Расчетно-графическая работа - Расчёт барабанной сушилки

Опорная станция.cdw

общий вид.cdw

ГОУ ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 00
Техническая характеристика:
Материал - сернокислый аммоний;
Вид насадки -подъемно-лопастная;

Аннотация.doc

Пояснительная записка содержит страниц таблицы рисунков одно приложение 8 источников. Графическая часть выполнена на 2 листа формата А1.
В данном проекте изложена разработка конвективной барабанной сушилки для сушки сернокислого аммония.
В разработку входит:
-Расчетно-пояснительная записка;
-Общий вид сушилки (А1);
-Опорная станция (А2);
-Привод барабанной сушилки (А2).

Спецификация СБ3.doc

ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 СБ
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 01
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 02
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 03
Шестерня цилиндрическая открытая
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 04
Болт М16-6g60.58 ГОСТ 7798
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 05
Гайка М16.4 ГОСТ 5916
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 06
Муфта фланцевая 63–24–11–20–12–УЗ ГОСТ 20761 – 96.
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 07
Шайба 16.65Г ГОСТ 6402
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 08
Электродвигатель асинхронный АИР160М8 У2 380 В50 ГцIM1081 ТУ16-526.621-85
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 09
Редуктор 1ЦЗУ - 355М - 315 - 12У1.

привод А2.cdw

Общее передаточное число привода - 60;
асинхронный АИР160М8 У2 380 В
IM1081 ТУ16-526.621-85;
Редуктор 1ЦЗУ - 355М - 31
ГОУ ОГУ 240801.65 41 09 12 01 00 00
привод барбанной сушилки

Задание.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентств по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет пищевых производств
Техническое задание ГОУ ОГУ 240801.5 2 09.17. ПЗ
на курсовое проектирование
по дисциплине «Машины и аппараты химических производств»
Спроектировать сушилку для сушки пескотопочными газами.
Рисунок 1 – Принципиальная схема барабанной сушилки:
– бункер; 2 – питатель; 3 – сушильный барабан; 4 – топка; 5 – смесительная камера; 6711 – вентиляторы;8 – промежуточный бункер;9 транспортер; 10 – циклон;12 – зубчатая передача.
высушиваемый материал – сернокислый аммоний;
производительность (по абсолютно твердому материалу) Gсухкгчас .6000;
начальная влажность u1 % 14;
конечная влажность u2 % 06;
начальная температура материала 0С . .20;
конечная температура материала 0С . ..78;
плотность сухого материала ρ кгм³ . .1800;
теплоемкость сухого материала Дж(кг·град) . . 2260;
температура газов при входе в барабан t1 0C . .300;
температура газов на выходе из барабана t2 0С . 100
вид насадки – подъемно-лопостная;
)Пояснительную записку;
)Чертеж общего вида сушилки (А1);
)Чертежи двух узлов сушилки (А2).
Дата выдачи задания: « » 2009 г.
Дата защиты проекта: « » 2009 г.

Спецификация СБ2.doc

ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 01 СБ
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 01 01
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02 02
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 01 03
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 01 04

Спецификация ВО.doc

ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 00 ВО
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 01
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 02
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 03
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 04
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 05
Станция опорно-упорная
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 07
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 06
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 08
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 19
ОГУ 240801.65 41 09 12 00 00 10
Насадка подъемно-лопастная

