Техническое задание на строительство термического участка и механизм подъема дверцы печи

идеал.dwg

- шамот-ультралегковес
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Кафедра Материаловедение
Технические характеристики
Диаметр приводной звездочки
Частота вращения звездочки
Передаточное число привода
Передаточное число цепной передачи
Межосевое расстояние
ПР-8-46 ГОСТ13568-97
Ввод термопары ( 1 : 1 )
Механизм подъема дверцы
Нагреватель КНС-25540
СН0 - 1200. 00. 00 ВО
МГТУ им.Н.Э.БауманаnКаф. МатериаловедениеnГруппа МТ8-82
Пояснительная записка
СНО - 1200. 00. 00 ПЗ
АИР 63В12 ТУ 16-525.564-84
СНЗ - 600. 80. 00 СБ
СНЗ - 600. 81. 00 СБ
СНЗ - 600. 82. 00 СБ
СНЗ - 600. 83. 00 СБ
СНЗ - 600. 84. 00 СБ
СНЗ - 600. 85. 00 СБ
СНЗ - 600. 80. 11 СБ
СНЗ - 600. 80. 12 СБ
СНЗ - 600. 80. 13 СБ
карборундовый КНС-25540
- муллитокремнеземная вата
Условные обозначения
Габаритные размеры печи
Размеры рабочего пространства
рабочей темепературы
Время разогрева печи
Максимальная рабочая
Техническая характеристика
СНЗ - 1000. 00. 00 ВО
МГТУ им.Н.Э.БауманаnКаф. МатериаловедениеnГруппа МТ8-81
СНЗ- 1000. 00. 00 ПЗ

403.doc

Техническое задание на строительство и организацию термического
Размещение и площади:
Будущий термический цех планируется разместить как пристрой к складам №21 и
прилагается. Штриховой линией – территория пристроя. Предполагаемая
площадь - ок 800* кв. м
Ширина – 23 м* длина 35 м*
*- данные уточняются в ходе создания проекта на здание.
Технологические процессы.
1. Нагрев под закалку и отпуск в камерных печах с воздушной атмосферой.
Охлаждение деталей после на нагрева – масло индустриальное вода раствор
концентрата полимера воздух.
2. Каталитическая газовая цементация в шахтных печах. Технологические
газы для цементации – пропан-бутан в баллонах сжатый воздух. Охлаждения
после цементации – воздух
Максимальный вес одной садки - 600-800 кг
3. Нагрев под закалку и отпуск в шахтных печах с воздушной атмосферой.
Охлаждение в масле и полимере.
Максимальный вес одной садки – 1000 кг
4. Закалка и отпуск длинномерных трубных заготовок на линии ТВЧ
(располагается в помещении «рамного цеха»)
5 Закалка ТВЧ фигурного паза на установку ТПЧ. Отпуск паза после закалки
в камерных (шахтных) печах.
6 Рихтовка заготовок штоков до 2 м и др. деталей
7 Контроль качества термической обработки (твердость)
Термическое оборудование
1. Печь для каталитической газовой цементации СШЦМ 8.1595*
производства «Накал»– 1 шт
2. Шахтные печи типа ПШЗ 10.1512 *– 2 шт; ПШО *10.207- 1 шт
Закалочные ванны типа ВШМ*18х2506 – 2(для полимера для масла)
3 Камерные печи СНЗ 6.12.410И3 - 3 шт
Приспособления для загрузки и выгрузки деталей – клещи кочерга
4 Камерные печи СНЗ *8.16.510И1 -4 шт
5Закалочная ванна (масло индустриальное) Объем – 90 м3.
Приспособления для загрузки и выгрузки деталей – кочерга загрузочный стол
для загрузки деталей
6. Установка ТПЧ 30-44 для местной закалки и пайки резцов
7 Установка для гидроабразивной очистки деталей от окалины.*
*- новое термическое оборудование
Применяемые марки сталей: 40Х 30ХМА 18ХГТ ГОСТ 4543-79 ШХ15 ГОСТ 830-
60С2А 65Г ГОСТ 14959-79 30Х13 40Х13 и др
II. Задание на проектирование:
1 архитектурные решения:
--описание и обоснование внешнего и внутреннего вида объекта строительства
его пространственной планировочной и функциональной организации
--обоснование принятых объемно-пространственных решений в том числе
соблюдения предельных параметров разрешенного строительства объекта
капитального строительства и т.п
2 схема планировочной организации земельного участка
(необходимо для сооружения на прилегающих у цеху территорий новых объектов
строительства (емкостей аварийного слива масла вентустановок) а также
транспортных коммуникаций и т.д
3 конструктивные и объемно-планировочные решения (технические решения по
зданию и сооружениям принятые в связи с реконструкцией и строительством
(фундаменты оборудования описание и обоснование конструктивных решений
зданий и сооружений технические решения обеспечивающие необходимую
прочность устойчивость объекта кап строительства решения подземной
части объекта характеристика и обоснование конструкций полов кровли
отделки помещений мероприятия по защите строительных конструкций от
разрушения графическая часть содержащая чертежи разрезов здания
поэтажные планы схемы каркасов и узлов строительных конструкций планы
перекрытий покрытий кровли план и сечения фундаментов и т.д
4 Сведения об инженерном оборудовании о сетях инженерно-технического
--система электроснабжения
--система водоснабжения
--Система водоотведения
--отопление и вентиляция кондиционирование воздуха
5 технологические решения ( в том числе исходные требования к разработке
конструкторской документации оборудования индивидуального изготовления (в
т ч аварийного сброса масла закалочных баков средств механизации выбор
грузоподъемного оборудования)
6 Проект организации строительства
7 Перечень мероприятий по охране окружающей среды
8 Инженерно-технические мероприятия ГО и меры по предотвращению
чрезвычайных ситуаций
9 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности
10 Смета на строительство объектов кап. Строительства
11 Рабочая документация (детально проработанные решения принятые в
проектной документации чертежи со спецификациями и т.п)
12 Экспертиза проекта в экспертных органах
Основные технические характеристики оборудования

