курсова робота на тему сушильний циліндр

Перелік скорочень, умовних позначень та термінів
Умовні скорочення:
КРМ – картоноробна машина;
ККД – коефіцієнт корисної дії.
Умовні позначення:
V– швидкість машини, м/c;
B – ширина картонного полотна, м;
g – маса 1 м² картону, кг/м²;
P –тиск пари, Па;
δ – товщина стінки циліндра
Арк.
ЛБ51.705441.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
6
Вступ
Процес сушіння паперу та картону в целюлозно-паперовій промисловості
є дуже енергоємним. Найпоширенішим методом сушіння при цьому є
контактний (кондуктивний) на сушильних циліндрах. Проте він має ряд
недоліків, таких як велика металоємкість. Також в теперішній час значно зросли
вимоги до якості картону, тому виникла необхідність модернізації сушильної
групи КРМ. Тому тема курсового проекту з розробки сушильного циліндра є
актуальною.
Метою проекту є розробка сушильного циліндру сушильної групи КРМ
для сушіння картону масою 0,180 кг/м2 зі швидкістю полотна 8,7 м/с, обрізною
його шириною 4,2 м.
Поставлена мета досягається вирішенням ряду завдань, а саме:
- визначення силових факторів, що діють на циліндр;
- розрахунок корпусу циліндра на міцність та жорсткість;
- розрахунок на міцність кришки циліндра;
- розрахунок на міцність цапф циліндра;
- перевірка болтів на міцність за амплітудами та максимальними
напруженнями;
- підбір підшипників кочення та розрахунок їх на довговічність за
динамічною вантажопідйомністю;
- розрахунок потужності на привід циліндра.
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
7
1. Призначення та область використання
Сушильна частина картоноробної машини використовується в целюлознопаперовому виробництві та призначена для сушіння картону контактноконвективним методом.
В сушильній частині машини відбувається остаточне видалення води з
полотна до допустимої вологості, що встановлена стандартами для кожного виду
продукції. Однак під час сушіння не тільки зневоднюється картонне полотно, але
й одночасно відбувається подальше ущільнення та зближення волокон. В
результаті підвищується механічна міцність і гладкість картону. Від режиму
сушіння залежить об’ємна маса, поглинаюча здатність, повітропроникність,
прозорість, усадка, вологоміцність, ступінь проклеювання та колір картону [1].
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
8
2. Технічна характеристика
Технічна характеристика конструкції сушильного циліндра наведена в
таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 – Технічна характеристика сушильного циліндра
Найменування параметра
Одиниця
Величина
вимірювання
1. Робочий тиск водяної пари в
МПа
0,5
°С
159
3. Зовнішній діаметр сушильного циліндра
м
1,5
4. Товщина стінки циліндра
м
0,025
кг/м²
0,180
6. Максимальна робоча швидкість
м/с
8,5
7. Потужність приводу
кВт
74
кг
7500
м
4,68
сушильному циліндрі
2. Робоча температура водяної пари в
сушильному циліндрі
5. Маса 1 м² картону
8. Маса циліндра
9. Габаритні розміри
 довжина корпусу циліндру
 відстань між підшипниками
6,03
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
9
3 Опис та обґрунтування конструкції сушильного циліндра
3.1 Опис конструкції та принцип дії
У проекті розробляється конструкція сушильного циліндра сушильної
частини КРМ для сушіння картону.
Сушильний циліндр – основний елемент сушильної частини КРМ. Циліндр
складається із корпусу, торцевих кришок та центрального порожнистого вала з
цапфами. Кришки з’єднані з корпусом і валом болтами. В обох кришках, а також
у центральному порожнистому валу є люки, необхідні для проведення
монтажних робіт і внутрішнього огляду. Корпус циліндра відливається із чавуну
з високими характеристиками міцності та високою теплопровідністю [2].
Зовнішня поверхня циліндра шліфується та полірується. Остаточна
обробка циліндра виконується з урахуванням того, що в процесі експлуатації
його поверхня, що контактує з полотном, охолоджується ним, а ділянки, дотичні
до кришок, мають більш високу температуру.
Циліндр підлягає динамічному балансуванню.
Зовнішня поверхня безпосередньо дотикається до картонного полотна.
Внутрішня поверхня проточена по діаметру для збільшення поверхні
теплопередачі шляхом кращого відводу конденсату.
Торцеві кришки сушильного циліндра мають сферичну, випуклу форму та
кріпляться до корпусу сушильного циліндра болтами. В кришці існує лаз для
можливості проведення ремонтних робіт всередині сушильного циліндра.
3.2 Вибір та обґрунтування матеріалів оснащення установки
сушильного циліндра
Аналізуючи умови роботи та конструктивні особливості пропонованого
сушильного циліндра, можна зробити наступні висновки:
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
10
 матеріал для виготовлення цапф повинен мати високі механічні
властивості у великих перерізах. Тому обираємо чавун сірий марки
СЧ18. Він придатний для термічної та хіміко-термічної обробки, що
забезпечує досить високі показники механічних властивостей.
 корпус циліндра відливається з чавуну модифікованого з високими
характеристиками міцності та високою теплопровідністю. Твердість
чавуна забезпечує високу гладкість та чистоту зовнішньої поверхні,
а відповідно, і високий коефіцієнт тепловіддачі від циліндра до
паперу. Тому обираємо сірий чавун СЧ 30.
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
11
4 Розрахунки, що підтверджують працездатність та надійність
конструкції
4.1 Розрахунок сушильного циліндра на міцність
4.1.1 Розрахунок силових факторів
Розрахункова схема сушильного циліндру на рисунку 4.2.
Рисунок 4.2 – Розрахункова схема сушильного циліндра
Метою розрахунку є визначення сумарного навантаження, розподіленого
по довжині бочки циліндра, та реакцій в опорах.
Вихідні дані:
Маса циліндра, кг [1]
7500
Діаметр сушильного циліндра D, м
1,5
Товщина стінки корпусу циліндра  , м
0,025
Довжина бочки циліндра L, м
4,68
Натяг сітки S, Н/м
3,5 103
Розрахунок ведеться згідно [1].
Сила тяжіння циліндра:
G  mg  7500  9,81  73575
Н.
Навантаження від сили тяжіння циліндра:
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
12
qц 
G 73575