Содержание и Введение.doc

Технологический расчет
1 Количество влажного материала поступающего на сушку
2 Количество высушиваемого материала
3 Количество испаренной влаги
4 Теоретическое количество воздуха необходимое для сгорания 1 кг топлива
5 Количество тепла подводимого в калорифер
Конструктивный расчет
1 Определение размеров барабана
2 Время пребывания материала в сушилке
3 Определение требуемой частоты вращения барабана
4 Определение мощности
Расчет корпуса сушилки на прочность
1 Определение изгибающего момента от равномерно распределенной нагрузки
2 Определение изгибающего момента от сосредоточенной нагрузки венцовой шестерни
3 Определение суммарного изгибающего момента
4 Определение крутящего момента
5 Определение расчетного (приведенного) момента
6 Определение напряжения в стенке барабана
Выбор и проверка электродвигателя
1 Определение требуемой мощности электродвигателя
2 Выбор электродвигателя
3 Определение общего передаточного числа и разбивка его между ступенями
Расчет зубчатого венца
1 Исходные данные для расчета венца
2 Число циклов перемены напряжения шестерни и колеса
3 Эквивалентное число циклов перемены напряжений для шестерни и колеса
4 Материал зубчатых колёс
5 Число циклов перемены напряжений соответствующее длительному пределу изгибной выносливости
6 Допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость
7 Предельные допустимые значения для расчета изгибной выносливость шестерни и колеса
8 Определение основных параметров передачи
9 Сравнительная оценка прочности зубьев на изгиб
10 Предварительное значение модуля
11 Рабочая ширина венца
12 Проверочный расчет передачи по напряжениям изгиба
13 Основные геометрические размеры открытой передачи
Список используемых источников
Сушка — это процесс удаления влаги из материалов путем испарения и отвода паровой фазы. В химической промышленности этот процесс применяется для улучшения качества продуктов уменьшения массы предохранения продуктов от слеживаемости повышения транспортабельности и т. д.
Сущность процесса сушки заключается в переходе влаги находящейся в твердом материале из жидкой фазы в газообразную. Такой процесс может протекать лишь в том случае если давление пара над поверхностью материала больше парциального давления его в окружающей газообразной среде.
В данной работе приведен расчет барабанной сушилки для сушки сернокислого аммония нагретым в калорифере воздухом.

