Электрическая печь сопротивления СШО-10.8.12/5

Общий вид.cdw

Записка.doc

МГТУ им. Н.Э.Баумана
Кафедра Материаловедение
Расчетно-пояснительная записка
К курсовому проекту на тему:
Спроектировать электрическую печь сопротивления СШО-8.82
Краткое техническое описание печи СШО-8.82.
Определение теплотехнических характеристик и тепловой массивности садки.
1.Теплотехнические характеристики.
2.Тепловая массивность садки.
Расчет продолжительности нагрева.
Определение основных размеров печи.
Тепловой баланс электрической печи.
Расчет нагревателей.
Определение ориентировочной себестоимости печи.
Список использованной литературы.
Тема курсового проекта - спроектировать электрическую печь сопротивления
СШО-8.82. В техническом задании предлагается спроектировать печь для
отпуска деталей из стали ШХ15 с коэффициентом заполнения садки К=0.65.
СШО-8.82 - печь сопротивления шахтная с окислительной атмосферой.
Диаметр садки (8дм=0.8 м=800мм
Высота садки 8дм=0.8м=800мм
Максимальная температура нагрева печи t=200°C
Назначение: шарики диаметром до 150 мм ролики диаметром до 23 мм кольца
подшипников с толщиной стенки до 14 мм втулки плунжеров плунжеры
нагнетательные клапаны корпуса распылителей ролики толкателей и другие
детали от которых требуется высокая твердость износостойкость и
контактная прочность.
Температура критических точек
Критическая точка°С
Технологические свойства
Температура ковки: начала 1150 конца 800. Заготовки сечением до 250 мм
охлаждаются на воздухе 251-350 мм – в яме.
Свариваемость: способ сварки: КТС.
Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при НВ=202 и (B = 740
МПа K тв.спл. = 0.90 K б.ст. = 0.36 [1].
Склонность к отпускной способности: склонна
Флокеночувствительность: чувствительна
Шлифуемость: хорошая
Физические свойства стали ШХ15 как: модуль нормальной упругости модуль
упругости при сдвиге кручением плотность коэффициент теплопроводности
удельное электросопротивление коэффициент линейного расширения и удельная
теплоемкость даны в приложении.
1. Теплотехнические характеристики
Данные по теплотехническим характеристикам стали ШХ15 представленные в
приложении взяты из [1].
Средняя температура нагрева садки
Значения плотности ( коэффициента теплопроводности λ и удельной
теплоемкости c стали и садки при средней температуре
Обозначение Для стали 15Х для садки
c Дж(кг(0С) 674 674
2. Тепловая массивность садки
Расчет ведем по критерию Био [pic]
S=0.5(d=0.5(8=0.4 м [pic]
Значение суммарного коэффициента теплоотдачи [pic] берем из [2]. При
средней температуре [pic] он будет равен
Таким образом критерий Био равен [pic]
Садка является теплотехнически тонким телом. В связи с тем что
термообработка проводится с плавным медленным охлаждением после нагрева
(нет опасности коробления) – низкотемпературный отпуск следовательно
данное тело можно считать теплотехнически тонким (в данных условиях).
Расчет продолжительности нагрева
При нагреве тонких изделий в печах периодического действия период нагрева
можно разбить на два этапа:
(1 - период нагрева при постоянном тепловом потоке(постоянной мощности) и
(2 - период нагрева при постоянной температуре нагрева печи.
Величина удельного теплового потока подчиняется закону Ньютона-Рихмана:
q = (((tп – tс ) где
tп=09((200(+273К)=4257К – температура печи
tс=05( tп=05(473=2365К – температура садки
q=22(4257-2365)=41624Втм2
Gc=Vc((c=((R2(h((c=3.14(0.42 (0.85(060=2034кг – вес садки
Fc=2((R2+2((R(h=2(3.14(0.42+3.14(2(0.4(0.8(3м2 – площадь садки
To=20(+273K=293K – начальная температура
Tc’=Tп – q(=473-4162422=284К – температура садки в момент окончания (1
В моем случае (1 очень мало мы ней пренебрегаем и считаем что
(ц=(н+(выд+(охл+(всп
т.к. в печи производят отпуск то (охл=0
цикла= 1268+2+032=15ч
Производительность печи g=Gcцикла=203415=1356 кгч
Исходя из анализа чертежей аналогичных шахтных печей принимаем: диаметр
Тепловой баланс электрической печи
Qрасх=Qпол+Qвспом+Qкл+Qакк+ Qотв+Qнеучт
) Расчет теплового потока через под печи.
