при вращении определяется выражением:

Формула № 105.

где G – масса детали, Н;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

r_s – смещение центра тяжести от оси вращения детали, м;

ω – угловая скорость вращения детали, с^-1.

В условиях единичного и мелкосерийного производства статическую неуравновешенность определяют на горизонтальных призмах (рис. 122) или на вращающихся опорах (рис. 123).

Рис. 122. Схема балансировки на горизонтальных призмах.

Рис. 123. Схема балансировки на вращающихся опорах.

При свободном проворачивании избыточные массы стремятся провернуть деталь вниз с остановкой в момент достижения G вертикального положения.

Перекатывание детали происходит за счет возникновения неуравновешенного момента.

Формула № 106.

И оно прекращается тогда, когда неуравновешенный момент будет равен моменту сопротивления:

Формула № 107.

где К – коэффициент трения качения.

Из выражений (82) и (83) следует, что

Формула № 108.

При α = 0 неуравновешенный момент М₁ имеет максимальное значение и тогда:

Формула № 109.

Следовательно, статический дисбаланс можно устранить путем смещения центра тяжести детали к геометрической оси детали. В процессе балансировки на облегченной стороне уравновешиваемой детали закрепляют временные или постоянные грузики с массой равной избыточной. На месте нахождения временных грузиков высверливаются отверстия, тем самым устраняется дисбаланс.

Динамическая неуравновешенность наблюдается у деталей, длина которых значительно превышает размер диаметра. Динамическая неуравновешенность статическим методом неопределима, т. к. она наблюдается только при вращении детали.

Рис. 124. Динамическая неуравновешенность.

При вращении детали в местах нахождения избыточных масс Р₁Р₂ образуется пара сил на плече L, сообщающих оси детали двойной изгиб, реакции от которых нагружают подшипники силами R₁R₂ (рис. 124). Динамический дисбаланс вызывает наряду с повышенным износом подшипников при совпадении колебаний от избыточных масс и собственных колебаний детали и резонансные явления, вызывающие значительные поломки сопрягаемых деталей.

Неуравновешенный момент пары сил равен:

Формула № 110.

где G – масса одной из неуравновешенных масс.

Для устранения реакций на опорах пару сил Р₁Р₂ необходимо уравновесить другой парой сил Р₃Р₄, приложенной к валу и действующей в той же плоскости. Данная пара сил уравновешивает реакции в опорах за счет устранения двойного изгиба. В процессе балансировки в местах приложения сил Р₃ и Р₄ закрепляются уравновешивающие грузики или в противоположных местах высверливаются отверстия с массами, равными избыточным.

Динамическая балансировка выполняется на заводах изготовителях оборудования на специальных стендах на качающихся опорах (рис. 125).

Рис. 125. Схема динамической балансировки на стенде с качающимися опорами: 1 – балансируемая деталь; 2 – подпружиненная опора; 3 – жесткая призма; 4 – регистрирующий прибор.

При вращении детали на упругих опорах стенда под действием центробежных сил от избыточных масс и их моментов опора 2 начинает колебаться, регистрирующим прибором замеряется максимальная амплитуда на одной части детали. В местах противоположенных максимальной амплитуды закрепляются пробные грузики и их подбором устраняют колебания опоры. Деталь переворачивается и со второй частью проделывается та же операция.

Глава 10
Окраска оборудования и коммуникаций

Окраска предназначена для защиты поверхностей оборудования и коммуникаций от воздействия поверхностно-активных (ПАВ) и химически-активных веществ (ХАВ), а также для создания эргономических благоприятных условий труда.

К лакокрасочным материалам предъявляются следующие требования:

• они должны иметь хорошую молекулярную сцепляемость (адгезию) с окрашиваемой поверхностью;

• быструю летучесть;

• высокую прочность пленки на окрашенной поверхности;

• высокую избирательную стойкость при взаимодействии с ПАВ и ХАВ.

В состав лакокрасочных материалов входят:

• пленкообразующие вещества, создающие при высыхании плотную коррозионностойкую пленку. В зависимости от этого краски бывают масляные, смоляные и эфирно-целлюлозные;

• пигменты вводятся в лакокрасочные материалы с целью повышения прочности пленки, придания им различных цветовых гамм и улучшения поверхностных адгезионных свойств;

• растворители применяются для растворения пленкообразующих веществ и придания им нужных вязкостных показателей для выбранных способов нанесения покрытий;

• сиккативы вводятся в состав лакокрасочных изделий с целью ускорения процесса высыхания краски, они представляют собой марганцевые, свинцовые или кобальтовые соли.

Технологический процесс окраски состоит из нескольких взаимосвязанных последовательных операций, качество исполнения которых предопределяет долговечность нанесенного покрытия.

Подготовка поверхностей к покраске. Качество окраски в значительной степени зависит от тщательности подготовки поверхностей, которая сводится к удалению коррозии, промывке и обезжириванию окрашиваемых частей оборудования и коммуникаций.

Для удаления старых красок используются специальные смывки, состоящие из активных растворителей, в частности дихлорэтана и растворенного в нем парафина.

При нанесении смывки парафин всплывает, твердеет и образует корку над растворителем. Тем самым резко уменьшается летучесть растворителя, и он достаточно долго воздействует на старую краску, растворяет ее, что позволяет легко шпателью убрать ее с поверхности.

Очистка от коррозии производится механически металлическими щетками и наждачными кругами.

После очистки поверхности следует произвести фосфатирование, путем нанесения раствора ортофосфорной кислоты.