махп.doc

1 Количество влажного материала поступающего на сушку
Определим по формуле:
где GН – расход поступающего на сушку материала кгч;
u1 – начальная влажность материала %.
2 Количество высушиваемого материала
где GК – количество высушиваемого материала кгч;
u2 – конечная влажность материала %.
3 Количество испаренной влаги
Определи по формуле:
4 Параметры влажного воздуха
Определим параметры влажного воздуха 6 таблица 54 при t0 = 15 0 C :
где = 75% - относительная влажность воздуха;
= 745 мм. рт. ст. - барометрическое давление.
Определим для барабанной сушилки при и :
Расход тепла на подогрев материала определяем по формуле:
где см = 1640 – удельная массовая теплоемкость материала;
- начальная и конечная температуры материала.
Потери тепла сушилкой в окружающую среду принимаем равными 8% от полезно затраченного тепла.
где Iвп = 26083103 Джкг – энтальпия пара при 6 таблица 54.
Определяем параметры воздуха на выходе из сушилки из уравнений:
Для построения рабочей линии сушки на диаграмме Рамзина необходимо знать координаты (x и I) минимум двух точек. Координаты первой точки известны: x1 = 0079 (кгкг) I1 = 1846(кДжкг). Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением х и определим соответствующее значение I. Пусть х = 01 кг влагикг сух. возд. Тогда по уравнению 10
I = 1846 + (-18376)(01-0079) = 1842
Через 2 точки на диаграмме Рамзина с координатами (х1I1) и (xI) проводим линию сушки до пересечения с заданным конечным параметром
t2 = 60 0С . В точке пересечения линии сушки с изотермой t находим параметры отработанного сушильного агента:
Расход сухого воздуха L равен:
L = 210(00925 – 0079) = 15555 (кгч)
где = 02031 кгссм2 - давление насыщенного водяного пара при t2 = 600C 6 таблица 54;
Удельный расход воздуха:
5 Количество тепла подводимого в калорифер
Конструктивный расчет
1 Определение размеров барабана
Для определения диаметра барабана необходимо вычислить секундный расход воздуха при выходе из сушилки. Для этого удельный объем влажного воздуха в котором содержится 1 кг сухого воздуха и х кг водяных паров на выходе из барабана при температуре 60 0С определим по формуле:
где = 126 мс – скорость воздуха при выходе из сушилки;
= 015% – коэффициент заполнения барабана.
где А = 8 кг(м3ч) – напряжение барабана по влаге.
2 Время пребывания материала в сушилке
где = 1990 кгм3 – насыпная масса материала;
Gср – средняя масса материала проходящая через барабан.
3 Определение требуемой частоты вращения барабана
где α – угол наклона барабана к горизонтали α = 3º (tg 3 0052);
а – коэффициент зависящий от типа насадки и диаметра барабана (перевалочного устройства) для подъемно-лопастной а = 12.
Примем n=318обмин=0053обс
4 Определение мощности
Расчет корпуса сушилки на прочность
Расчет сводится к проверке корпуса сушилки а также основных ее узлов и деталей под действием различных нагрузок.
При расчете сушильного барабана необходимо определить толщину стенки и прогиб барабана. Барабан рассмотрим как балку свободно лежащую на двух опорах (рисунок 3). барабана насадки бандажей загружаемого материала и изоляции представляет собой равномерно распределенную нагрузку по длине барабана вес венцовой шестерни – сосредоточенную силу.
1 Определение изгибающего момента от равномерно распределенной нагрузки
Рисунок 3 – Схема механической нагрузки на барабан
Толщина стенки барабана
Sб = (0007 ÷ 001)Dн
Sб = (0007 ÷ 001)2300=161÷23
Изгибающий момент от равномерно распределенной нагрузки (Н·м):
где q – нагрузка приходящаяся на единицу длины между бандажами МПа:
- расстояние между бандажами м (для барабана длиной 7000мм принимаем равной 42м).
Для того чтобы определить q найдем суммарную нагрузку (Н):
где - сила тяжести барабана Н:
- вес влажного материала Н;
- удельный вес высушиваемого материала Нм³:
2 Определение изгибающего момента от сосредоточенной нагрузки венцовой шестерни
Силу тяжести насадки накладок и колец жесткости определяют из следующих соотношений: при наружном диаметре барабана D = 23 вес 1м лопастной насадки принимаем = 1960 Н и вес венцовой шестерни при этом же диаметре = 8860 Н 4 страница 163.
Изгибающий момент от сосредоточенной нагрузки венцовой шестерни:
3 Определение суммарного изгибающего момента
4 Определение крутящего момента
5 Определение расчетного (приведенного) момента
6 Определение напряжения в стенке барабана
Напряжение в стенке барабана должно быть меньше допускаемого:
где - момент сопротивления сечения кольцевой стенки барабана м³;
Допускаемое напряжение принимаем по ГОСТ 14249-73 ([и] =131 МПа). Следовательно макс [доп] т.е. условие прочности барабана на изгиб выполняется.