Под печи выполняем однослойным из строительного (красного) кирпича.
Dнар=12+2(=12+2(0115=143 м
Fвн=(((Dвн)24=(((1.2)24=11304м2 Fвн=11304м2
Fнар=(((Dнар)24=(((143)24=16052м2 Fнар=16052м2
(= 1163(07+04(10-3(tср) Втм(К
Выбираем температуры
На внутренней поверхности футеровки t1=1900C
На внешней поверхности футеровки t2=500C
(=1163(07+04(10-3(120)=08699 Втм(К
t(1=200-95339(0.0402=16167 0C
t(2=200-95339((0.0402+0.0967)=6948 0C
t"2=20+95339(0.0519=6948 0C
t"1=20+95339((00967+00519)=16167 0C
Исходя из проверки выбираем новые температуры (чтобы уменьшить t2 –
Dнар=12+2(=12+2(0180=156 м
Fнар=(((Dнар)24=(((156)24=19104м2 Fнар=19104м2
На внутренней поверхности футеровки t1=1670C
На внешней поверхности футеровки t2=560C
(=1163(07+04(10-3(1115)=08193 Втм(К
t(1=200-78844(0.0402=168305 0C
t(2=200-78844((0.0402+0.1445)=5438 0C
t"2=20+78844(0.0436=5438 0C
t"1=20+78844((0.0436+0.1445)=168305 0C
(t1=13050C (t2=1.620C
[pic] при t1=1670C и t2=560C
) Расчет теплового потока через боковую поверхность печи.
Для боковой поверхности берем 1 слой – красный кирпич (=0.180 м
Fвн=((Dвн(hвн =((1.2 (1.2=4.5216м2 Fвн=4.5216м2
Fнар= (( D1((h+2(()=
=(((1.2+2(0.18)(1.2+2(0.18)=7.6415 м2 Fнар=7.6415м2
(=1163(07+04(10-3(111.5)=08193 Втм(К [pic]
t(1=200-315236(00101=16816 0C
t(2=200-315236((00101+00361)=54360C
t"2=20+315236(00109=5436 0C
t"1=20+315236((00109+00361)=16816 0C
Окончательно принимаем
) Расчет теплового потока через свод печи.
Свод печи выполняем однослойным из красного кирпича.
F1= Fотв= (((Dотв) 24=(((09)24=063585м2 F1=0.63585м2
F2=(((Dнар)24- Fотв =19104-063585=127455м2 Fнар=127455м2
Fср=[pic]м2 т.к.[pic]
(=1163(07+04(10-3(111.5)=08193 Втм(К
t(1=200-47256(00715=166210C
t(2=200-47256((00715+0244)=5091 0C
t"2=20+47256(00654=5091 0C
t"1=20+47256((00654+0244)=16621 0C
) Расчет теплового потока через крышку.
