рефераты скачать

МЕНЮ


Курсовая работа: Барабанная сушилка для сушки сахарного песка

.


Определяем изгибающий момент в сечениях бандажа. Изгибающий момент в любом сечении бандажа:

; (3.94)

Где  - суммарный изгибающий момент в ключевом сечении;

 - нормальное усилие;

 - средний радиус бандажа;

 - угол от вертикали бандажа до расчетного сечения;

 - силы, действующие на башмаки;

 - расчетные углы для отдельных пар сил;

 - угол между вертикалью и силой.

Все нагрузки действующие на бандаж представлены на рисунке 7.

Рисунок 7. Нагрузки, действующие на бандаж

Суммарный изгибающий момент в ключевом сечении:

;                                                                                    (3.95)

Где  - изгибающий момент, действующий на бандаж от i-ой силы.

Угол между башмаками:

;                                                                                           (3.96)

Где  - число башмаков [8, табл. 3.30, стр. 261].

В численном значении получаем:

Число башмаков в одном квадранте:

;                                                                                     (3.97)

.

Принимаем .

Сила, действующая на самый нижний башмак:

;                                                                                       (3.98)

.

Силы, действующие на башмаки

;                                                                              (3.99)

.

Расчетные углы для определения пар сил:

;

;                                                                                       (3.100)

;                                                                                       (3.101)

;

.

Средний диаметр бандажа:

;                                                                                   (3.102)

;

Средний радиус бандажа:

;                                                                                   (3.103)

.

Изгибающий момент в местах приложения сил:

;                                             (3.104)

;             (3.105)

;

Суммарный изгибающий момент по формуле (3.95):

.

Нормальное усилие:

;                                                                                 (3.106)

Где  - нормальные усилия в местах приложения сил и .

Нормальные усилия:

;                                                                     (3.107)

;                                         (3.108)

;

Численное значение формулы (3.106) составит:

Значения изгибающих моментов, действующих на бандаж, рассчитанные по формулам (3.94) сведены в таблицу 4, а эпюра представлена на рисунке 8.

Таблица 4. Значение изгибающих моментов в сечении бандажа.

0 20 45 60 90 135 140 150 170 180

0,21 0,19 0,1 0,03 -0,16 0,43 1,25 2,86 1,89 1,31

Рисунок 8. Эпюра изгибающих моментов в сечениях бандажа

По эпюре изгибающих моментов выбираем опасное сечение при , отсюда максимальный изгибающий момент, действующий на бандаж

2.4.7 Определение геометрических размеров бандажа и опорных роликов

Геометрические размеры бандажа определяем из условия его работы на изгиб и контактную выносливость.

Ширина бандажа:

;                                             (        3.109)

Где  - модуль упругости материала бандажа,  [8, табл.VII, стр.285];

 - модуль упругости материала ролика,  [8];

 - допускаемое контактное напряжение,  [8, табл.3.25, стр.250];

 - наружный диаметр бандажа.

Наружный диаметр бандажа принимаем для расчета:

;                                                                                  (3.110)

.

Ширина бандажа составит:

Из конструктивных соображений принимаем .

Высота бандажа:

;                                                                                 (3.111)

Где  - допускаемое напряжение изгиба, .

В численном значении получаем:

.

Уточняем наружный диаметр бандажа:

;                                                                              (3.112)

.

Уточняем внутренний диаметр бандажа:

;                                                                               (3.113)

.

Диаметр внешней опорной поверхности башмаков:

;                                                            (3.114)

Где  - коэффициент линейного расширения материала барабана, ;

 - максимальный монтажный зазор между внутренним диаметром бандажа и наружным диаметром башмаков  [8, стр.250];

 - разность между температурами барабана в рабочем состоянии и при монтаже.

Разность между температурами барабана:

;                                                                                     (3.115)

Где  - температура сушильного агента на входе в сушилку;

 - температура воздуха при монтаже.

Численное значение формул (3.114) и (3.115) составит:

.

.