Копия pechhhhhhhh.dwg

- шамот-ультралегковес
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Кафедра Материаловедение
Технические характеристики
Диаметр приводной звездочки
Частота вращения звездочки
Передаточное число привода
Передаточное число цепной передачи
Межосевое расстояние
ПР-8-46 ГОСТ13568-97
Ввод термопары ( 1 : 1 )
Механизм подъема дверцы
Нагреватель КНС-25540
СН0 - 1200. 00. 00 ВО
МГТУ им.Н.Э.БауманаnКаф. МатериаловедениеnГруппа МТ8-82
Пояснительная записка
СНО - 1200. 00. 00 ПЗ
АИР 63В12 ТУ 16-525.564-84
СНЗ - 600. 80. 00 СБ
СНЗ - 600. 81. 00 СБ
СНЗ - 600. 82. 00 СБ
СНЗ - 600. 83. 00 СБ
СНЗ - 600. 84. 00 СБ
СНЗ - 600. 85. 00 СБ
СНЗ - 600. 80. 11 СБ
СНЗ - 600. 80. 12 СБ
СНЗ - 600. 80. 13 СБ
карборундовый КНС-25540

мое.doc

Определение теплотехнических характеристиктепловой массивности садки ..3
1.Определение теплотехнических характеристик
2.Определение тепловой
2.1. Определение характеристического размера
2.2. Определение коэффициента
2.3. Определение критерия
Расчет времени нагрева
1.Продолжительность начального периода нагрева
2.Продолжительность регулярного режима нагрева
3.Время нагрева при постоянной температуре печи
Определение продолжительности цикла работы
Определение основных размеров
1. Потери тепла на нагрев металла
2. Потери на нагрев тары
3. Расчет потерь через кладку
3.5. Расчет передней
4. Расчет тепла на нагрев теплоизоляции
5. Расчет тепла уходящего через отверстие
Qпер.откр.отверстия 33
Qпер.откр.отверстия
6. Расчет неучтенных
Определение мощности
Расчет механизма подъема
Определение ориентировочной стоимости
Составление таблицы ТЭП
Краткое описание печи
Спроектированная печь служит для проведения отжига. Максимальная
температура печи -1000 0С. Футеровка печи трехслойная т.к. печь является
среднетемпературной. Первый слой- огнеупор ( шамот) второй слой – огнеупор
с меньшим коэффициентом теплопроводности ( шамот- легковес) третий –
теплоизолятор ( минеральная вата ). Футеровка закрыта металлическим кожухом
из стали Ст3. Внутренняя часть кожуха выложена асбестовым картоном для
исправления размерных погрешностей возникших при его изготовлении. Дверца
печи состоит из футеровки и металлического кожуха толщиной 3 мм из стали
Ст3. Основные размеры печи (размеры нагревательной камеры) 900×1500х600 мм.
В печи используются нагреватели открытого типа из материала
Х20Н80 которые располагаются на четырех внутренних поверхностях печи – на
двух боковых стенках на своде и на поде. Конструкция нагревателя
представляет собой проволочную спираль с диаметром проволоки d=4.6 мм и
В качестве механизма подъема крышки применяется механизм состоящий
из электродвигателя муфты червячного редуктора и цепной передачи. Для
облегчения работы привода использованы уравновешивающие грузы. Дверца
передвигается по направляющим изгибающимся по направлению к стенке.
Определение теплотехнических характеристик и тепловой массивности
1. Теплотехнические характеристики садки
Теплотехнические характеристики стали определяются по справочным
Все характеристики выписываем для стали 15Х1М1Фпри средней температуре
- Коэффициент теплопроводности λме=32.7Втм- Коэффициент
- Коэффициент температуропроводности сме=0567 кДжкг·°С
аме= λме сме(ρме=32.70567·103·7675=7.514·10-6
Для реальной садки расчёт производится с учётом коэффициента заполнения
λс = λме(К=32.7·08=26.16 Втм·°С
ρс = ρме(К=7675·08=6140 кг[pic]
сс= сме=0567 кДжкг·°С
Определение тепловой массивности
При определении тепловой массивности садки используем критерий Био:
Для этого требуется рассчитать коэффициент теплоотдачи α и уточнить
величину S (наименьшее расстояние между самой горячей и самой холодной
2.1. Определение характеристического размера садки
Из анализа габаритов садки следует что характеристический размер S будет
равен половине высоты садки: S=015 м.
2.2. Определение коэффициента теплоотдачи
Суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением определяем по
формуле α = αизл + αк где
αизл – коэффициент теплоотдачи излучением
αк - коэффициент теплоотдачи конвекцией.
где спр -приведенный коэффициент (излучательная способность материала)
[pic]- степень черноты садки – 08
[pic]- степень черноты печи – 09
[p коэффициент лучеиспускания абсолютно черного
[pic] - коэффициент теплоотдачи излучением при температурах 20 и 900
Таким образом критерий Био равен[pic]
Так как Bi = 133 > 05 следовательно садка является теплотехнически
Расчет времени нагрева садки
Время нагрева садки: н=’+”+2
Рис.1 Диаграмма нагрева ТМТ
' =03*0152 9019*10-6= 7484 с
Продолжительность регулярного режима нагрева ”
По окончании начального периода внутренний температурный перепад между
поверхностью и сердцевиной изделия равен:
По закону Стефана-Больцмана:
Определение теплового потока:
q=4390.591*((08*(1000+273)100)4- (05*(900+273)100))4 =6845711
Δt= 68457.11* 0152*2616 = 19626 °С
К началу регулярного периода нагрева ” температуры поверхности и центра
t 'пов=127 *196.26 =249.256 °С
t 'ц= 027 *196.26 =529902 °С
Длительность регулярного режима:
[pic]- скорость изменения температуры.
[pic]= ([pic]- [pic])
= 68457.11 567*6140 * 015 =013
[pic]= (869 – 249.256)013 =4767.261 с
= 4767.261+898.32 =5665.58 с
[pic] [pic] t 'пов [pic] [pic] [pic]
8.32 4767.261249.256 52.9902 869 °С 184.43 °С
[pic]- температура садки при загрузке
Время нагрева при постоянной температуре печи 2
определяем с помощью графика Будрина для нагрева и охлаждения средней
– относительная температура.
tпеч – температура печи при установившемся нагреве (tпеч=1100 °С)
tнач – начальная температура центра на этапе (2)
tп – температура процесса (в нашем случае под процессом имеется ввиду
=(1000-900)(1000-184.43) = 01226
