Загрузил TIN TINICH

Ceibkrf (Автосохраненный)

Реклама
Министерство образования и науки Пермского Края
ГБПОУ
«Березниковский политехнический техникум»
Расчетная работа по дисциплине
Технологическое оборудование
Тема: Расчет барабанной сушилки
Выполнил
студент гр. МЭО-17
Гостев П.В.
Проверил
преподаватель
Ярушина М.А.
2020
Задание:
Произвести расчет барабанной сушилки, для сушки
вещества. Барабан имеет внутри насадку. Бандаж прямоугольного сечения,
крепится на башмаках, расстояние между башмаками 0,5м. Бандаж изготовлен
из стали, вес бандажей и венцовой шестерни принять 1/20 от веса барабана.
Корпус сушилки выполнен из стали.
Дано:
Вид насадки - лопастная
𝐷( Диаметр аппарата),мм = 2200,0
𝐿( Длинна барабана),мм = 14000
𝛾(Насыпная масса), т⁄м3 = 1,3
𝑡(Рабочая температура), ℃ = 150
𝐻
(Отношение бандажа прямоугольного сечения) = 1,8
𝐵
Материал корпуса - Сталь 20
Материал бандажа – Сталь 20
𝛽 (Коэффициент заполнения барабана) = 0,1
Для расчетов используется схема барабанной сушилки, представленная
на рисунке 1.
Рисунок 1. – схема для расчета барабанной сушилки
Расчет
1 Определяем число оборотов
𝑛 =
𝑛 =
4 ÷8
√𝐷
, об/мин
6
√2,2
(1)
= 4,05об/мин.
2 Находим толщину корпуса барабана
𝑆 = (0,007 ÷ 0,011)𝐷, мм
(2)
𝑆 = (0,009) × 2200 = 19,8мм.
3 Определяем мощность, затрачиваемую на вращение барабана
𝑁 = 0,34𝐷3 𝐿𝛾𝑛𝛽𝑘, кВт
(3)
где D-диаметр барабана, м;
L-длина барабана, м;
γ − насыпная масса материала, кг/м3 ;
β − коэффициент заполнения. Принимаем равным 0,1;
k – коэффициент, зависящий от типа насадки. Для лопастной – 1,55.
N = 0,34 × 2,23 × 14 · × 1300 × 4,05 ·0,1 · 1,5 = 40028,07Вт =
40,03кВт.
4 Рассчитываем мощность двигателя
N=
(1,1 ÷1,3)N
ɳ
, кВт
(4)
где ɳ - КПД привода. Принимаем за запасом 0,8.
1.1×40,03
Nдв =
0,8
= 55,0кВт.
В соответствии с ГОСТ 19523-74 выбираем по справочнику
асинхронный двигатель 4А315М12У3 с исходными данными: 𝐍 = 𝟓𝟓кВт,
𝐧 = 𝟓𝟎𝟎 об⁄мин.
5 Находим крутящий момент
Мкр = 9760Nдв/n, Н·м
Мкр =
9760×55
4,05
(5)
= 132543,21Н × м.
6 Рассчитываем максимальный вес барабана
Gмакс. = 1,04πDсрSLγмет. +
π
4
D2 Lβγ, Н
(6)
где γмет - удельный вес для материала барабана. В соответствии с ГОСТ
16523-89 удельный вес стали 17ГС – 78500 Н/м3;
Dср − средний диаметр барабана, м.
Находим средний диаметр барабана
Dср = D + S, м
Dср = 2,2 + 0,019 = 2,22м;
(7)
Gмакс = 1,04 × 3,14 × 2,83 × 0,025 × 16 × 78500 +
× 1100 = 301019,49Н
3,14
× 2,82 × 16 × 0,1
4
7 Находим изгибающий момент
Мизг = Gмакс
L
47
,Нхм
Мизг = 301019,49 ×
16
47
(8)
= 102474,72Н × м.
8 Рассчитываем приведенный момент от изгиба и кручения брабана
Мпр = 0,35Мизг + 0,65 √М2изг + М2кр , Н х м
(9)
Мпр = 0,35 × 102474,72 + 0,65 √102474,722 + 244679,672 =
208292,87Н × м.
9 Находим напряжение в корпусе барабана от приведенного момента
σ =
Мпр
ω
≤ [σ], МПа
(10)
где ω – момент сопротивления поперечного сечения барабана
[𝛔] – допускаемое напряжение для материала барабана при расчетной
температуре равной 200С°. В соответствии с ГОСТ Р 52857.1-2007 для Сталь
17ГС предельное допускаемое напряжение при t=200C° равно 148,00МПа.