Для крышки выбираем 2 слоя
красный кирпич (1=0065 м
минеральная вата (2=003 м
(1=1163(07+04(10-3( t1ср) Втм(К
(2=1163(0041+000012( t2ср) Втм(К
Fвн=F1=(((Dотв)24=(((09)24=063585 м2 F1=063585м2
Fнар=F2=(((D)24=(((12)24=11304 м2 F2=11304м2
На внутренней поверхности крышки t1=1820C
На границе первого и второго слоев t2=1500C
На внешней поверхности крышки t3=400C
(1=1163(07+04(10-3( 166)=08218 Втм(К
(2=1163(0041+000012( 95)=00609 Втм(К
t(1=200-25517(00715=18176 0C
t(2=200-25517((00715+01244)=15001 0C
t(3=200-25517((00715+01244+04358)=3881 0C
t"3=20+25517(00737=3881 0C
t"2=20+25517((00737+04358)=15001 0C
t"1=20+25517((00737+04358+01244)=18176 0C
[pic] при t1=1820C t2=1500C и t3=400C
Qпол=g(c((Tk-Tн)3600=1356(674((200-20)3600=4570Вт
[pic] - излучением пренебрегаем
Qотв= Qконв=395638 Вт
закр= ц-всп =15-032=1468 ч
Qтары=(10 15%)*Qпол=12%(4570)=5484 Вт
Qнеучт=10% (Qкл+ Qдв. период+ Qакк.) = =10%((466853+8903+33728)= 1392 Вт
Qрасх=Qпол+Qвспом+Qкл+Qакк+ Qотв+Qнеучт=
=4570+5484+466853+33728+8903+1392=2041921 Вт
Qприх=1016(Qрасх =1016(2041921=2074592 Вт
Pуст =k1(Qпол+Qвспом)+k2(Qрасх-Qпол-Qвспом)=13(4570+5484)+
+12(2041921-4570-5484)=665392+18360972=25014892 Вт
Принимаем Pуст =25 кВт
Удельный расход теплоэнергии A=Pустg=251356=0184 кВт·чкг
Время разогрева печи: [pic]
Нагреватели размещаем на боковой поверхности печи.
Установленная мощность зоны Руст=25 кВт
Температура нагрева изделия в печи tпт=2000С
Срок службы нагревателей не менее 10000 ч
Выбираем конструкцию электронагревателей - проволочный зигзаг с
относительным витковым расстоянием ld=275
Температура нагревателя tн=3000С
Wид=18 Втсм2 и соответствующая tн=9500С
Выбираем материал Х15Н60 и d=3 мм
Выбираем допустимую удельную поверхностную мощность из графика (рис.П7-10.
Допустимая удельная повехностая мощность нагревателей электрокалориферов и
циркуляционных печей при tвозд=2000С (t=3000С tнагр=5000С Wид=08; 055
Wид= Wизл+ Wконв=08+13=21 Втсм2
Берем 3 нагревателя мощностью P1= 9 кВт
Удельное сопротивление сплава Х15Н60 при температуре 3000С
1. Расчет 1-го нагревателя.
Напряжение в сети 220 В.
Длина одного нагревателя
Рассчитываем сопротивление нагревателя
Площадь электронагревателя
Fнагр1 = L1(((d1 =4244(314(34(10-3=04531 м2
Проверка: [pic] [pic] нагреватель проходит по удельной поверхностной
Проверка по размещению:
Lкр=2(((R=2(314(122=3768 м – длина которую мы не должны превышать
t ( 55(d1 =55(34=187 мм – шаг зигзага
Н=150(400 мм – высота зигзага
t1 = 97(d1=97(34=3298мм
Lш=2(Н–t2)+((t2=2(1406-32982)+314(32982=2498+5178= =30004 мм
n1=lLш=4240030004=11013
L1= n1( t1=11013(3298=3632м
Выводы: Lвыв=(+70(100мм=180+70=260мм
Dвыв=59мм (т.к. Dвыв2=3 d2)
2. Расчет 2-го нагревателя.
Fнагр2 = L2(((d2 =4493(314(34(10-3=04797 м2
t2 = 71(d2=71(34=2114 мм
Lш=2(Н–t2)+((t2=2(1431-24142)+314(24142=26206+3789 =29995 мм
n2=lLш=4493029995=14979
L2= n2( t2=14979(2414=3616 м
3. Расчет 3-го нагревателя.
Fнагр3 = L3(((d3 =5092(314(34(10-3=05436 м2
t3 = 63(d3=63(34=2142 мм
Lш=2(Н–t2)+((t2=2(1438-21422)+314(21422=26618+3363 =29981 мм
n3=lLш=5092029981=16984
L3= n3( t3=16984(2142=3638 м
Расчет механизма подъема крышки
Определяем массу крышки:
mкрышки=mм.в.+mкир+mкожух
mкир=ρкир(Fкир(кир=1600 (2063585(0065 =6612 кг
mм.в =ρм.в(Fм.в(м.в=1900(11304(003=64433 кг
Vкожух=(((12022)2(0002+(((08982)2(0002+((0002(003(12022)=
mкож =ρкож(Vкож=000368(78=0028704 т= 28704 кг
mкрышки=mм.в.+mкир+mкожух=64433+6612+28704=99749 кг(100кг
Вес крышки P=mкрышки·g=100·9.8=980 H
Скорость подъема v=2 ммин
Высота подъема H=200 мм= 02 м
Выбираем полиспаст с кратностью а=2 числом ветвей m=1 числом отклоняющих
Выбираем двигатель 4АС71В8У3
с мощностью Pдв=03 кВт и частотой n=750 мин-1
Наибольшая сила натяжения в канате
Разрушающая нагрузка должна удовлетворять условию
Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6Х19 (1+6+66) +1 о.с.