Для полученного интервала температур (184.43-980°С) определяем критерий
αизл ср.= (αизл 720 + αизл 880) 2=138+353.8=492.72 Втм2*К
Bi = α*S λс*к= 492.723*01527.2 =271
Определение коэффициента температуропроводности ас
ас= λс*к сс*ρс =27.2567*7675=6.25*10-6 (м2с*К)
Из графика получаем значение критерия Фурье (в нашем случае F0=06)
=((3.5*0152) 6.25*10-6)3600 =3.5 ч
нагрева = 1573+ 3.5 =5.073 ч
Определение продолжительности цикла работы печи
цикла = нагрева + выдержки + вспомогательное где
вспомогательное - время на вспомогательные операции определяется при
рассмотрении технологического процесса. Примем время на вспомогательные
цикла = 5+1+2.5 = 8.5 ч
Определение основных размеров печи
Размер нагревательной камеры
а – размер изделий в этом направлении
а3 – размер между изделиями
n – количество изделий.
Длина: 1200+300=1500
Т.о. размеры нагревательной камеры: 900х1500х600 мм.
Расчет теплового баланса
Уравнение теплового баланса:
Qприх - энергия потребляемая из сети
Qрасх –всё тепло потребляемое печью.
Qрасх = Qпол + Qвсп + Qкл + Qакк + Qотв + Qнеуч где
Qпол - тепло идущее на нагрев садки
Qвсп- потери тепла идущие на нагрев тары и атмосферы печи
Qкл - тепло пропускаемое кладкой
Qакк- тепло аккумулируемое всеми составляющими печи
Qотв- потери тепла через отверстия
Qнеуч – неучтённые потери.
1. Потери тепла на нагрев металла Qпол
g – производительность печи:
g =mc цикла= ρс*Vc цикла =6140*06*1.2*038.5=15602 (кгч)=00433
цикла – время затраченное на обработку.
Qпол. = 0.043 · 567 · (900 - 20) = 21604.96 Вт
Потери на нагрев тары печи Qвсп
Qвсп= Qтары + Qатм где
Qатм=0 т.к. атмосфера окислительная
Qтары=013·Qпол=2808.52 Вт
3 Расчёт потерь через кладку Qкл
3.1. Расчет боковых стенок
Рассматривается вариант трёхслойной футеровки
Назначаем толщину слоёв: (1=0115м(2=0180м (3=0230м
Определяем площади слоя: [p [pic]
где Fвн – площадь внутренней поверхности футеровки Fн – площадь
наружной поверхности футеровки. Средняя площадь футеровки:
Назначаем температуры слоев
Определяем потери теплоты через футеровку: [pic]
где tвн- температура внутреннего пространства печи; tокр- температура
окружающего пространства; [pic]коэффициенты теплоотдачи от внутренней
среды печи к стенке и от стенки к окружающему воздуху соответственно;
[pic]коэффициент теплопроводности футеровки.
Потери тепла через кладку
Выбранные температуры удовлетворяют условиям
разница между температурами t1 t1' t1" не превышает 5 С
разница между температурами t4 t4' t4" не превышает 5 С
разница между температурами t2 t2' t2" не превышает 10 С
разница между температурами t3 t3' t3" не превышает 10 С
Назначаем толщину слоёв: (1=0115м(2=0115м (3=0150м
-муллитокремнезёмная вата
В итоге выбираем первый вариант футеровки делая вывод из таблицы
3.2. Расчет задней стенки
3.5. Расчет передней стенки
Т.к на передней стенке расположено отверстие то площадь занимаемая
футеровкой равна площади передней стенки за вычетом площади отверстия.
Площадь отверстия [pic]
Кладки передней стенки ниже и выше отверстия различны. В верхней части
используется плита из шамота-легковеса т. к. кладка из кирпича в данном
случае не является надежной.
Нижняя часть кладки:
Верхняя часть кладки (плита шамота - ультралегковеса):
Значит [pic] передней стенки [pic]
3.6. Определение Qкл
Расчет тепла на нагрев теплоизоляции Qакк
Значит количество теплоты аккумулируемое боковыми стенками равно:
Шамот - ультралегковес:
Значит количество теплоты аккумулируемое подом равно:
Значит количество теплоты аккумулируемое задней стенкой равно:
Значит количество теплоты аккумулируемое сводом равно:
Шамот-легковес расположенный над отверстием:
Значит количество теплоты аккумулируемое передней стенкой равно:
4.6 Определение Qакк
Пусть печь за рабочую неделю т.е. за 120 часов находится в рабочем
состоянии 110 часов. За это время будет произведен диффузионный отжиг 5
Определение тепла уходящего через отверстие Qпер.откр.отверстия
5.1 Расчет кладки дверцы
Размер отверстия: 900х350 мм
Расчет Qпер.откр.отверстия
Расчет неучтенных потерь Qнеуч
Определение мощности печи
Установленная мощность печи:
k1=12..14 принимается k1=13;
k2=11..13 принимается k2=12.
Удельный расход энергии:
Определим время разогрева печи до нужной температуры:
Расчет и размещение нагревателей
1.Расчет металлического нагревателя
Выбираем металлический нагреватель открытого типа.
Т.к. Руст>25кВт используется трехфазное питание. На одну фазу приходится
Т.к. садка представляет собой пластину то большая часть мощности должна
приходится на нагреватели свода и пода поэтому Pф для свода равна 137
кВт. Аналогично и для пода. Оставшуюся мощность разбиваем на боковые
стенки т.е. на одну стенку приходится 687 кВт.
Рассматривается расчет подового нагревателя т.к. он несет основную
нагрузку при нагреве и его размещение наиболее сложно.
Выбираем конструкцию электронагревателей - проволочный зигзаг с
относительным витковым расстоянием [pic].
По графику определяется Wид при tт н =1250°С:
Рис. Значения Wид и удельных мощностей p размещаемых на 1м2 футеровки в
зависимости от температур тепловоспринимающей поверхности t и нагревателя
Материал нагревателя: 0Х27Ю5А с рабочей температурой 1220°С и максимальной
температурой 1250°С. Диаметр проволоки d=4 мм.
Допустимая удельная поверхностная мощность:
W=Wид·aэф·aг·aр·aс где
aэф=068 ([3] стр.48)
W=92·068·1 ·064·1=4 Втсм2
Напряжение одного нагревателя:
[pic]=1477 Ом·мм2м - удельное электросопротивление сплава 0Х27Ю5А
Т.к. полученное напряжение не соответствует стандартному принимаем [pic].
Диаметр нагревателя:
Сопротивление нагревателя:
Длина одного нагревателя:
Действительная удельная поверхностная мощность:
2.Расчет карборундового нагревателя
Выбираем нагреватель составной КНС-25540 ([3] стр.42) т.к. он имеет