 15721 Н/м.
L
4, 68
Навантаження від натягу сітки:
qн  2S  2  3,5  103  7000 Н/м.
Навантаження від сили тяжіння конденсату:
qк  0,5

4
( D  2 ) 2   0,5 
3,14
(1,5  2  0, 025) 2  9,81 103  8096 Н/м,
4
де δ = 0,025 м – товщина стінки корпусу циліндра;
γ = 9,81·103 Н/м3 – питома вага води.
Сумарне навантаження, розподілене по довжині бочки циліндра:
q  qц  qн  qк  15721  7000  8095  30817 Н/м.
Реакція в опорах:
R
qL 30817  4, 68

 72111 Н.
2
2
Висновок: Сумарне навантаження на підшипники сушильного циліндра
складатиме 72111 Н.
4.1.2 Розрахунок корпусу циліндра
Розрахункова схема наведена на рисунку 4.3.
Рисунок 4.3 – Розрахункова схема навантаження
Метою розрахунку є перевірка на міцність корпусу циліндра, визначивши
границю міцності та порівнявши значення з допустимим.
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
13
Вихідні дані:
Діаметр сушильного циліндра D, м
1,5
Товщина стінки корпусу циліндра  , м
0,025
Тиск пари p, МПа
0,5
Швидкість машини v , м/с
8,5
Матеріал корпусу
чавун
Густина матеріалу корпусу  , кг/м³
7,8 103
Тимчасовий опір матеріалу корпусу, σв.кор, Па [6]
210∙106
Розрахунок ведеться за методикою, наведеною в [1].
Найбільший згинаючий момент:
M R
A qL2
5,994 30817  4, 682

 72111

 1,318 105 Н∙м.
2
8
2
8
Момент опору:
  2 4 
  2  0, 025 4 
3
3
3
W  0,1D3 1  1 

0,1

1,5

1  1 
 
   42,8 10 м .
D  
1.5  
 
 
Найбільше напруження згинання:
 зг 
M 1,318 105

 3,078 106 Па.
3
W 42,8 10
Напруження по колу, створюване тиском:
 1 
p( D  2 ) 5 105 (1,5  2  0,025)