по ГОСТ 2688-80 для которого dк=6.9 мм Sпр=18.05 мм2 Fразр=26 кН
Диаметр барабана по дну канавки
Крутящий момент на барабане
Частота вращения барабана
Необходимое передаточное отношение привода
Фактическая скорость подъема
Шаг нарезки барабана p=1.2*dк=8 мм
Длина барабана 8· (2+6)=64 мм
Наибольший момент на тихоходном валу
Эквивалентный момент на выходном валу
Выбираем редуктор Ч-63 iР=63 THlim=120 Н(м
Выбираем упругую муфту с пальцами
Т=63 Н(м d=22мм по ГОСT 21424-75
Расчет ориентировочной стоимости печи
Для определения ориентировочной себестоимости печи будет достаточно найти
стоимость материалов для изготовления печи стоимость работ основных
рабочих а также определить размер цеховых и заводских расходов
Таблица 1. Стоимость основных материалов
№ Наименование Количество Оптовая цена Сумма
Красный кирпич 2888т 4рубшт 2888
Минеральная вата 0757т 16000рубм3 12112
Х15Н60 0000495т 12000рубт 104
Металлоизделия 25 8500рубт 21250
Термопара 1 150 рубшт 150
Суммарная стоимость материалов печи 364104
Таблица 2. Зарплата основных рабочих
№ профессия Объем работыразряд Расценки норма зарплата
Слесарь 200 ч 4 1870 2338
Сварщик 80 ч 5 2040 1020
Огнеупорщик 82 м3 4 1870 12 м3ч 80
электрик 3 ч 3 2700 51
Суммарная зарплата рабочих 3489
Таблица 3. Заводская себестоимость
№ затрата Сумма руб
Зарплата рабочих 3489
Цеховые расходы 111648
Заводские расходы 27912
Заводская себестоимость печи 5385514
Заводская себестоимость печи З.с.=5385514 руб
Плановая себестоимость печи П.с.=
=З.с.+003*З.с.=5385514+003*5385514=55470802руб
Плановая цена П.ц.=103*П.с.=57135 руб
Таблица технико-экономических показателей
№ Наименование Единица Величина
Назначение печи термическая печь для
Габаритные размеры: Длина
Размеры рабочего пространства:
Стоимость руб 57135
Максимальная °С 200
Температура выдачи металла °С 180
Время разогрева печи час 358
Время нагрева и выдержки деталей час 15
Производительность печи кгчас 1356
Установленная мощность кВт 25
Число регулируемых зон 3
Напряжение на клеммах В 220
Удельный расход энергии кВт часкг 0184
Мощность холостого хода кВт 1836
Список использованной литературы
В.Г.Сорокина М.: Машиностроение 1989 г.)
Ксенофонтов А.Г. Нагрев металла. Методические указания к лабораторным
работам по курсу «Расчет и конструирование нагревательных устройств»
под редакцией Д.А. Прокошкина М.: МГТУ 1985.
Рустем С.Л. Оборудование и проектирование термических цехов. М.
Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи.
Приложение 1. Физические свойства стали ШХ15 [1].
Температура испытания 0С 20 100 200 300 400 500 600 700
0 900 Модуль нормальной упругости
(Е Гпа) 215 212 194 191 179 170 162 142 132
Модуль упругости при сдвиге
кручением (G Гпа) 83 82 76 74 71 67 63 55 50
Плотность (r кгм3) 7812 7790 7750 7720 7680 7640
теплопроводности (Вт(м ·0С)) 40 37 32 Температура
испытания 0С 20- 100 20- 200 20- 300 20- 400 20- 500 20- 600
- 700 20- 800 20- 900 20- 1000 Коэффициент линейного
расширения (a 10-60С) 119 151 155 156 157
Удельная теплоемкость
(С Дж(кг · 0С)) 511 787 706 729

СШО.doc

МГТУ им. Н.Э.Баумана
Кафедра Материаловедение
Расчетно-пояснительная записка
К курсовому проекту на тему:
Спроектировать электрическую печь сопротивления СШО-10.8.125
Техническое задание.