наиболее подходящие для проектируемой печи размеры:
Допустимую температуру определяем по следующему графику ([3] стр. 57):
Wид=155 Втсм2 ([3]стр. 49)
aэф=068 ([3] стр.57)
aг=14 (т.к. ld=30025=114)
aр=1 ([3] стр.54) т.к. FиздFст=087
W=155·068·1 ·14·09=1328 Втсм2
Мощность одного нагревателя:
В случае применения нагревателей КНС-25540 с сопротивлением
отличающимся от технических условий потребуется минимальное и максимальное
напряжение на его концах:
Количество нагревателей необходимое для проектируемой печи:
Нагреватели размещаются по 5 штук на боковых стенках на расстояние 283 мм
Расчет механизма подъема дверцы
Механизм с вертикальным перемещением дверцы. Для облегчения работы
привода применяются противовесы частично уравновешивающие дверцу. Для
того чтоб дверца более плотно прилегала к стенке печи в закрытом
состоянии направляющие в которых она перемещается изгибаются около этого
положения по направлению к стенке тем самым дверца собственным весом (той
частью веса которую не уравновешиваем) прижимает себя к краям отверстия.
Привод электромеханический состоит из электродвигателя муфты
червячного редуктора и цепной передачи.
Скорость поднятия дверцы – 3ммин.
1. Определение массы дверцы
Масса теплоизоляции :
Масса металлического кожуха ( материал Ст3):
Частично уравновесим дверцу (на 107 кг ) оставим прижимное усилие:
Сила которую нужно приложить чтобы поднять дверцу:
2. Предварительная частота вращения приводного вала
По ГОСТ 13568 – 97 выбираем роликовую цепь:
ПР – 8 – 46 ГОСТ 13568 – 97
Делительный диаметр приводных звёздочек:
Назначаем количество зубьев звездочки:
Делительный диаметр звездочки:
Предварительная частота:
3. Выбор электродвигателя
Статическая мощность электродвигателя:
Выбираем электродвигатель 4А63В12Е2У12 [pic]
условие [pic] выполняется.
4. Передаточное отношение механизма
5. Кинематический расчёт
) Из ряда рекомендуемых передаточных отношений для цепной передачи –
) Передаточное отношение червячного редуктора:
Выбираем стандартный червячный редуктор Ч63
) Общее передаточное отношение
) Фактическая частота вращения приводного вала
) Фактическая скорость вертикального перемещения дверцы
[pic]что допустимо погрешность с ожидаемой скоростью менее 10%.
6. Проверка выбранного двигателя
Должно выполняться условие:
[pic] - удовлетворяет условию (1)
7. Проверка выбранного редуктора
Проверим выбранный редуктор по вращающему моменту
Для этого должно выполняться следующее соотношение:
[pic]- номинальный крутящий момент на тихоходном валу редуктора (выбран
[pic]- наибольший вращающий момент на тихоходном валу редуктора
Тогда эквивалентный момент:
[pic] - требование выполняется редуктор пригоден.
8. Расчёт цепной передачи
Определение параметров звёздочек
Наименьшие рекомендуемые числа зубьев [p
Диаметр делительной окружности ведущей звёздочки:
Передаточное отношение:
Предварительное межцентровое расстояние:
[pic]÷[pic][pic]÷[pic]
Расчётные зависимости для длины цепи и расстояния
Предварительное расстояние между центрами звёздочек выраженное в шагах:
Длина замкнутой цепи в шагах (неокругленное значение):
с – вспомогательная расчётная величина [6табл. 56];
Окончательное расстояние между центрами звёздочек:
По округленному значению [pic]:
Нормализованную муфту выбираем в соответствии с условиями:
Принимаем муфту с номинальным моментом [pic] [6]
Определение ориентировочной стоимости печи
Смета стоимости основных материалов готовых узлов и деталей([3] стр.
№ по Наименование Количество Оптовая цена Сумма руб
Шамот 643 кг 223 рт 143
Шамот-легковес 937 кг 223 рт 209
Шамот-ультралегковес 255 кг 942 рт 24021
Асбестовый картон 84 кг1065 рт 89
Пенодиатомит 0203 м3 19 рм3 39
Каолиновая вата 243 м3 73 рм3 177
Ст3 542 кг 08 ркг 4336
Карборунд 108 кг 800 рт 864
Смета расходов на основную зарплату основным рабочим
Специальность РазОбъем Зарплата руб
№ порабочего рядработы чРасценка
Огнеупорщик 4 57 47 268
Смета заводской себестоимости печи
пор Статья расходов Сумма руб
Стоимость основных материалов и готовых узлов 4366
Зарплата основных рабочих 2526
Цеховые расходы 8083
Заводские расходы 2021
Заводская себестоимость: 13067
Плановая себестоимость: Спл = 103·Сзавод = 103·13067= 13459 руб
Плановая цена: Цплан = 1.03·Спл = 103·13459 = 13862 руб
Составление таблицы ТЭП печи
№ Название параметра Единицы Значение
Назначение печи – Диффузионный отжиг
Размеры рабочего пространства мм 800×1200×300
Габариты печи мм 1790×2882×2070
Стоимость печи рублей 826
Максимальная температура °С 1200
Температура выдачи металла °С 1150
Время разогрева печи ч 15
Время нагрева и выдержки металла ч 218
Производительность печи кгч 984
Установленная мощность кВт 41
Распределение мощности по зонам кВт 41
Удельный расход энергии кВт*чкг042
Мощность холостого хода кВт 13
Список использованной литературы
Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов
и проектирования. 2-е издание дополненное и переработанное 1975
Рустем С.Л. Оборудование и проектирование термических цехов. Учебник
для машиностроительных вузов и факультетов. М. Машгиз 1962
Арзамасов Б.Н. Методика расчета печей. Учебное пособие МГТУ 1973
Ксенофонтов А.Г. Нагрев и охлаждение металла. Издательство МГТУ 2002
Свенчанский А. Д. Электрические печи сопротивления. Энергия
Г.А. Снесарев В.П. Тибанов М.В. Земляков. Расчет механизмов
кранов. Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана 1994
Подъемно – транспортные машины : Атлас конструкций: Учеб. пособие
для студентов ВТУЗов. Под ред. М.П. Александрова Д.Н. Решетова. –
М.: Машиностроение 1987.
Марочник сталей и сплавов В.Г. Сорокин А.В. Волоснякова С. А.
Вяткин и др.; Под общ. Ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение1989.