Ширина опорного ролика:

Где  - конструктивная добавка, компенсирующая отклонения при монтаже,  [8, стр. 251].

В численном значении получаем:

.

Контактные напряжения, возникающие в материале бандажа и ролика должны удовлетворять условию:

;                                         (3.116)

где - усилие, приходящееся на единицу длины контакта;

;                                                                                         (3.117)

;

Условие (3.116) выполняется: .

Ширина упорного ролика

;                                          (3.118)

Где  - угол наклона барабана, ;

 - угол конусности упорного ролика,  [8, стр. 251];

 - модуль упругости материала ролика,  [8];

 - масса бандажа, ;

 - масса футеровки, т.к. барабан не футерован то .

В численном значении получаем:

.

Округляем полученную величину до: .

Диаметр упорного ролика:

;                                                                         (3.119)

.

2.4.8 Определение напряжений от температурных воздействий

Напряжение в бандаже от температурных воздействий:

на наружной поверхности:

;                                        (3.120)

на внутренней поверхности:

;                                         (3.121)

Где  - коэффициент Пуассона, [8, стр. 251];

 - перепад температур в сечении бандажа;

;                                                                                  (3.122)

Где  - температура внутренней поверхности бандажа;

 - температура наружной поверхности бандажа.

;                       (3.123)

;                                                                 (3.124)

;                                           (3.125)

Где  - эквивалентное термическое сопротивление подкладок, воздушных просветов между ними и радиального зазора между бандажом и подкладок;

 - высота подкладок, [8, стр. 257];

 - радиальный зазор между бандажом и подкладками при установившемся режиме работы;

 - коэффициент теплопроводности материала бандажа, [8, стр. 257];

 - коэффициент теплопроводности материала подкладок, [8, стр. 257];

 - коэффициент теплопроводности воздуха;

 - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности бандажа в окружающую среду при работе аппарата на открытом воздухе;

 - температура корпуса барабана;

;; - гиперболические функции;

 - симплекс.

Определяем симплекс

;                                                                                       (3.126)

.

Находим значение формулы (3.125)

;

Тогда         .

Гиперболические функции:


Температура внутренней поверхности бандажа:

Температура наружной поверхности барабана:

.

Перепад температур в бандаже:

.

Напряжение в бандаже от температурных воздействий:

на наружной поверхности:

;

на внутренней поверхности:

.

Сравниваем полученные значения напряжений с допустимыми:


;                                                                                       (3.127)

;                                                                                       (3.128)

;

Условие прочности по температурным напряжениям выполняется.

2.4.9 Расчет бандажа на выносливость

Момент сопротивления бандажа:

;                                                                                        (3.129)

;

Максимальное напряжение в сечении бандажа под опорой :

на наружной поверхности:

;                                                                               (3.130)

;

на внутренней поверхности:

;                                                                            (3.131)

.


Максимальное напряжение в сечении бандажа под опорой :

на наружной поверхности:

;                                                                               (3.132)

;

на внутренней поверхности

;                                                                            (3.133)

.

Напряжения на наружной поверхности бандажа:

максимальное:

;                                                                           (3.134)

;

минимальное:

;                                                                            (3.135)

;

среднее:

;                                                                       (3.136)

;

амплитуда напряжений цикла

;                                                                       (3.137)

.

Напряжения на внутренней поверхности бандажа:

максимальное:

;                                                                           (3.138)

;

минимальное:

;                                                                            (3.139)

;

среднее:

;                                                                        (3.140)

;

амплитуда напряжений цикла:

;                                                                        (3.141)

.


Коэффициент запаса прочности:

на наружной поверхности:

;                                                              (3.142)

на внутренней поверхности:

;                                                               (3.143)

Где  - коэффициент концентрации напряжений стыковых швов с полным проваром для стали 35Л [8, стр.259];

 - коэффициент чувствительности материала бандажа к асимметрии цикла [8, стр.259];

 - коэффициент состояния поверхности для стали 35Л согласно [8, табл.3.26, стр.253];

 - коэффициент влияния размеров поперечного сечения на сопротивление усталости, принимаем согласно [8, табл.3.27, стр.254];

 - предел выносливости для стали 35Л, принимаем согласно [8, табл.3.26, стр.253].