Проверка барабана на допускаемый прогиб проводим следующим образом: для нормальной работы барабана допускается прогиб на 1м длины не более 13 мм т.е:
где - общий прогиб м;
- прогиб под действием равномерно распределенной силы q м;
Е =186105 - модуль продольной упругости материала МПа;
– осевой момент инерции для поперечного сечения барабана;
- прогиб под действием силы веса венцовой шестерни.
Тогда подставив полученные значения в условие (50) получим:
Условие выполняется.
Рисунок 4 – Расчетная схема бандажей
7.1 Определение реакции опорного ролика
Реакция опорного ролика:
где – нагрузка на один бандаж;
- угол между опорными роликами ( = 60º);
z – количество бандажей (z = 2);
α – угол наклона барабана к горизонтали α = 3º (cos 3º 0998).
- вес всего барабана;
= 11200 – вес бандажа Н. 5 страница 205 :
7.2Определение расстояние между двумя соседними башмаками:
где т - число башмаков для данного диаметра барабана (принимаем m = 12).
7.3Определение максимального изгибающего момента в месте контакта опорного ролика и бандажа
По каталогу выбираем бандаж прямоугольного сечения с размерами:
7.4Определение момента сопротивления сечения бандажа
7.5Определение напряжения возникающее в бандаже
Наружный диаметр бандажа принимаем следуя соображениям что т.е. м.
7.6Определение диаметра опорного ролика
Определяем из следующего соотношения:
7.7 Проверка условия контактной прочности в месте касания ролика и бандажа
Для бандажа изготовленного из чугуна МПа следовательно условие контактной прочности соблюдается.
Выбор и проверка электродвигателя
1 Определение требуемой мощности электродвигателя
1.1 Вращающий момент на рабочем валу редуктора;
где – мощность на рабочем валу;
– общий коэффициент полезного действия привода;
– угловая скорость рабочего вала:
– вращающий момент на рабочем валу:
– К.П.Д. упругой компенсирующей муфты между электродвигателем и редуктором. 7 c. 9 таблица 2;
– К.П.Д. закрытой конической передачи редуктора с учётом потерь в опорах и подшипниках 7 c. 9 таблица 2;
– К.П.Д. открытой цилиндрической передачи 1c.9 таблица 2;
– мощность на рабочем валу:
1.2 Требуемая частота вращения электродвигателя
Требуемая частот вращения находится из следующего диапазона частот вращения:
где – частота вращения барабана;
– диапазон возможных передаточных чисел привода.
– диапазон возможных передаточных чисел конической передачи редуктора 7 c. 10 таблица 3;
– диапазон возможных передаточных чисел открытой цилиндрической передачи 7 c. 10 таблица 3.
2 Выбор электродвигателя
Исходя из полученных выше данных выбираем трехфазный электродвигатель переменного тока общего применения единой серии 4А по ГОСТ 19523-81 (серия АИР по ТУ16-526.621-85) 6 с техническими характеристиками представленными в таблице 1.
Рисунок 6 – Двигатель асинхронный АИР160М8 У2 380 В50 ГцIM1081 ТУ16-526.621-85
Таблица 1 – Технические характеристики выбранного электродвигателя
3 Определение общего передаточного числа и разбивка его между ступенями
3.1 Общее передаточное число привода:
Выберем по ГОСТ 13563-68 редуктор цилиндрический трехступенчатый горизонтальный типа 1Ц3У-355М-315-12У1 6
В соответствии с выбранным типом редуктора и электродвигателя изобразим кинематическую схему привода сушилки:
Рисунок 7 – Кинематическая схема привода сушилки
3.3 Производим разбивку общего передаточного числа по ступеням
Передаточное число редуктора Uзц равно:
Примем Uзц = 60 7 с. 18. Тогда передаточное число открытой цилиндрической передачи равно:
В дальнейшем для простоты расчета обозначим каждый вал привода и барабан индексами (уточнив некоторые величины):
I – вал электродвигателя
II – входной вал редуктора
II – выходной вал редуктора
3.4 Определение частот вращения валов и барабана привода
3.5 Определение угловых скоростей валов привода
3.6 Определение мощностей на валах привода
3.7 Определение вращающих моментов на валах привода
Таблица 2 – Результаты кинематического расчёта привода
Расчет зубчатого венца
Зубчатый венец укрепленный на барабане служит для приведения его во вращение.
Передача вращающего момента от мотора через редуктор к барабану осуществляется цилиндрической зубчатой парой шестерен. Вращение передается от малой шестерни сидящей на выходном валу редуктора к венцовой шестерне смонтированной на барабане.
Шестерня сидящая на валу редуктора вместе с мотором образует приводную станцию.
Расчёт венца ведем аналогично расчету открытой зубчатой цилиндрической передачи для этого воспользуюсь Методическими указаниями по расчету закрытых и открытых цилиндрических эвольвентных передач