нагреватели мои.dwg

МГТУ им. Бауманаnкафедра МТ8nгруппа МТ8-81
Развернутая длина нагревателя 25 м.
Удельное электросопротивление проволоки в холодном
состоянии 0.9 Ом*ммм.
Сопротивление нагревателя в холодном состоянии
Сопротивление нагревателя замерять до приварки выводов.
Плавку выводов к нагревателю производить электродом
ОЗП-8 со стержнем электродов из сплава ОХ23Ю5А (ЭИ595).

мое (Восстановлен).doc

Определение теплотехнических характеристик тепловой массивности
1.Определение теплотехнических характеристик
2.Определение тепловой
2.1. Определение характеристического размера
2.2. Определение коэффициента
2.3. Определение критерия
Расчет времени нагрева
1.Продолжительность начального периода нагрева
2.Продолжительность регулярного режима нагрева
3.Время нагрева при постоянной температуре печи
Определение продолжительности цикла работы
Определение основных размеров
1. Потери тепла на нагрев металла
2. Потери на нагрев тары
3. Расчет потерь через кладку
3.5. Расчет передней
4. Расчет тепла на нагрев теплоизоляции
5. Расчет тепла уходящего через отверстие
Qпер.откр.отверстия 33
Qпер.откр.отверстия
6. Расчет неучтенных
Определение мощности
Расчет механизма подъема
Определение ориентировочной стоимости
Составление таблицы ТЭП
Краткое описание печи
Спроектированная печь служит для проведения отжига. Максимальная
температура печи -1000 0С. Футеровка печи трехслойная т.к. печь является
среднетемпературной. Первый слой- огнеупор ( шамот) второй слой – огнеупор
с меньшим коэффициентом теплопроводности ( шамот- легковес) третий –
теплоизолятор ( минеральная вата ). Футеровка закрыта металлическим кожухом
из стали Ст3. Внутренняя часть кожуха выложена асбестовым картоном для
исправления размерных погрешностей возникших при его изготовлении. Дверца
печи состоит из футеровки и металлического кожуха толщиной 3 мм из стали
Ст3. Основные размеры печи (размеры нагревательной камеры) 900×1500х600 мм.
В печи используются нагреватели открытого типа из материала
Х20Н80 которые располагаются на четырех внутренних поверхностях печи – на
двух боковых стенках на своде и на поде. Конструкция нагревателя
представляет собой проволочную спираль с диаметром проволоки d=4.6 мм и
В качестве механизма подъема крышки применяется механизм состоящий
из электродвигателя муфты червячного редуктора и цепной передачи. Для
облегчения работы привода использованы уравновешивающие грузы. Дверца
передвигается по направляющим изгибающимся по направлению к стенке.
Определение теплотехнических характеристик и тепловой массивности
1. Теплотехнические характеристики садки
Теплотехнические характеристики стали определяются по справочным
Все характеристики выписываем для стали 15Х1М1Фпри средней температуре
- Коэффициент теплопроводности λме=32.7Втм- Коэффициент
- Коэффициент температуропроводности сме=0567 кДжкг·°С
аме= λме сме(ρме=32.70567·103·7675=7.514·10-6
Для реальной садки расчёт производится с учётом коэффициента заполнения
λс = λме(К=32.7·08=26.16 Втм·°С
ρс = ρме(К=7675·08=6140 кг[pic]
сс= сме=0567 кДжкг·°С
Определение тепловой массивности
При определении тепловой массивности садки используем критерий Био:
Для этого требуется рассчитать коэффициент теплоотдачи α и уточнить
величину S (наименьшее расстояние между самой горячей и самой холодной
2.1. Определение характеристического размера садки
Из анализа габаритов садки следует что характеристический размер S будет
равен половине высоты садки: S=015 м.
2.2. Определение коэффициента теплоотдачи
Суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением определяем по
формуле α = αизл + αк где
αизл – коэффициент теплоотдачи излучением
αк - коэффициент теплоотдачи конвекцией.
где спр -приведенный коэффициент (излучательная способность материала)
[pic]- степень черноты садки – 08
[pic]- степень черноты печи – 09
[p коэффициент лучеиспускания абсолютно черного
[pic] - коэффициент теплоотдачи излучением при температурах 20 и 900
Таким образом критерий Био равен[pic]
Так как Bi = 133 > 05 следовательно садка является теплотехнически
Расчет времени нагрева садки
Время нагрева садки: н=’+”+2
Рис.1 Диаграмма нагрева ТМТ
' =03*0152 9019*10-6= 7484 с
Продолжительность регулярного режима нагрева ”
По окончании начального периода внутренний температурный перепад между
поверхностью и сердцевиной изделия равен:
По закону Стефана-Больцмана:
Определение теплового потока:
q=4390.591*((08*(1000+273)100)4- (05*(900+273)100))4 =6845711
Δt= 68457.11* 0152*2616 = 19626 °С
К началу регулярного периода нагрева ” температуры поверхности и центра
t 'пов=127 *196.26 =249.256 °С
t 'ц= 027 *196.26 =529902 °С
Длительность регулярного режима:
[pic]- скорость изменения температуры.
[pic]= ([pic]- [pic])
= 68457.11 567*6140 * 015 =013
[pic]= (869 – 249.256)013 =4767.261 с
= 4767.261+898.32 =5665.58 с
[pic] [pic] t 'пов [pic] [pic] [pic]
8.32 4767.261249.256 52.9902 869 °С 184.43 °С
[pic]- температура садки при загрузке
Время нагрева при постоянной температуре печи 2
определяем с помощью графика Будрина для нагрева и охлаждения средней
– относительная температура.
tпеч – температура печи при установившемся нагреве (tпеч=1100 °С)
tнач – начальная температура центра на этапе (2)
tп – температура процесса (в нашем случае под процессом имеется ввиду
=(1000-900)(1000-184.43) = 01226
Для полученного интервала температур (184.43-980°С) определяем критерий
αизл ср.= (αизл 720 + αизл 880) 2=138+353.8=492.72 Втм2*К
Bi = α*S λс*к= 492.723*01527.2 =271
Определение коэффициента температуропроводности ас
ас= λс*к сс*ρс =27.2567*7675=6.25*10-6 (м2с*К)
Из графика получаем значение критерия Фурье (в нашем случае F0=06)
=((3.5*0152) 6.25*10-6)3600 =3.5 ч
нагрева = 1573+ 3.5 =5.073 ч
Определение продолжительности цикла работы печи
цикла = нагрева + выдержки + вспомогательное где
вспомогательное - время на вспомогательные операции определяется при