В численном значении получаем:

;

.

Нормативный коэффициент запаса прочности


;                                                                         (3.144)

Где  - коэффициент, учитывающий неточность в определении нагрузок, [8, стр.254];

 - коэффициент, учитывающий неоднородности материала и повышенную его чувствительность к недостаткам механической обработки, [8, стр.254];

 - коэффициент условий работы, учитывающий степень ответственности детали, [8, стр.254].

Значение нормативного коэффициента составит:

Проверяем условие выносливости бандажа

;                                                                                     (3.145)

;                                                                                     (3.146)

;

.

Условие выполняется, следовательно, выносливость бандажа при заданных нагрузках обеспечена.


ВЫВОДЫ

В процессе выполнения проекта разработана конструкция барабанной конвективной сушилки для сушки сахарного песка и проведены расчеты, подтверждающие работоспособность аппарата: технологический, кинематический, энергетический и прочностной.

При выполнении технологического расчета определены основные параметры сушильного агента (воздуха), расход сушильного агента и расход тепла на сушку, а также получены основные размеры сушильного барабана: рабочий объем сушильного пространства барабана, диаметр и длина барабана.

Рабочая скорость сушильного агента в сушилке меньше, чем скорость уноса частиц наименьшего размера. Это соответствует условию, что частицы высушиваемого материала не должны уноситься потоком сушильного агента из барабана.

При выполнении энергетического расчета определены моменты на валах передаточных механизмов кинематической цепи и требуемая мощность привода. По полученному значению мощности выбран стандартный электродвигатель.

В процессе кинематического расчета определены все основные параметры передаточных и исполнительных механизмов: общее передаточное отношение от вала электродвигателя до вала ведущего звена исполнительного механизма, конструктивные параметры зубчатой передачи барабанной сушилки, частоты вращения валов.

В процессе выполнения прочностного расчета проведены расчеты барабана на прочность, жесткость и выносливость, определены нагрузки, действующие на бандаж: изгибающий момент и нормальная сила, а также определены геометрические размеры бандажа и опорного ролика.

При расчете получили, что условия прочности, жесткости и выносливости выполняются.

Таким образом, разработанная конструкция барабанной сушилки для сушки сахарного песка является оптимальной, и проведенные расчеты обеспечивают надежность работы аппарата.


ЛИТЕРАТУРА

1.   Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности / М.Е. Иванов, В.М. Олевский, Н.И. Поляков и др. – М.: Химия, 1990. – 288с.: ил.

2.   Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для техникумов. 2-е изд. – М.: Химия, 1962. – 848 с.

3.   А.С. Тимонин. Основы конструирования и расчета технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т.1. – Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2001. – 756с.

4.   Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. Пособие для вузов Под ред. П.Г. Романкова. 10- изд. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

5.   Примеры и задачи по курсу «Машины и аппараты химических производств» (технологические расчеты): Учеб. пособие/ В.М. Ульянов, А.А. Иванов, А.А. Сидягин, А.И. Пронин, В.А. Диков; Под ред. В.М. Ульянова; Нижегород. гос. техн. ун-т. Н.Новгород, 2003.356 с.

6.   Остриков А.Н., Парфенопуло М.Г., Швецов А.А. Практикум по курсу « Технологическое оборудование» / Воронеж. гос. технол. акад. – Воронеж, 1994. – 424с.

7.   Чернавский С.А. Проектирование механических передач. М.: Машиностроение, 1984.

8.   Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи: Учеб. пособие для студентов втузов / М.Ф. Михалев, Н.П. Третьяков, А.И. Мильченко, В.В. Зобнин; Под общ. ред. М.Ф. Михалева. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. – 301 с ., ил.

9.   Лащинский А.А.     Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ие, 1981. – 382 с., ил.


Страницы: 1, 2, 3, 4


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.