 1, 45 107 Па.
2
2  0,025
Напруження по колу, створюване відцентровою силою:
 2  v2  7,8 103  8,32  5,373 105 Па.
Загальне напруження по колу циліндра:
  1   2  14,5 106  0,537 106  15,04 106 Па.
Осьове напруження в корпусі, створюване тиском:
 гр 
p( D  2 )2 5 105 (1,5  2  0,025)2

 7,127 106 Па.
4( D   )
4(1,5  0,025)  0,025
Найбільше сумарне осьове напруження в корпусі:
 z   зг   гр  3,078 106  7,127 106  10, 21106 Па.
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
14
Використавши четверту теорію міцності, визначимо розрахункове
напруження:
 розр   2   z2    z  15, 042  10, 212  15, 04 10, 21  13,3 106 Па.
Запас міцності:
n
 в.кор 210 106

 15, 79 .
 розр 13,3 106
Умова міцності:
n  n.
В даному випадку маємо:
15,79 > 7,
тобто умова міцності виконується.
Висновок: в результаті даного розрахунку встановлено, що умова міцності
корпусу сушильного циліндра виконується.
4.1.3 Розрахунок кришки циліндра
Рисунок 4.4 – Кришка сушильного циліндра
Рисунок 4.5 – Зусилля, що діють на кришку
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
15
Метою даного розрахунку є перевірка міцності кришки сушильного
циліндра.
Вихідні дані до розрахунку:
Радіус кришки по болтовому колу, a, м
0,7
Радіус кришки в місці переходу цапфи на таріль, b, м
0,15
Товщина стінки кришки, δ1, м
0,08
Коефіцієнт Пуассона, μ [6]
0,25
Надлишковий тиск пари, р, Па
5∙105
Відстань від опори до найбільш навантаженого
перерізу кришки, L2, м
0,8
Реакція опори, R, Н
72109
Мінімальний допустимий запас міцності [n]к
7
Умови розрахунку:
Матеріал кришки
СЧ35
Тимчасовий опір матеріалу кришки, σв.к, Па [6]
240∙106
Розрахунок здійснюється згідно з методикою, наведеною в [2].
Згинальний момент, що діє на кришку:
M  RL2  72111 0,795  57328 Н∙м.
Найбільше напруження в кришці від тиску пари в циліндрі:
3p  2
4a 2b 2  a  
2
p 
ln    
 a  b   2
41 
a  b2  b 

3  5 106 
4  0, 7 2  0,152  0, 7  
6
  0, 7 2  0,152  
ln 
  28,5 10 Па.

2
2
4  0, 05 
0, 7  0,15
 0,15  
Величина, обернена до коефіцієнта Пуассона:
c
1


1
 4.
0,25
Коефіцієнт k:
k
0,1a 2
 b  0, 28a 
2

0,1 0, 7 2
 0,15  0, 28  0, 7 
2
 0, 409 .
Найбільше напруження в кришці від згинального моменту:
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
16
M 
3M  c  1 2  0, 45a  b  
ln
1 

41b 
c
0, 45ka 
 4  1 2  0, 45  0, 7  0,15  
3  57328
6
 1 
ln
  3,97110 Па.
4  3,14  0, 05  0,15 
4
0, 45  0, 409  0, 7 
Сумарне напруження:
   p   M  28,5 106  3,971106  32, 47 106 Па.
Запас міцності:
nk 
 в .к
.

Умова міцності:
nк  nк .
В даному випадку маємо:
10,78 > 7,
тобто умова міцності кришки виконується.
Висновок: в результаті даного розрахунку встановлено, що умова міцності
кришки циліндра виконується.
4.1.4 Розрахунок цапф циліндра
Рисунок 4.6 – Цапфа сушильного циліндра
Метою даного розрахунку є перевірка міцності цапф сушильного циліндра.
Вихідні дані до розрахунку:
Відстань від опори до небезпечного перерізу ІІ-ІІ, L3, м
0,595
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
17
Зовнішній діаметр цапфи, d2, м
0,24
Необхідний запас міцності цапфи, [n]min [2]
2,5
Умови розрахунку:
Матеріал цапфи
СЧ35
Тимчасовий опір матеріалу цапфи, σв, Па [6]
Масштабний фактор для цапфи, ε [2]
240∙106
0,8
Розрахунок здійснюється за методикою, наведеною в [2].
Границя витривалості матеріалу цапфи при симетричному циклі вигину:
 1  0,43 В  0,43  350  150,5 МПа.
Момент опору цапфи валу:
W  0,1d 3  0,1  0,24 3  1,38  10 3 м3.
Згинаючий момент:
Mи 
qL3 ( A  L3 ) 33869  0,595(5,994  0,595)