рассмотрении технологического процесса. Примем время на вспомогательные
цикла = 5+1+2.5 = 8.5 ч
Определение основных размеров печи
Размер нагревательной камеры
а – размер изделий в этом направлении
а3 – размер между изделиями
n – количество изделий.
Длина: 1200+300=1500
Т.о. размеры нагревательной камеры: 900х1500х600 мм.
Расчет теплового баланса
Уравнение теплового баланса:
Qприх - энергия потребляемая из сети
Qрасх –всё тепло потребляемое печью.
Qрасх = Qпол + Qвсп + Qкл + Qакк + Qотв + Qнеуч где
Qпол - тепло идущее на нагрев садки
Qвсп- потери тепла идущие на нагрев тары и атмосферы печи
Qкл - тепло пропускаемое кладкой
Qакк- тепло аккумулируемое всеми составляющими печи
Qотв- потери тепла через отверстия
Qнеуч – неучтённые потери.
1. Потери тепла на нагрев металла Qпол
g – производительность печи:
g =mc цикла= ρс*Vc цикла =6140*06*1.2*038.5=15602 (кгч)=00433
цикла – время затраченное на обработку.
Qпол. = 0.043 · 567 · (900 - 20) = 21604.96 Вт
Потери на нагрев тары печи Qвсп
Qвсп= Qтары + Qатм где
Qатм=0 т.к. атмосфера окислительная
Qтары=013·Qпол=2808.52 Вт
3 Расчёт потерь через кладку Qкл
3.1. Расчет боковых стенок
Рассматривается вариант трёхслойной футеровки
Назначаем толщину слоёв: (1=0115м(2=0180м (3=0230м t
-шамот - легковес '
-минеральная вата =
Определяем площади слоя: [p [pic] 9
где Fвн – площадь внутренней поверхности футеровки Fн – площадь
наружной поверхности футеровки. Средняя площадь футеровки: 5
Назначаем температуры слоев
Определяем потери теплоты через футеровку: [pic] 3
где tвн- температура внутреннего пространства печи; tокр- температура =
окружающего пространства; [pic]коэффициенты теплоотдачи от внутренней 7
среды печи к стенке и от стенки к окружающему воздуху соответственно; 0
[pic]коэффициент теплопроводности футеровки. 1
Потери тепла через кладку t
3.2. Расчет задней стенки
Назначаем толщину слоёв: (1=0115м(2=0180м (3=0230м
Определяем площади слоя: [p [pic]
где Fвн – площадь внутренней поверхности футеровки Fн – площадь наружной
поверхности футеровки. Средняя площадь футеровки:
Назначаем температуры
Определяем потери теплоты через футеровку: [pic]
где tвн- температура внутреннего пространства печи; tокр- температура
окружающего пространства; [pic]коэффициенты теплоотдачи от внутренней
среды печи к стенке и от стенки к окружающему воздуху соответственно;
[pic]коэффициент теплопроводности футеровки.
Проверка слева Проверка справа
t1'= 9929745 t1"= 9929745
t2'= 9015497 t2"= 9015497
t3'= 6481079 t3"= 6481079
t4'= 5304784 t4"= 5304784
Выбранные температуры удовлетворяют условиям
разница между температурами t1 t1' t1" не
разница между температурами t4 t4' t4" не
разница между температурами t2 t2' t2" не
разница между температурами t3 t3' t3" не превышает 10 С
Назначаем толщину слоёв:
Определяем площади слоя: [p [pic]
где Fвн – площадь внутренней поверхности
футеровки Fн – площадь наружной
поверхности футеровки. Средняя площадь
Определяем потери теплоты через футеровку:
где tвн- температура внутреннего
пространства печи; tокр- температура
окружающего пространства;
[pic]коэффициенты теплоотдачи от
внутренней среды печи к стенке и от стенки
к окружающему воздуху соответственно;
[pic]коэффициент теплопроводности
Потери тепла через кладку
Выбранные температуры удовлетворяют
разница между температурами t1 t1' t1"
разница между температурами t4 t4' t4"
разница между температурами t2 t2' t2"
разница между температурами t3 t3' t3"
3.5. Расчет передней стенки
Т.к на передней стенке расположено отверстие то площадь занимаемая
футеровкой равна площади передней стенки за вычетом площади отверстия.
Площадь отверстия [pic]
Кладки передней стенки ниже и выше отверстия различны. В верхней части
используется плита из шамота-легковеса т. к. кладка из кирпича в данном
случае не является надежной.
Нижняя часть кладки:
Верхняя часть кладки (плита шамота - ультралегковеса):
Значит [pic] передней стенки [pic]
3.6. Определение Qкл
Расчет тепла на нагрев теплоизоляции Qакк
Значит количество теплоты аккумулируемое боковыми стенками равно:
Значит количество теплоты аккумулируемое подом равно:
Значит количество теплоты аккумулируемое задней стенкой равно:
Значит количество теплоты аккумулируемое сводом равно:
Шамот-легковес расположенный над отверстием:
Значит количество теплоты аккумулируемое передней стенкой равно:
4.6 Определение Qакк
Пусть печь за рабочую неделю т.е. за 120 часов находится в рабочем
состоянии 110 часов. За это время будет произведен отжиг 5 садок:
Определение тепла уходящего через отверстие Qпер.откр.отверстия
5.1 Расчет кладки дверцы
Размер отверстия: 900х350 мм
Расчет Qпер.откр.отверстия
Расчет неучтенных потерь Qнеуч
Определение мощности печи
Установленная мощность печи:
k1=12..14 принимается k1=13;
k2=11..13 принимается k2=12.
Удельный расход энергии:
Определим время разогрева печи до нужной температуры:
Расчет и размещение нагревателей
Выбираем металлический нагреватель открытого типа
Так как Руст > 25кВт то питание трехфазное ( электропитание зоны
трехфазным током без трансформатора).
Нагреватели размещаем на боковых стенках поду и своде.
Установившаяся мощность [pic]
Температура нагрева изделия в печи [pic]
Срок службы нагревателей не менее 10000ч.
Выбираем конструкцию электронагревателей- проволочный зигзаг с
относительным витковым расстоянием [pic]
Т.к. Руст>25кВт используется трехфазное питание и высота каждой фазы
Поверхность стен зоны печи занятая нагревателями:
Выбираем конструкцию электронагревателей - проволочный зигзаг с
относительным витковым расстоянием [pic].
Удельная мощность которую надо расположить на [pic] стенки зоны печи:
По графику определяется Wид и tн при tт п =500°С:
Рис. Значения Wид и удельных мощностей p размещаемых на 1м2 футеровки в
зависимости от температур тепловоспринимающей поверхности t и нагревателя
Wид =12 Втсм2 tн=1100°С.