Краткое описание печи СШО-10.8.125.
Определение теплотехнических характеристик и тепловой массивности садки.
Расчет времени нагрева садки.
Определение продолжительности цикла работы печи
Определение основных размеров печи.
Расчет теплового баланса.
2 Расчет теплового баланса и определение мощности печи
Расчет нагревателей.
1 Определение массы крышки
2 Определение усилия подъема
3 Выбор электродвигателя
5 Расчет цепной передачи
6 Определение фактической скорости перемещения крышки
Расчет ориентировочной себестоимости печи.
Список использованной литературы.
Краткое описание печи
Спроектированная печь СШО – 10.8.125 имеет габаритные размеры
60х1560х2595мм и размеры внутреннего пространства 1400х1200х1500мм.
Загрузка и выгрузка садки происходит в вертикальном положении через
отверстие(1100х900мм) в своде закрываемое крышкой. Крышка поднимается при
помощи механизма подъема включающего в себя электродвигатель муфту
червячный редуктор и цепную передачу. Он находится на катающейся по рельсам
В качестве теплоизолирующего материала для этой печи применён перлиталь
(плита размером 1000х1000х180мм). Перлиталь облицован стальным кожухом
В печи имеется 6 нагревателей из сплава Х15Н60. Они расположены на
боковых поверхностях по два нагревателя на больших стенках и по одному –
на меньших. Нагреватели навешиваются на жароупорные гвозди.
Поскольку печь шахтная используют песочные затворы для лучшей
Определение теплотехнических характеристик и тепловой массивности садки
Сталь 55ХГР имеет следующие характеристики:
-коэффициент теплопроводности( (ме
-коэффициент теплоемкости( сме
-плотность( ρме (2(.
Выписываем из справочника
Характеристики садки определяем при средней температуре нагрева tср.
[pic]°С где tн и tк- начальная и конечная температуры нагрева садки.
Пересчитываем для нашей садки с учетом коэффициента заполнения
λс= кλме=055(374=2057 ВтмºC;
ρс= кρме=065(7732=42526 кгм3;
Тогда коэффициент температуропроводности:
Определяем критерий Био:
[pic] где [pic]- коэффициент теплоотдачи который был получен
экспериментально в ходе лабораторной работы s- расстояние от самой горячей
до самой холодной точки тогда:
Садка является теплотехнически тонким телом так как нагрев идет для
сравнительно невысокой температуры 5000С и термообработка(отпуск)
проводится с плавным медленным охлаждением после нагрева.
Расчет времени нагрева садки
Тепловой поток: [pic] где Тп- температура печи Тс- температура
садки. На данном этапе нагрева
[pic] [pic] тогда: [pic]
[pic]- температура до которой нагревается садка за период [pic](период
нагрева при постоянной мощности).
[pic] где[pic]- тепловоспринимающая поверхность садки [pic]-
температура садки при загрузке G-масса изделия.
Находим [pic]- период нагрева при постоянной температуре печи:
Здесь сс – взято при средней температуре интервала [pic] - [pic] (3400С).
Время нагрева садки: [pic]
[pic] ([pic] т.к. охлаждение изделия производится на воздухе).
Производительность:[pic]
Определение основных размеров печи
Основные размеры определяются с учётом предыдущих конструкций печей данного
типа. Из анализа промышленной печи СШО-10.8.125 установлены следующие
размеры внутреннего пространства:
Расчет теплового баланса
) Расчет теплового потока через под печи.
Под печи выполняем однослойным из перлиталя.