 54400 Н  м.
2
2
Напруга при вигині:
и 
Mи
54400

 39420290 Па = 39,4 МПа.
Wи 1,38  10 3
Запас міцності:
n
 1 150,5  0,8

 3,06 .
и
39,4
Умова міцності:
n  nmin .
В даному випадку маємо:
3,06 > 2,5,
тобто умова міцності цапфи виконується.
Висновок: в результаті даного розрахунку встановлено, що міцність цапф
сушильного циліндра забезпечена.
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
18
4.1.5 Розрахунок болтів
Рисунок 4.7 – Розміщення болтів
Метою даного розрахунку є перевірка міцності болтів, що з’єднують
корпус циліндра сушильного із кришками.
Вихідні дані до розрахунку:
Зовнішній діаметр циліндра, D, м
1,5
Діаметр болтового кола, D1, м
1,4
Зовнішній діаметр болта, dб, м
0,03
Надлишковий тиск пари, р, Па
5∙105
Діаметр кришки циліндра, що безпосередньо
піддається впливу внутрішнього тиску, D2, м
1,29
Кількість болтів, Nб
36
Кут розміщення болтів, α, град
10
Згинальний момент, що діє на кришку, М, Н·м
57687
Мінімальний допустимий запас міцності
за амплітудою, [na] [2]
4
Мінімальний допустимий запас міцності
за максимальними напруженнями, [n]б [2]
2,5
Коефіцієнт основного навантаження, χ [2]
0,3
Коефіцієнт запасу проти розкриття стику, kст [2]
4
Ефективний коефіцієнт концентрації напружень, kσ [2]
0,85
Умови розрахунку:
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
19
Матеріал болтів
Сталь45
Допустиме напруження матеріалу болтів, σ-1б, Па [6]
270·106
Границя плинності матеріалу болтів, σт, Па [6]
450·106
Розрахунок проводиться згідно з методикою, наведеною в [2].
Площа поперечного перетину болта:
d б2
3,14  0,03 2
Fб 

 7,07  10 4 м 2 .
4
4
Відстань від осей болтів до верхньої кромки циліндра:
l1  0,5( D  D1 sin 1 )  0,5(1,5  1, 4sin 90 )  0, 05
м;
l2  0,5( D  D1 sin  2 )  0,5(1,5  1, 4sin 80 )  0, 06
м;
l3  0,5( D  D1 sin  3 )  0,5(1,5  1, 4sin 70 )  0, 09
м;
l4  0,5( D  D1 sin  4 )  0,5(1,5  1, 4sin 60 )  0,14
м;
l5  0,5( D  D1 sin  5 )  0,5(1,5  1, 4sin 50 )  0, 21
м;
l6  0,5( D  D1 sin  6 )  0,5(1,5  1, 4sin 40 )  0,3
м;
l7  0,5( D  D1 sin  7 )  0,5(1,5  1, 4sin 30 )  0, 4
м;
l8  0,5( D  D1 sin  8 )  0,5(1,5  1, 4sin 20 )  0,51
м;
l9  0,5( D  D1 sin  9 )  0,5(1,5  1, 4sin10 )  0, 63
м;
l10  0,5( D  D1 sin 10 )  0,5(1,5  1, 4sin 0 )  0, 75
м;
l12  0,5( D  D1 sin 12 )  0,5(1,5  1, 4sin(20 ))  0,989
м;
l13  0,5( D  D1 sin 13 )  0,5(1,5  1, 4sin( 30 ))  1,1
м;
l14  0,5( D  D1 sin 14 )  0,5(1,5  1, 4sin(40 ))  1, 2
м;
l15  0,5( D  D1 sin 15 )  0,5(1,5  1, 4sin(50 ))  1, 29
м;
l16  0,5( D  D1 sin 16 )  0,5(1,5  1, 4sin( 60 ))  1,356
м;
l17  0,5( D  D1 sin 17 )  0,5(1,5  1, 4sin( 70 ))  1, 41
м;
l18  0,5( D  D1 sin 18 )  0,5(1,5  1, 4sin(80 ))  1, 44
м;
l19  0,5( D  D1 sin 19 )  0,5(1,5  1, 4sin(90 ))  1, 45
м,
де α1...α19 – кут між горизонтальною віссю циліндра та віссю болта (рисунок 5.9).
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
20
Відстань від осі найбільш навантаженого болта до верхньої кромки
циліндра:
lmax  l19  1, 45 м.
Зусилля розтягу найбільш навантаженого болта від моменту М:
QM 
Mlmax
19
l