1 Исходные данные для расчета венца
Мощность на валу шестерниPIII Вт – 17945.
Мощность на валу колеса PIV Вт – 17907.
Вращающий момент на шестерне ТIII Н×м – 10550.
Вращающий момент на колесе ТIV Н×м – 51223.
Частота вращения шестерни nIII обмин – 1625.
Частота вращения колеса (барабана) nIV обмин – 318.
Передаточное число передачи UЗЦ = 5.
Время работы передачи: Lh ч = 40000.
Электродвигатель имеет следующие параметры:
- мощность номинальная: Рэд.ном. = 18500 Вт
- мощность расчетная: Рэд.тр.. = 17525 Вт
- отнощение пускового момента к номинальному:
Далее индексом “3” – шестерня выходного вала редуктора индексом “4” – зубчатое колесо (венец).
Выбор материалов и определение допускаемых напряжений
2 Число циклов перемены напряжения шестерни и колеса
3 Эквивалентное число циклов перемены напряжений для шестерни и колеса
где – коэффициент приведения 8таблица 5.
4 Материал зубчатых колёс
- для шестерни: сталь 20ХН2М ГОСТ 4543-71: термическая обработка – цементация с автоматическим регулированием процесса твердость НВ3=550÷600 предел прочности В3 = 1000 МПа предел текучести Т3 = 800 МПа 8 c. 7 таблица 1;
- для колеса: сталь 20ХН2М ГОСТ 4543-71: термическая обработка – цементация с автоматическим регулированием процесса твердость НВ3=550÷600 предел прочности В3 = 1000 МПа предел текучести Т3 = 800 МПа 8 c. 7 таблица 1;
5 Число циклов перемены напряжений соответствующее длительному пределу изгибной выносливости
6 Допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость
6.1 Допускаемые напряжения для шестерни
где - предел изгибной выносливости МПа 8 таблица 4;
= 155 – коэффициент запаса прочности при расчете на
изгибную прочность 8 с.11;
–коэффициент долговечности зависит от ресурса передачи:
= 1- коэффициент учитывающий влияние шероховатости
переходной поверхности между зубьями при зубофрезеровании;
=1 – коэффициент учитывающий влияние двустороннего
приложении нагрузки (реверса) 8 с.12;
6.2 Допускаемые напряжения для колеса
= 1- коэффициент долговечности.
7 Предельные допустимые значения для расчета изгибной выносливость шестерни и колеса
8 Определение основных параметров передачи
Числа зубьев колёс и передаточное число
8.1Число зубьев шестерни:
8.2 Число зубьев колеса
8.2Фактическое передаточное число
9 Сравнительная оценка прочности зубьев на изгиб
Менее прочным является зуб шестерни.
10 Предварительное значение модуля
где - коэффициент ширины венца шестерни относительно делительного диаметра так как расположение шестерни относительно опор консольно тогда: 8 с. 28;
- коэффициент концентрации нагрузки так как расположение колеса относительно опор несимметрично тогда: 8с.29 таблица15;
- коэффициент учитывающий форму зуба: для ; для 8с. 29 таблица 16.
- коэффициент учитывающий уменьшение толщины зуба в его опасном сечении в последствии износа = 125 8с. 29 таблица 17.
По ГОСТ 9563-60 примем = 11мм.
11 Рабочая ширина венца
По ГОСТ 6636-69 принимаю b3 = 265мм b4 = 270мм.
12 Проверочный расчет передачи по напряжениям изгиба
Расчет производится по параметрам того звена для которого отношение наименьшее. Так как наименьшим значением является данное отношение для колеса тогда:
Отклонение от допустимого напряжения изгиба:
13 Основные геометрические размеры передачи
Диаметры делительных окружностей
Диаметры окружностей вершин зубьев
Диаметры окружностей впадин зубьев
Межосевое расстояние
Список использованных источников
Плановский А.Н. Рамм В.М. Каган С.З. Процессы и аппараты химический технологии. учеб. для техникумов М.: 1962.
Основные процессы и аппараты химической технологии: Г. С. Борисов В. П. Брыков Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского 2е изд. перераб. и дополн. М.: Химия 1991.-446 с.
Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии:в 2 кн.:учеб. для вузов-М.:Химия2002.
Расчёты машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки: Учеб. пособие И. И. Поникаров С. И. Поникаров С. А. Рачковский — М.: Альфа-М 2008.— 720 с: ил.
Криворот А.С.Конструкция и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности:учеб. пособие для техникумовА.С. Криворот.-М.:Машиностроение1976.-376 с.:ил.-Библиогр.: с. 373-374.
Павлов К.Ф. Романков П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической техносогии. М. Химия 1964. 634с.
Поникаров И.И. Машины и аппараты химических производств и нефтегазопереработки: Учебник. – Изд. 2-е перераб. и доп. – М.: Альфа-М 2006. – 608с.

Привод.cdw

Общее передаточное число привода - 60;
асинхронный АИР160М8 У2 380 В
IM1081 ТУ16-526.621-85;
Редуктор 1ЦЗУ - 355М - 31
ГОУ ОГУ 240801.65 41 09 12 01 00 00