Модернизация барабанной сушилки для сушки песка

ЛИСТ 6.dwg

ДП 270113.02.02.014
Технические требования:
Твёрдость рабочей поверхности
опорного ролика НВ = 140 180
Термообработка - нормализация
Неуказанные предельные
Степень точности 7-С
Техническая характеристика:
Термообработка -"улучшение
Формовочные уклоны 1°
отклонения размеров:
отклонения размеров:
Термообработка-нормализация НВ 215-225
Неуказанные предельные отклонения размеров:
Комплекс показателей точности устанавливается
изготовителем по ГОСТ 1643-81.
ДП 270113.02.02.015
ДП 270113.02.03.008
ДП 270113.02.03.003
ДП 270113.02.03.012
Неуказанные предельные отклоне
ДП 270113.02.03.010
Термообработка-улучшение НВ 240-260
Направление линии зуба
Коэффициент смещения
Термообработка-улучшение
устанавливается изготовителем по
Комплекс показателей точности

Лист 4.dwg

Техническая характеристика
Температура входящих газов
Наибольшее количество мате-
единовременно находящее-
ся в барабане с учетом налипа-
Насадка барабана (со стороны
На длине 560 мм со стороны выгрузки насадки нет
Частота вращения барабана
ДП 270113.02.03.000 СБ
Технические требования
Электроды Э42 ГОСТ 9467-75
№ 1 ГОСТ 14771 - 76 - С3
№ 2 ГОСТ 5264 - 80 - Т3
№ 3 ГОСТ 5264 - 80 - Т5
№ 4 ГОСТ 5264 - 80 - Н7
№ 5 ГОСТ 14771 - 76 - С5
№ 6 ГОСТ 14771 - 76 - У1
Сварные швы контролировать в объеме
производится по техническим условиям
После сборки узлы сушили должны вращать-
ся свободно без стуков и заеданий
Покрытие: грунтовка ГФ-021 (1)ГОСТ9109-
эмальПФ-115(2)темно-серая ГОСТ6465-76.
Нецилиндричность отверстий под посадки
подшипников качения опорных роликов - не
более половины допуска диаметра посадочно -
Перекос осей опорных роликов не более
08 мм на длине 200 мм.

лист 5.dwg

Техническая характеристика
Номинальная тепловая
Коэффициент рабочего
Номинальное давление
Номинальная температура
воздуха перед горелкой
Температура газа перед
Минимальный коэффици
ент избытка воздуха при
номинальной тепловой
Топливо - природный газ
Низшая теплота сгорания
ДП 270113.02.22.001 СБ
ДП 270113.02.22.000 СБ
Теплопроизводительность
Вид топлива природный газ
Форсунка пневматическая
Степень подогрева воздуха при температуре
наружнего воздуха -35 0 С
отклонение от вертикальной оси не должно превышать 2 мм.
производится по техническим условиям ГОСТ 24444-80.
чтобы закрутка запыленного потока воздуха в рабочей
зоне аппарата осуществлялась в одном направлении .
При сборке должна быть соблюдена соосность
Лопатки завихрителей нижнего и верхнего потоков
Лопатки завихрителей верхнего и нижнего потоков
должны быть установлены строго параллельно с
завихрителя и патрубка вывода очищенного воздуха ;
наклонены таким образом
гладкой. Сварные швы контролировать в объеме 100%
Внутренняя поверхность аппарата должна быть
Технические требования
рентгенопросвечиванием. Сварные швы и заусенцы
зачищать. Не допускается установка люков и лазов.
Аппарат предназначен для разделения пылегазовых смесей.
Производительность по запыленному потоку - 8.9 кгс
Средняя эффективность улавливания частиц - 98.1%
Температура очищаемого воздуха - 80 С.
Рабочее давление - атмосферное.
Скорость газовой смеси в рабочей зоне - 10 мс.
Соотношение потоков на входе верх : низ = 1 : 1
ДП 270113.02.06.000 СБ
Пылеосадитель вихревой
АКМиА 12.06.00.00. М-53

Лист 4.frw

Техническая характеристика
Температура входящих газов
Наибольшее количество мате-
единовременно находящее-
ся в барабане с учетом налипа-
Насадка барабана (со стороны
На длине 560 мм со стороны выгрузки насадки нет
Частота вращения барабана
ДП 270113.02.03.000 СБ
Технические требования
Электроды Э42 ГОСТ 9467-75
№ 1 ГОСТ 14771 - 76 - С3
№ 2 ГОСТ 5264 - 80 - Т3
№ 3 ГОСТ 5264 - 80 - Т5
№ 4 ГОСТ 5264 - 80 - Н7
№ 5 ГОСТ 14771 - 76 - С5
№ 6 ГОСТ 14771 - 76 - У1
Сварные швы контролировать в объеме
производится по техническим условиям
После сборки узлы сушили должны вращать-
ся свободно без стуков и заеданий
Покрытие: грунтовка ГФ-021 (1)ГОСТ9109-
эмальПФ-115(2)темно-серая ГОСТ6465-76.
Нецилиндричность отверстий под посадки
подшипников качения опорных роликов - не
более половины допуска диаметра посадочно -
Перекос осей опорных роликов не более
08 мм на длине 200 мм.