2
i
i 1
57687 1, 45
 5636 Н,
14,84
де lі – відстані від осей болтів до верхньої кромки циліндра, м.
Зусилля розтягу болта від тиску р:
Qp 
 D22 p
4 Nб

3,14 1, 292  5 105
 18143 Н.
4  36
Сумарне зусилля розтягу, що діє на найбільш навантажений болт:
Q  QM  Qp  5602  18143  23745
Н.
Амплітуда змінних напружень:
a 
 QM
2 Fб

0,3  5602
 1,189 106 Па.
4
2  7, 065 10
Найбільше напруження:
 max 

1,3k ст (1   )Q  QM

Fб
1,3  4(1  0,3)  23745  0,3  5602
 124, 7 106 Па.
7, 065 104
Границя витривалості болта:
 1k 
 1б
k
270  10 6

 317 ,65  10 6 Па.
0,85
Запас міцності за амплітудою:
 1k 317, 65 106
nа 

 264, 71 .
а
1, 2 106
Умова міцності за амплітудою:
nа  nа  .
В даному випадку маємо:
264,71 > 4,
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
21
тобто умова міцності болтів за амплітудою виконується.
Запас міцності за максимальними напруженнями:
nб 
т
450 106

 3, 6 .
 max 125 106
Умова міцності за максимальними напруженнями:
nб  nб .
В даному випадку маємо:
3,6 > 2,5,
тобто умова міцності болтів за максимальними напруженнями виконується.
Висновок: в результаті даного розрахунку встановлено, що міцність болтів,
що з’єднують корпус сушильного циліндра із кришками, забезпечена.
4.2 Розрахунок підшипників
Розрахункова схема наведена на рисунку 4.7.
Рисунок 4.8 – Схема приведених зусиль
Метою розрахунку є перевірка обраного підшипника на задану
довговічність.
Вихідні дані:
Навантаження від сили тяжіння циліндра qц , Н/м
15721
Навантаження від натягу сітки qн , Н/м
7000
Навантаження від сили тяжіння конденсату qк ,Н/м
8096
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
22
Допустима довговічність [𝐿ℎ ], год
100000
Розрахунок ведеться згідно [4].
Згідно з рекомендаціями [5], вибираємо роликові радіальні сферичні
однорядні підшипники №113552 ГОСТ 5721-75 з такими характеристиками:
d  260 мм, D  480 мм, B  130 мм, динамічна вантажопідйомність C  820000
Н, статична вантажопідйомність C0  660000 Н.
Сумарне навантаження, розподілене по довжині бочки циліндра:
q  qц  qн  qк  15721  7000  8096  30817 Н/м.
Приведена сила:
Q  qA  30817  6,03  185826 Н,
де А  6,03м – відстань між підшипниками.
Приведене навантаження на один підшипник при відсутності осьової
складової Y  0 :
Qпр 
Q
185826
Xkk kT k 
1 1 1,2 1,25  138470 Н,
2
2
де X =1 – коефіцієнт радіального навантаження [5];
k k =1 – коефіцієнт обертання [5];
kT =1,25 – температурний коефіцієнт [5];
k  =1,2 – коефіцієнт безпеки [5].
Довговічність підшипника:
10
10
 C  3  830000  3
0
L 

  805 млн. обертів.
 Q 
138470


 пр 
Розрахуємо число обертів валу за формулою [5]:
𝑛=
𝑣
8,5
=
= 1,805 с−1 ,
𝜋 ∙ 𝐷 3,14 ∙ 1,5
Де 𝑣 – швидкість папероробної машини, м/с;
D – діаметр валу, мм.
Довговічність:
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
23
L0  106
805  106
Lh 