Fвн=a(b=14(12=168 м2
Fнар=(a+2()((b+2()=(14+2(0115) ((12+2(0115)=23309м2 [pic] т.к.[pic]
(= 0045+0714(10-3(tср Втм(К
Выбираем температуры
На внутренней поверхности футеровки t1=4900C
На внешней поверхности футеровки t2=500C
(=0045+0714(10-3(270=02377 Втм(К
t(1= tвн-R1(Qкл =500-00253(1588089=45982 0C
t(2=tвн-(R1+R2) (Qкл =500- (00253+02412)(1588089=7677 0C
t"2= tн+R3(Qкл =20+003575(1588089=7677 0C
t"1= tн+(R3+R2)(Qкл =20+(003575+02412)(1588089=45982 0C
Исходя из проверки выбираем новые температуры (чтобы уменьшить t2 –
Fнар=(a+2()((b+2()=(14+2(018) ((12+2(018)=27456 м2
На внутренней поверхности футеровки t1=4670C
На внешней поверхности футеровки t2=570C
(=0045+0714(10-3(262=0232 Втм(К
t(1= tвн-R1(Qкл =500-00253(1181538=4701 0C
t(2=tвн-(R1+R2) (Qкл =500- (00253+03506)(1181538=55859 0C
t"2= tн+R3(Qкл =20+003035(1181538=55859 0C
t"1= tн+(R3+R2)(Qкл =20+(003035+03506)(1181538 =47010C
[pic] при t1=467 0C и t2=57 0C
) Расчет теплового потока через боковые поверхности печи.
Для одной боковой поверхности берем 1 слой – перлиталь (=018 м
Fнар=(a+2()((с+2()=(14+2(018) ((15+2(018)=32736 м2
На внутренней поверхности футеровки t1=467 0C
На внешней поверхности футеровки t2=57 0C
(= 0045+0714(10-3(262=0232 Втм(К
t(1= tвн-R1(Qкл =500-00202(1435836=47099 0C
t(2=tвн-(R1+R2) (Qкл =500- (00202+02887)(1435836=5647 0C
t"2= tн+R3(Qкл =20+00254(1435836=5647 0C
t"1= tн+(R3+R2)(Qкл =20+(00254+02887)(1435836 =470990C
Окончательно принимаем
Для другой боковой поверхности берем 1 слой – перлиталь (=018 м
Fнар=(b+2()((c+2()=(12+2(018) ((15+2(018)=29016 м2
t(1= tвн-R1(Qкл =500-00236(1255558=47036 0C
t(2=tвн-(R1+R2) (Qкл =500- (00236+033)(1255558=5603 0C
t"2= tн+R3(Qкл =20+00287(1255558=5603 0C
t"1= tн+(R3+R2)(Qкл =20+(00287+033)(1255558 =470360C
) Расчет теплового потока через свод печи.
Свод печи выполняем однослойным из перлиталя.
F1= Fотв= 11(09=099 м2
F2= Fнар-Fотв =27456-099=17556 м2
На внешней поверхности футеровки t2=53 0C
(= 0045+0714(10-3(260=02306 Втм(К
t(1= tвн-R1(Qкл =500-00429(7286=46874 0C
t(2=tвн-(R1+R2) (Qкл =500- (00429+05685)(7286=5453 0C
t"2= tн+R3(Qкл =20+00474(7286=5453 0C
t"1= tн+(R3+R2)(Qкл =20+(00474+05685)(7286 =46874 0C
[pic] при t1=467 0C и t2=53 0C
) Расчет теплового потока через крышку.
Для крышки выбираем 2 слоя
минеральная вата (2=006 м
(1= 0045+0714(10-3(t1ср Втм(К
(2=005+0151(10-3(t2ср Втм(К
F1=(a+2(1)((b+2(1)=(11+2(0065) ((09+2(0065)=12669 м2
F2=[a+2((1+(2)]([b+2((1+(2)]=
=[11+2(0065+006)]([09+2(0065+006)]=15525 м2
На внутренней поверхности крышки t1=4700C
На границе первого и второго слоев t2=3700C
На внешней поверхности крышки t3=550C
(1= 0045+0714(10-3(420=03448 Втм(К
(2=005+0151(10-3(2125=0082 Втм(К
t(1= tвн-R1(Qкл =500-00429(6134=47368 0C
t(2=tвн-(R1+R2) (Qкл =500- (00429+0167)(6134 =37124 0C
t(3=tвн-(R1+R2 + R3) (Qкл =
=500- (00429+0167+0519)(6134=5289 0C
t"3= tн+R4(Qкл =20+00536(6134=5287 0C
t"2= tн+(R4+R3)(Qкл =20+(00536+0519)(6134 =37123 0C
t"1= tн+(R4+R3+ R2)(Qкл=20+(00536+0519+0167)(6134=47367 0C
[pic] при t1=4700C t2=3700C и t3=550C
Уравнение теплового баланса для электрических печей имеет следующий вид:
[pic] (дополнительно учитываются потери в электрических проводах которые
можно принять в 16% от общего расходуемого тепла).