Материал нагревателя: Х20Н80 с рабочей температурой 1100°С и максимальной
температурой 1200°С. Диаметр проволоки d=7 мм.
Допустимая удельная поверхностная мощность:
W=Wид·aэф·aг·aр·aс где
aэф=068 ([3] стр.48)
aс=09 (т.к. спр =295)
Напряжение одного нагревателя:
[pic]=1161 Ом·мм2м - удельное электросопротивление сплава Х12Н80 при
Т.к. полученное напряжение не соответствует стандартному принимаем [pic].
Диаметр нагревателя:
Сопротивление нагревателя:
Длина одного нагревателя:
Действительная удельная поверхностная мощность:
Заданная длина нагревателя меньше проверочной следовательно размещение
такого нагревателя возможно.
Проверка по температуре:
Длина вывода нагревателя.
По правилам техники безопасности длина части нагревателя выходящая в
окружающее пространство должна быть не менее 70 мм. С учетом толщины
Lвыв= 180+180+70+70=500 мм
Расчет механизма подъема дверцы
Механизм с вертикальным перемещением дверцы. Для облегчения работы
привода применяются противовесы частично уравновешивающие дверцу. Для
того чтоб дверца более плотно прилегала к стенке печи в закрытом
состоянии направляющие в которых она перемещается изгибаются около этого
положения по направлению к стенке тем самым дверца собственным весом (той
частью веса которую не уравновешиваем) прижимает себя к краям отверстия.
Привод электромеханический состоит из электродвигателя муфты
червячного редуктора и цепной передачи.
Скорость поднятия дверцы – 3ммин.
1. Определение массы дверцы
Масса теплоизоляции :
Масса металлического кожуха ( материал Ст3):
Частично уравновесим дверцу (на 107 кг ) оставим прижимное усилие:
Сила которую нужно приложить чтобы поднять дверцу:
2. Предварительная частота вращения приводного вала
По ГОСТ 13568 – 97 выбираем роликовую цепь:
ПР – 8 – 46 ГОСТ 13568 – 97
Делительный диаметр приводных звёздочек:
Назначаем количество зубьев звездочки:
Делительный диаметр звездочки:
Предварительная частота:
3. Выбор электродвигателя
Статическая мощность электродвигателя:
Выбираем электродвигатель 4А63В12Е2У12 [pic]
условие [pic] выполняется.
4. Передаточное отношение механизма
5. Кинематический расчёт
) Из ряда рекомендуемых передаточных отношений для цепной передачи –
) Передаточное отношение червячного редуктора:
Выбираем стандартный червячный редуктор Ч63
) Общее передаточное отношение
) Фактическая частота вращения приводного вала
) Фактическая скорость вертикального перемещения дверцы
[pic]что допустимо погрешность с ожидаемой скоростью менее 10%.
6. Проверка выбранного двигателя
Должно выполняться условие:
[pic] - удовлетворяет условию (1)
7. Проверка выбранного редуктора
Проверим выбранный редуктор по вращающему моменту
Для этого должно выполняться следующее соотношение:
[pic]- номинальный крутящий момент на тихоходном валу редуктора (выбран
[pic]- наибольший вращающий момент на тихоходном валу редуктора
Тогда эквивалентный момент:
[pic] - требование выполняется редуктор пригоден.
8. Расчёт цепной передачи
Определение параметров звёздочек
Наименьшие рекомендуемые числа зубьев [p
Диаметр делительной окружности ведущей звёздочки:
Передаточное отношение:
Предварительное межцентровое расстояние:
[pic]÷[pic][pic]÷[pic]
Расчётные зависимости для длины цепи и расстояния
Предварительное расстояние между центрами звёздочек выраженное в шагах:
Длина замкнутой цепи в шагах (неокругленное значение):
с – вспомогательная расчётная величина [6табл. 56];
Окончательное расстояние между центрами звёздочек:
По округленному значению [pic]:
Нормализованную муфту выбираем в соответствии с условиями:
Принимаем муфту с номинальным моментом [pic] [6]
Определение ориентировочной стоимости печи
Смета стоимости основных материалов готовых узлов и деталей
№ по Наименование Количество цена Сумма руб
Шамот 643 кг 4950 рт 3182
Шамот-легковес 937 кг 16000 рт 14992
Асбестовый картон 84 кг20000 рт 1680
Пенодиатомит 0203 м3 1900 рм3 3900
243 м3 730 рм3 1700
Ст3 542 кг 7100 ркг 3848200
Смета расходов на основную зарплату основным рабочим
Специальность РазОбъем Зарплата руб
№ порабочего рядработы чРасценка
Огнеупорщик 4 57 47 2679
Смета заводской себестоимости печи
пор Статья расходов Сумма руб
Стоимость основных материалов и готовых узлов 410274
Зарплата основных рабочих 25491
Цеховые расходы 18083
Заводские расходы 12021
Заводская себестоимость: 465869
Плановая себестоимость: Спл = 103·Сзавод = 479845 руб
Плановая цена: Цплан = 1.03·Спл = 103·13459 = 494240 руб
Составлегие таблицы ТЭП печи
№ Название параметра Единицы Значение
Назначение печи – отжиг
Размеры рабочего пространства мм 600×1200×300
Габариты печи мм 1790×2882×2070
Стоимость печи рублей 494240
Максимальная температура °С 1200
Температура выдачи металла °С 850
Время разогрева печи ч 15
Время нагрева и выдержки металла ч 8.5
Производительность печи кгч 156.2
Установленная мощность кВт 41
Распределение мощности по зонам кВт 41
Удельный расход энергии кВт*чкг042
Мощность холостого хода кВт 13
Список использованной литературы
Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов
и проектирования. 2-е издание дополненное и переработанное 1975
Рустем С.Л. Оборудование и проектирование термических цехов. Учебник
для машиностроительных вузов и факультетов. М. Машгиз 1962
Арзамасов Б.Н. Методика расчета печей. Учебное пособие МГТУ 1973
Ксенофонтов А.Г. Нагрев и охлаждение металла. Издательство МГТУ 2002
Свенчанский А. Д. Электрические печи сопротивления. Энергия
Г.А. Снесарев В.П. Тибанов М.В. Земляков. Расчет механизмов
кранов. Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана 1994
Подъемно – транспортные машины : Атлас конструкций: Учеб. пособие
для студентов ВТУЗов. Под ред. М.П. Александрова Д.Н. Решетова. –
М.: Машиностроение 1987.
Марочник сталей и сплавов В.Г. Сорокин А.В. Волоснякова С. А.
Вяткин и др.; Под общ. Ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение1989.