 123884 год.
3600n 3600  1,805
Перевіряємо умову довговічності:
Lh > [Lh].
Підставивши дані в умову довговічності, маємо:
123884 > 100000.
Висновок: Перевірка підшипника на задану довговічність забезпечена.
4.3 Розрахунок потужності приводу
Розрахункова схема наведена на рисунку 4.8.
Рисунок 4.8 – Розрахункова схема приводу
Метою розрахунку є розрахунок потужності приводу циліндра.
Вихідні дані:
Швидкість машини V, м/с
8,5
Діаметр цапфи dц, м
0,24
Час пуску τпус, с
45
Діаметр сушильного циліндра D, м
1,5
Ширина машини B, м
4,2
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
24
Внутрішній діаметр циліндра Dв м
1,45
Розрахунок ведеться згідно [6].
Потужність приводу розраховуємо методом тягових зусиль.
Тягове зусилля на подолання тертя в підшипниках:
T1  Q  f1 
dц
D
 185826  0,05 
0,24
 1486 Н,
1,5
де f1= 0,05 – коефіцієнт тертя для підшипників кочення [5].
Зусилля тертя на подолання тертя шабера по поверхні сушильного
циліндру:
T2  qл  B  f 2 103  0,3  4,25  0,2  103  255 Н,
де qл=0,3 кН/м– лінійний тиск [1];
f2=0,2– коефіцієнт тертя для сушильної частини.
Сумарне тягове зусилля:
Tc  (T1  T2 )  (1486+255) =1741 Н,
Визначаємо коефіцієнт, що враховує залежність тягового зусилля від
швидкості:
k  1  C3 V  200   1  0,0002  510  200   1,0062 ,
де C3=0,002– для сушильної частини КРМ.
Потужність приводу:
N
Tc  V  km  kv 1741  8,5  1,3  1,0062

 19,36 кВт,
1000
1000
де kм  1,3 – коефіцієнт перенавантаження.
Потужність двигуна:
N дв 
N


19,36
 22,25 кВт,
0,87
де 𝜂  0,87– ККД приводу.
Розраховуємо кутову швидкість:

V 8,5

 11 c 1 ,
R 0,75
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
25
де R  0,75 м – радіус сушильного циліндра.
Розраховуємо статичний момент інерції:
G  ( D2  Dвн2 ) 73575  (1,52  1,452 )
I

 1356 H  м2
8
8
Розраховуємо момент інерції:
Mi  I

 пуск
 1356 
11
 324,3 Н  м.
45
Розраховуємо момент на подолання сил тертя:
M тр  Tc 
D
1,5
 1741 
 1306 Н  м.
2
2
Розраховуємо пусковий коефіцієнт:
kП 
M i  M тр
M тр