ω =
ω =
3,14
4
π
4
D2ср S, м3
× 28302 × 25,2 = 0,16м3 .
(11)
Выполняем проверочный расчет
σ =
208292,87
0,16
= 130МПа;
130,18МПа ≤ 148МПа.
Условие прочности выполняется
10 Проверяем барабан на допускаемый прогиб
f =
5 GL4
384Ej
≤ [f],мм
(12)
где j –момент инерции, м4
Е – модуль упругости барабана. В соответствии с ГОСТ Р 52857.1-2007
для Сталь 17ГС при t=200C° модуль упругости равен 1,81х105 МПа.
[f] =
0,3L
2
, мм
(13)
[f] = 0,3 × 16 = 4,8мм;
j=
j=
π SD3
3,14×25,2×28003
f =
8
8
, мм4
(14)
= 217127,23 × 106 мм4 ;
5×301019,49×160004
384×181000×1012 ×217127,23
= 0,007мм;
0,007мм < 4,8мм.
Прогиб допустимый.
11 Рассчитываем бандаж
Определяем реакцию опорного ролика
G max
R =
cosα nрол.
,Н
(15)
где α = 300 – угол между вертикальной осью барабана и осью ролика.
Т.к по условию на корпусе установлены 2 бандажа и каждый передает
нагрузку на пару роликов, то кол-во роликов рассчитываем по формуле.
nрол = 2 × 2 = 4ролика;
R =
301019,49
cos30× 4
= 86899,39Н.
Находим максимальный изгибающий момент
Rl
Мmax =
4
,Нхм
(16)
где l – расстояние между башмаками.По условию равно 0,5 м;
Мmax =
86899,39×0,5
4
= 10862,42Н × м.
Из условия прочности находим ширину бандажа
σ =
Мmax
ω
≤ [σ], МПа
(17)
где ω – момент сопротивления поперечного сечения бандажа
[𝛔] – допускаемое напряжение для материала бандажа при расчетной
температуре равной 200С°. В соответствии с ГОСТ Р 52857.1-2007 для Сталь
20 предельное допускаемое напряжение при t=200C° равно 136,00МПа.
ω =
b h2
6
,мм3
(18)
где h- высота бандажа,мм.
h = 1,8b – по условию, преобразуем
ω =
Мmax
ω
≤ [δ] =>
b(1,8b)2
6
Мmax
0,54b3
=
3,24b3
6
= 0,54b3 , мм3
≤ [δ] => Мmax = 0,54b3 [δ] => b3 =
3
(19)
Мmax
0,54[δ]
,мм (20)
10862,42
b =√
= 5,23мм.
0,54 ·136
По стандартному ряду Ra20 ГОСТ 6636-69 принимаем b = 8мм.
Находим высоту бандажа
h = 1,8b,мм
(19)
h = 1,8 × 8 = 14.4мм
По стандартному ряду Ra20 ГОСТ 6636-69 принимаем h = 16мм.
Определяем ширину опорного ролика
bрол = b + 30, мм
bрол = 8 + 30 = 38мм;
(20)
По стандартному ряду Ra20 ГОСТ 6636-69 принимаем bрол = 40мм.
Производим проверочный расчет на напряжение в бандаже
σ =
Мmax
ω =
σ =
ω
≤ [σ], МПа
8× 162
6
= 341,33мм3 ;
10862,42
341,33
= 31,8МПа;
31,8МПа ≤ 136МПа.
Условие прочности выполняется.
Вывод:
В результате расчета теплообменника было выяснено:
- Толщина стенки барабана составляет 25,2мм;
- Размер бандажа составляет 8х16мм;
- Необходимо применить ролики шириной не менее 40мм.
(21)
Литература
1 ГОСТ Р 52857.7-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы
расчета на прочность. Теплообменные аппараты; введ.27.12.2007. – М.:
Стандартинформ, 2008. – 23 с.
3 ГОСТ 6636-69 Основные нормы взаимозаменяемости;
введ.01.01.1970. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. –4 с.
2 ГОСТ 19903-2015 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент (с
Изменениями N 1-6); введ.01.01.2015. – М. – Стандартинформ, 2015. - ;
введ.27.12.2007. – М.: Стандартинформ, 2012. – 30 с.
3 М.Ф. Михалев. Расчет и конструирование машин и аппаратов
химических производств / М.Ф. Михалев. – М.: Ленинград
«Машиностроение», 1984. - 301с.
3 А.Э. Генкин. Оборудование химических заводов /Учебное
пособие для техникумов. – 4-е издание. - М.: Высшая школа, 1986. 280с.
Скачать