В качестве пассивирующего раствора может быть использован 0,5 % раствор нитрита натрия или хромпика. Непосредственно перед нанесением покрытия поверхность следует обрабатывать растворителем.

Грунтование. Перед нанесением основного покрытия поверхность грунтуют. Грунтовки способствуют защите металла от коррозии и за счет высокой проникающей способности обеспечивают прочное сцепление с металлом основного лакокрасочного покрытия.

Шпаклевание. Шпаклевки представляют собой пасту, состоящую из связывающих составов, наполнителей и пигментов. Шпаклевки наносят стальными или резиновыми шпателями. Шпаклеванием выравниваются поверхностные дефекты. В случае если дефекты значительны, следует наносить несколько слоев после сушки, что обеспечивает высокую прочность обработанной поверхности. В настоящее время промышленностью выпускаются практически безусадочные шпаклевки.

Шлифование. Оно проводится с целью окончательного выравнивая поверхности путем сошлифовывания лишних слоев шпаклевки. Шлифование ведется водостойкими наждачными шкурками, и в зависимости от требуемой шероховатости подбираются шкурки с различной фракцией абразива. Шкурку во время шлифования промывают водой.

Нанесение наружного покрытия. Окраска производится краскораспылителями, работающими от сжатого воздуха. Для окраски оборудования, как правило, используются нитроцеллюлозные эмали естественной сушки. Нитроэмали наносят в 3–4 слоя. После нанесения каждого слоя его сушат до полного отвердения. Этот показатель указан на упаковочной таре краски.

Очень важным фактором при покраске оборудования является создание нужной цветовой гаммы краски. Промышленностью в настоящее время выпускается достаточно большая гамма цветов. Однако, на практике часты случаи, когда нет необходимой расцветки. В этом случае нужная расцветка может быть создана собственными силами.

В природе существуют всего три исходных основных цвета – это красный, желтый и синий, внесенные в центральный круг рисунка 126.

Все остальные цвета, находящиеся в цветовом круге, называются хроматическими. Зеленый, оранжевый и фиолетовый цвета создаются путем пропорционального смешивания исходных цветов. Зеленый цвет – это смесь синего с желтым, оранжевый – красного с желтым и фиолетовый – синего с красным.

Рис. 126. Цветовой круг.

Интенсивность цвета зависит от преобладающей пропорции одного из цветов центрального круга.

Белый, черный и синий цвета называются ахроматическими и получаются при смешивании хроматических цветов. При смешивании трех исходных цветов образуются разные оттенки коричневого, который также относится к ахроматическим.

При добавлении ахроматической краски в хроматическую цвет последней сохраняется, но он тускнеет, теряет цветовую сочность, изменяется тон, становится темнее или светлее.

Глава 11
Обкатка и испытание оборудования ПТЛ

Обкатка и испытание смонтированного оборудования ПТЛ – важная составная часть ее подготовки к эксплуатации и выпуску продуктов питания.

Основная предназначенность обкатки заключается во взаимной приработке деталей сопряжений. При этом очень важным является создание оптимальных с позиции нагрузок, смазки и охлаждения условий, при которых шероховатости на деталях пар трения не срезаются, а сглаживаются. Тем самым создается приработочный эффект, в результате которого увеличивается износостойкость поверхностей деталей за счет увеличения площади фактического контакта, повышения прочностных показателей поверхностного слоя и снижения контактных напряжений за счет улучшения макро– и микрогеометрии пар трения.

В целом процесс приработки и последующей за ней установившейся работы машины описывается теоретической кривой изнашивания (рис. 127).

Рис. 127. Теоретическая кривая изнашивания.

Обкатка машины и сопутствующая ей приработочное изменение зазора характеризуется кривой «1». Интенсивность увеличения зазора зависит от принятых условий обкатки. Основная безнагрузочная приработка сопряжений каждой единицы оборудования проводится на заводе-изготовителе по установленным ими нормативам. Обкатка смонтированного оборудования осуществляется на производственном предприятии. Важной инженерной задачей при этом является соблюдение установленных нормативной документацией правил нагружения объекта, обеспечения постепенного увеличения нагрузок по времени. В начальный момент проверяется правильность направления вращения узлов, цепных и ременных передач, в случае необходимости проводятся их регулировки.

В последующем, при продолжении обкатки проверяется правильность сборки и выверки оборудования ПТЛ. Сверхнормативные показатели несоосности, биения, непараллельности, неперпендикулярности осей цилиндрических и поверхностных плоских деталей ведут к ухудшению процесса приработки и увеличению приработочного зазора. Соблюдение нормативных условий обкатки оборудования дает возможность получения минимального значения приработочного износа S_нач и, наоборот, – к увеличению приработочного зазора к сокращению срока службы.

Участок теоретической кривой изнашивания 2 от S_нач до S_пред (предельная величина износа) характеризует собой период эксплуатации оборудования до его постановки на очередной капитальный ремонт или списание.

Исходя из значений начального и предельного значений износа, межремонтный ресурс «τ» определяется следующей зависимостью:

Формула № 111.

где α – величина, характеризующая интенсивность нарастания износа.

Техническое состояние (надежность) элементов ПТЛ обеспечивается совершенством проектно-конструктивных решений, принятых при создании оборудования, прогрессивностью производственно-технологического обеспечения завода-изготовителя и рациональностью принятой на перерабатывающем предприятии эксплуатационных и ремонтно-обслуживающих мероприятий оборудования.

Две первые составляющие технического состояния (надежности) машины целиком зависят от состояния нового оборудования, характеризуемого такими свойствами надежности, как безотказность и долговечность.