324,3  1306
 1,271
1306
Визначаємо потужність двигуна в пусковий момент:
Nдвп  Nдв  kП  22,25 1,271  28,28 кВт.
Висновок: розраховано потужність двигуна Nдвп  28,28 , з
кутовою
швидкістю ω =11 c 1 .
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
26
5 Рекомендації щодо виготовлення, монтажу та експлуатації
5.1 Підготовка сушильного циліндра до монтажу
Сушильна частина має дуже складну кінематику, тому повинна пройти
контрольне складання на заводі-виробнику.
Сушильний циліндр поступає в спеціальній упаковці. Ця упаковка
зберігається на весь період монтажу. Для виконання контрольних вимірювань
упаковка видаляється на величину 50…60 мм від кромки циліндра.
Після видалення паперової упаковки повільно здійснюється розігрів
сушильного циліндра з одночасним обертанням. Тальк при цьому стає м’яким і
може бути при повільному обертанні сушильного циліндра з встановленим
знімального шабером легко знятим. При цьому лезо шаберу необхідно постійно
чистити. Очисний шабер застосовується, коли потрібно зняти товстий шар
талька та шовкового упаковочного паперу. При використанні очисного шаберу
включити пристрій переміщення. В кінці, коли поверхня чиста, остаточно
відчистити усі
деталі та вузли, змазані тальком. Очищення виконується
безпосередньо перед введенням в експлуатацію при готовому до роботи приводі
та підключеному паропроводі. Перед введенням в експлуатацію відчистити
сушильний циліндр з внутрішньої сторони.
На період очікування монтажу сушильного циліндр повинен зберігатися в
сухому приміщенні без різких перепадів температур. При тривалому зберіганні
циліндр ставлять на підшипники та зберігають його, повертаючи щодня на 90º.
Переміщення циліндра по майданчику здійснюється з допомогою катків або
спеціально виготовленими шляхами.
Монтаж сушильного циліндра здійснюють з допомогою мачт, домкратів та
лебідок. Застосування мачт або порталів залежить від ситуації
на будівельному майданчику й визначається в результаті опрацювання в ПВР
(проекті виробництва робіт) [8].
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
27
5.2 Монтаж сушильного циліндра
Циліндр встановлюють на проектне місце у відповідності з кресленням,
поданою заводом-виробником. На торці з лицевої сторони кожного циліндра по
схемі розміщені дата виготовлення, номер паспорта, направлення обертання.
Точність виготовлення сушильних циліндрів 0,5 мм на діаметр, цей допуск
повинен зберігатися в границі привідної групи по ходу картону в порядку
послідовного зменшення діаметра. На фундаментних шинах позначають риски
основної і допоміжної осі перших циліндрів привідних груп і останнього
циліндра сушильної частини. В процесі монтажу ці циліндри приймають за
контрольними, тому їх детально вивіряють відносно базової повздовжньої осі
машини.
В корпусі підшипника лицевої сторони і в привідній коробці регулюють
зазор в лабіринтних ущільненнях, переміщуючи кришки з лабіринтом на
привідній стороні і корпусу підшипників на лицевій. Цей зазор встановлюють
рівномірно по кругу цапфи циліндра в границях 0,6-1 мм. Після детальної
вивірки циліндра кріплять болтами і фіксують штифтами [8].
5.3 Випробування сушильного циліндра
Перше випробування на міцність та гідравлічне випробування сушильного
циліндра виконується спеціалістами держнагляду охорони праці.
Роботи з випробування виконуються місцевими органами на комбінаті в
присутності інспектора технагляду.
Регулярні випробування, внутрішній контроль виконуються кожні чотири
роки, гідравлічне випробування – кожні вісім років. Під час гідравлічних
випробувань сушильного циліндр не повинен бути встановлений на цапфах, щоб
не виникла деформація та перенавантаження, а спиратися на корпус на рівні
кришок симетрично приблизно на 20% довжини кола.
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
28
Сушильний циліндр підлягає динамічному балансуванню в зібраному та
встановленому на підшипниках кочення вигляді [8].
5.4 Введення в експлуатацію сушильного циліндра
Розігрів виконується тільки під час обертання сушильного циліндра. Це
можливо виконувати на заправочній швидкості. Перешкоджати деформацію
сушильного циліндру повільним підвищенням температури, щоб матеріал
поступово брав участь в тепловому розширенні. Підвищення температури не
повинно перевищувати 2,5....3,5°С на годину. Протягом 2...3 годин поступово
підвищувати тиск до робочого тиску. Сушильний циліндр потребує більше 4...5
годин холостої роботи.
Випуск повітря з сушильного циліндру в процесі розігріву здійснюється
через пристрій випуску або через паровий сепаратор сушильного циліндру.
Видалення конденсату. При неодноразовому розігріві слідкувати, щоб в
сушильному циліндрі не збирався у великій кількості конденсат. Це може
призвести до гідравлічного удару.
При зупинці закрити подачу пари, дати сушильному циліндру можливість