Чертеж10.dwg

МГТУ им. Н.Э. Баумана
Кафедра Материаловедение
Межосевое расстояние
Передаточное число цепной передачи
Передаточное число привода
Частота вращения звездочки
Диаметр приводной звездочки
Технические характеристики

mmmmm.dwg

МГТУ им. Н.Э. Баумана
l = 0.1 м l = 0.3 м l = 0.3 м
l = 0.15 м l = 0.1м l = 0.1 м
x = -0.1 м y = 0.3 м
Структурный анализ механизма
структупная группа 2-3
структупная группа 4-5
Устранение избыточных связей
Cамоустанавливающийся механизм

стрелки.dwg

МГТУ им. Н.Э. Баумана
Кафедра Материаловедение
Условные обозначения
Габаритные размеры печи
Размеры рабочего пространства
рабочей темепературы
Время разогрева печи
Максимальная рабочая
Техническая характеристика
- муллитокремнеземная вата
Межосевое расстояние
Передаточное число цепной передачи
Передаточное число привода
Частота вращения звездочки
Диаметр приводной звездочки
Технические характеристики

анжелика.dwg

- шамот-ультралегковес
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Кафедра Материаловедение
Ввод термопары ( 1 : 1 )
Механизм подъема дверцы
Нагреватель КНС-25540
СН0 - 1200. 00. 00 ВО
МГТУ им.Н.Э.БауманаnКаф. МатериаловедениеnГруппа МТ8-82
Пояснительная записка
СНО - 1200. 00. 00 ПЗ
АИР 63В12 ТУ 16-525.564-84
СНЗ - 600. 80. 00 СБ
СНЗ - 600. 81. 00 СБ
СНЗ - 600. 82. 00 СБ
СНЗ - 600. 83. 00 СБ
СНЗ - 600. 84. 00 СБ
СНЗ - 600. 85. 00 СБ
СНЗ - 600. 80. 11 СБ
СНЗ - 600. 80. 12 СБ
СНЗ - 600. 80. 13 СБ
карборундовый КНС-25540
- муллитокремнеземная вата
Условные обозначения
Шамот ультралегковесный
Крошка ультралегковесная
Межосевое расстояние
Передаточное число цепной передачи
Передаточное число привода
Частота вращения звездочки
Диаметр приводной звездочки
Технические характеристики
Габаритные размеры печи
Размеры рабочего пространства
рабочей темепературы
Время разогрева печи
Максимальная рабочая
Техническая характеристика

pechhhhhhhh.dwg

- шамот-ультралегковес
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Кафедра Материаловедение
Технические характеристики
Диаметр приводной звездочки
Частота вращения звездочки
Передаточное число привода
Передаточное число цепной передачи
Межосевое расстояние
ПР-8-46 ГОСТ13568-97
Ввод термопары ( 1 : 1 )
Механизм подъема дверцы
Нагреватель КНС-25540
СН0 - 1200. 00. 00 ВО
МГТУ им.Н.Э.БауманаnКаф. МатериаловедениеnГруппа МТ8-82
Пояснительная записка
СНО - 1200. 00. 00 ПЗ
АИР 63В12 ТУ 16-525.564-84
СНЗ - 600. 80. 00 СБ
СНЗ - 600. 81. 00 СБ
СНЗ - 600. 82. 00 СБ
СНЗ - 600. 83. 00 СБ
СНЗ - 600. 84. 00 СБ
СНЗ - 600. 85. 00 СБ
СНЗ - 600. 80. 11 СБ
СНЗ - 600. 80. 12 СБ
СНЗ - 600. 80. 13 СБ
карборундовый КНС-25540

тэп.dwg

Технико-экономические показатели печи
Размеры рабочего пространства
Максимальная температура
Температура выдачи металла
Время разогрева печи
Время нагрева и выдержки металла
Производительность печи
Установленная мощность
Распределение мощности по зонам
Удельный расход энергии
Мощность холостого хода
МГТУ им. Н.Э.Баумана
Стоимость печи указана в рублях за 1973 год.
Данные взяты из методического пособия Б.Н. Арзамасова " Методика расчета печей".