Общий расход тепла определяется следующими статьями:
) Расход тепла на нагрев металла (садки):
Qпол=g(c(t3600=396(508((500-20)3600=268224 Вт где t- разница между
температурой металла при его загрузке и температурой до которой металл
) Расход тепла на нагрев приспособлений:
)Тепло аккумулированное в пространстве печи.
Эта статья имеет большое значение для периодически действующих печей.
Период работы данной печи [pic].
) Потери тепла сквозь периодически открывающиеся отверстия.
где[pic]-степень черноты излучающего тела F-площадь отверстия (двери)
[pic]- коэффициент диафрагмирования [pic]- абсолютная температура
излучающего тела [pic]- абсолютная температура воздуха вокруг печи.
закр= ц-всп =11-025=1075 ч
Коэффициент полезного действия печи:
Установленная мощность печи:
Удельный расход энергии [pic]
Уравнение теплового баланса для печи имеет следующий вид
Время разогрева печи: [pic]
Нагреватели размещаем на боковой поверхности печи.
Установленная мощность печи: [pic].
Температура нагрева изделия в печи [pic].
Срок службы нагревателей не менее 10000 ч
Выбираем конструкцию электронагревателей - проволочный зигзаг с
относительным витковым расстоянием [pic]
Площадь поверхности печи занятая нагревателями [pic].
Площадь поверхности садки воспринимающая излучение [pic].
В зависимости от рабочей температуры в печи по графику 4 [1]
определяется допустимая температура нагревателя ([pic]) по которой
находится идеальная поверхностная плотность энергии при излучении [pic].
Допустимая удельная поверхностная мощность определяется по формуле
Для проволочных зигзагообразных нагревателей коэффициент эффективности
излучения обычно принимается [pic].
Коэффициент шага нагревателя по графику 7 [1] [pic] для [pic].
Коэффициент учитывающий влияние размеров садки в зависимости от [pic]
найден по графику 10 [1]: [pic].
Приведенный коэффициент излучения
По графику на рис. 9 [1] для [pic] [pic].
Выбираем допустимую удельную поверхностную мощность при конвекции из
Выбираем материал нагревателя Х15Н60 и d=3 мм
Берем 6 нагревателей: по 2 нагревателя на больших стенках и по одному – на
Мощность одного нагревателя [pic]
Удельное сопротивление сплава Х15Н60 при температуре 6500С
Напряжение в сети 380 В.
Рассчитываем сопротивление нагревателя
Длина одного нагревателя
Площадь электронагревателя
Проверка: [pic] [pic] нагреватель проходит по удельной поверхностной
Проверка по размещению нагревателя на большей стенке.
Ее длина составляет 1400 мм и мы не должны ее превышать.
Н=150(400 мм – высота зигзага
Сворачиваем нагреватель в 2 слоя [pic] [pic]
Выводы: Lвыв=(+70(100мм=180+70=270мм
Проверка по размещению нагревателя на меньшей стенке.
Ее длина составляет 1200 мм и мы не должны ее превышать.
Сворачиваем нагреватель в 4 слоя [pic] [pic]
Расчет механизма подъема крышки
Механизм подъема состоит из электродвигателя червячного редуктора
муфты и цепной передачи.
слоя минеральной ваты
[pic] где [pic] - коэффициент запаса.
Диаметр ведомой звездочки не менее
[pic] где [pic] - ход крышки.
[pic] где [pic] - скорость передвижения крышки.
[pic] где [pic] - КПД опор [pic] - КПД цепной передачи [pic] - КПД
червячного редуктора [pic] - КПД муфты .
Требуемая мощность электродвигателя
Частота вращения ведомой звездочки
Требуемая частота вращения вала электродвигателя
По атласу выбран двигатель 4АС80В8У3 с номинальной мощностью [pic] и
частотой вращения [pic].