обертатися далі на робочій швидкості не менше 30 хвилин, до повного
опорожнення. Охолодження виконувати при заправочній швидкості до
температури 60°С. Лише після зупинки сушильного циліндру можна відключити
подачу мастильних матеріалів.
Запуск в роботу при відсутності мастила, вимкненій системі змащування
та охолодження забороняється [8].
5.5 Експлуатація сушильного циліндра
Сушильний циліндр при зупинці картоноробної машини повинен
обертатися далі на невеликій швидкості, щоб запобігти деформації. Якщо
циліндр тривалий час не працював, тоді потрібен контроль на строго
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
29
концентричне обертання без радіального биття та при необхідності тривалий час
обертати його в холодному стані для видалення деформації.
Охолодження циліндра повинно здійснюватися поволі. Охолодження
водою або стислим повітрям забороняється. Від цього виникає кільцева напруга,
яка приводить до поздовжніх тріщин в корпусі сушильного циліндру, а отже до
небезпеки вибуху циліндра.
Пристрій переміщення шаберу повинен працювати тільки під час
обертання сушильного циліндра, оскільки при зупиненому циліндрі на його
поверхні з’являються риски. Під час зупинки циліндра шабер знімають.
Максимально припустима температура підшипників 65°С. Мастило
змінювати кожні 14 днів [8].
5.6 Усунення виробничих неполадок
При відсутності струму, забрудненні шаберу негайно припинити подачу
пари, а сушильний циліндр кожні 10 хвилин повинен бути прокручений на
півоберта вручну за допомогою ричага.
При обриві картонного полотна перед сушильним циліндром негайно
дроселювати подачу пари до циліндра та газу до повітронагрівача для ковпака
настільки, щоб температура поверхні сушильного циліндра підтримувалась на
рівні температури пуску.
При перших ознаках виробничих несправностей
та дефектності
підшипників прийняти негайно міри по їх усуненню.
Методи ремонту сушильного циліндра залежать від виду та ступеня
пошкодження. Причиною пошкодження може бути:
- корозія від хімікатів або утворених елементів (агресивна заводська вода
або особлива композиція маси);
- дефектність, викликана шаберами;
- деформація при неправильному поводженні (застосування перегрітої
пари або нерівномірне охолодження) [8].
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
30
Висновки
В курсовому проекті розроблений сушильний циліндр сушильної групи
картоноробної машини, яка призначена для сушіння картонного полотна масою
180 г/м2.
Для досягнення мети, підвищення якості продукції та полегшення
обслуговування сушильної групи було виконано:
- розрахунок силових факторів, що діють на циліндр;
- розрахунки на міцність корпусу та кришки циліндра;
- розрахунок цапф на міцність;
- перевірку болтів на міцність за амплітудою та максимальними
напруженнями;
- підбір підшипників та розрахунок їх за динамічною вантажопідйомністю;
- розрахунок потужності приводу;
- складення рекомендації щодо виготовлення, монтажу та експлуатації
сушильного циліндра;
- складальні креслення сушильного циліндра, кришки сушильного
циліндра і установка сушильного циліндра.
Арк.
ЛБ51.705551.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
31
Перелік посилань
1. Чичаев В.А. Оборудование целлюлозно-бумажного производства. В 2-х
томах. Т.2. Бумагоделательные машины / В.А. Чичаев, М.Л. Глезин и др. - М.:
Лесная промышленность, 1981. - 264 с.
2. Эйдлин И. Я. Бумагоделательные и отделочные машины. / Эйдлин И. Я. М.: Лесная промышленность, 1970. - 624 стр.
3. Казачинская Н.В. Расчеты на прочность валов сеточной части
бумагоделательных
машин.
Методические
указания
по
применению
вычислительной техники в курсе «Расчеты и конструирование
бумагоделательных и отделочных машин» для студентов специальности 17.04
факультета химического машиностроения / Сост. Н.В. Казачинская. – Киев: КПИ,
1990. – 32 с.
4. Биргер И.А. Расчет на прочность деталей машин. / Биргер И.А – М.:
Машиностроение, 1962. – Т.3. – 488 с.
5. Стадник В.А. Розрахунок та конструювання валів. Вибір підшипників
кочення за динамічною вантажопідйомністю: Метод. вказівки до виконання
розрахунково-графічних робіт з дисципліни «Деталі машин» для студ.
машинобудівних спец. усіх форм навчання/ Уклад. В.А. Стадник. – К.: ІВЦ
«Видавництво «Політехніка», 2004. – 108 с.
6. Киркач Н. Ф. Расчет и проектирование деталей машин: учебное пособие
для вузов/ Н. Ф. Киркач, Р. А. Баласанян– Х.: Основа, 1991. – 276 с.17.
7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. Т.3 –. /
Анурьев В.И. Под ред. И.Н. Жестековой – М.: Машиностроение, 2001. – 864с.: ил.
8. Пожитков В.И. Монтаж и ремонт бумагоделательних машин. / Пожитков
В.И. М.: Лесная промышленость, 1973.– 312 с.
Арк.
ЛБ51.705441.001 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
32