Общее передаточное число привода
Передаточное отношение цепной передачи
[pic] где [pic] - передаточное число редуктора.
Частота вращения тихоходного вала редуктора
Вращающий момент на ведомой звездочке
Момент на тихоходном валу редуктора
По атласу выбран редуктор Ч-63 с номинальным вращающим моментом на
тихоходном валу [pic] и передаточным отношением [pic].
Выбор предварительного значения шага цепи
Ближайшее значение шага и соответствующей ему площади проекции шарнира
выбраны по таблице : [pic]
Определение числа зубьев ведомой звездочки
Определение числа зубьев ведущей звездочки
Делительный диаметр малой звездочки
Делительный диаметр ведомой звездочки
Диаметр окружности выступов ведущей звездочки
Диаметр окружности выступов ведомой звездочки
Минимальное межосевое расстояние так как [pic] можно определить по
Примем предварительно [pic].
Фактическое передаточное отношение цепной передачи
Фактическая скорость перемещения крышки
Погрешность скорости
Условие выполняется.
В соответствии с условиями работы привода выбираем муфту упругую
втулочно-пальцевую (МУВП).
Принимаем муфту со следующими характеристиками:
номинальный момент [pic]
диаметр окружности расположения пальцев D0=63 мм
диаметр пальца dп=10 мм
длина упругого элемента lвт=15 мм
допускаемое смещение валов: радиальное Δ=02 мм угловое γ=1.5°
Расчет ориентировочной стоимости печи
Для определения ориентировочной себестоимости печи будет достаточно найти
стоимость материалов для изготовления печи стоимость работ основных
рабочих а также определить размер цеховых и заводских расходов
Таблица 1. Стоимость основных материалов
№ Наименование Количество Оптовая цена Сумма
Перлиталь 758 кг 63 рубм3 1194
Минеральная вата 15 кг 63 рубм3 063
Х15Н60 39 кг 3 рубкг 117
Металлоизделия 1500 кг 11 рубкг 1650
Термопара 1 25рубшт 25
Суммарная стоимость материалов печи 1782
Таблица 2. Зарплата основных рабочих
№ Профессия Объем Разряд Расценки Зарплата
Слесарь 500 4 47 23500
Сварщик 150 4 47 7050
Огнеупорщик 16 4 47 752
Электрик 7 3 42 294
Суммарная зарплата рабочих 31596
Таблица 3. Заводская себестоимость
№ Затраты Сумма руб
Зарплата рабочих 31596
Цеховые расходы 101107
Заводские расходы 25277
Заводская себестоимость печи 159762
Заводская себестоимость печи З.с.= 159762 руб
Плановая себестоимость печи П.с.=103( З.с.= 164555 руб
Плановая цена П.ц.=103( П.с.= 169492 руб
Таблица технико-экономических показателей
№ Наименование Единица Величина
Назначение печи термическая печь для
Габаритные размеры: Длина
Размеры рабочего пространства:
Стоимость печи руб 164555
Максимальная °С 500
Температура выдачи металла °С 480
Время разогрева печи час 136
Время нагрева и выдержки деталей час 1075
Производительность печи кгчас 371
Установленная мощность кВт 75
Число регулируемых зон 1
Напряжение на клеммах В 380
Удельный расход энергии кВт часкг 02
Мощность холостого хода кВт 37145
Список использованной литературы
Б.Н.Арзамасов “Методика расчета печей” Рассмотрена и одобрена
кафедрой АМ-9 23II-72.г Методической комиссией факультета АМ 28II-72г. и
Учебно-методическим правлением. М. МГТУ 1973г. 81 с.
Марочник сталей и сплавов. Под ред. В.Г.Сорокина М.:
Машиностроение 1989 г.
Рустем С.Л. Оборудование и проектирование термических цехов. М.
Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи.

ТЭП.cdw

Размеры рабочего пространства:
Время нагрева и выдержки
Термическая печь для отпуска
Температура выдачи металла
Время разогрева печи
Производительность печи
Число регулируемых зон
Напряжение на клеммах
Удельный расход энергии
Мощность холостого хода
Таблица технико-экономических показателей