Конструктивный раздел (раздел 3).doc

3 Конструктивный раздел
1 Расчёт основных параметров сушильного барабана
Объём сушильного барабана определяют на основании заданной производитель- ности м³:
- количество удалённой влаги кгч;
кгм³·ч - количество влаги удаляемое из 1м³ барабана (стр.219 [1]);
=3500 кгч – производительность барабана;
=8% - влажность песка;
Длину барабана находят из условий движения просушиваемого материала внутри барабана и времени необходимого для просушки. При вращении барабана частицы материала поднимаются лопастями и падают по вертикали вниз. За одно падение они перемещаются на расстояние м:
= 0.96м - средняя высота подъёма (стр.220 [1]);
=3º - угол наклона барабана к горизонту;
=8 мин - частота вращения барабана (стр.220 [1]);
=3 мин – время необходимое для прогрева материала (стр.220 [1]);
ДП 270113.02.00.000 ПЗ
Конструктивный раздел. Расчёт основных параметров
= 2 – число падений частицы материала за один оборот барабана (стр.220 [1]);
Исходя из конструктивных соображений принимаем = 6 м.
Уточним значение частоты вращения барабана после определения его длины по формуле мин:
При работе сушильного барабана энергия затрачивается на преодоление сил следующих сопротивлений: подъёма материала внутри барабана ; трение качения бандажей по роликам ; трение в цапфах опорных роликов
Рисунок 17. Схема сил для расчёта сушильного барабана
а - сопротивление подъёму материала при вращении барабана; б – распределение давления на опорные ролики при неподвижном барабане.
Сила тяжести материала в барабане Н:
= 0.25 – коэффициент заполнения барабана материалом (стр.221 [1]);
= 1700 кгм³ - плотность высушиваемого материала (стр.221 [1]);
= 9.8 мс² - ускорение свободного падения;
Для расчёта сил трения качения бандажей по роликам и в цапфах опорных роликов определяют силу с которой барабан давит на ролики Н:
Н - сила тяжести материала в барабане;
=520000 Н – сила тяжести барабана;
= 4 – число опорных роликов (стр.221 [1]);
= 30º - угол между осью ролика и осью барабана (стр.221 [1]);
Сила сопротивления от трения качения бандажей по роликам приведённая к радиусу ведущего элемента Н:
= 1м – радиус бандажа;
= 0.328 м – радиус опорного ролика;
= 1 – коэффициент трения качения бандажа по ролику;
= 1.21 м – радиус зубчатого венца барабана;
Сила сопротивления от трения качения в цапфах опорных роликов приведённая к радиусу ведущего элемента Н:
= 0.04 – коэффициент трения качения подшипника опорного ролика (стр.68 [2]);
=0.068 м – радиус цапфы опорного ролика;
При медленном вращении поперечное сечение материала принимают за сплошной сегмент центр масс которого находится от центра барабана на расстоянии равном радиусу . Плечо силы тяжести определим из условия что при вращении бараба- на сегмент материала повёрнут относительно вертикальной оси на угол (стр.222 [1]);
Рисунок 18. Схема определения центра масс материала
Плечо силы тяжести определим по формуле м:
= 0.766 м – внутренний радиус барабана;
= 47º - угол поворота сегмента относительно вертикальной оси (стр.222 [1]);
Силу сопротивления подъёму материала определяют из условия равенства моментов сил действующих на барабан при подъёме материала Н:
= 0.56 м – плечо силы тяжести материала относительно вертикальной оси барабана;
Частота вращения барабана мин:
= 9 – коэффициент режима работы барабана (стр.221 [1]);
Окружное усилие на преодоление сил сопротивлений и Н:
Окружная скорость приводного венца мс:
Значения элементов входящих в формулу приведены выше.
Мощность необходимая для привода сушильного барабана кВт:
= 0.75 – коэффициент полезного действия привода (стр.221 [1]);
2 Расчет сушильного барабана на прочность
В сушильном барабане па прочность рассчитывают обечайку сушильного барабана и бандаж. Обечайку сушильного барабана рассчитывают по допускаемым напряже -ниям и на прогиб а бандаж — на изгиб и контактную прочность. (стр.167 [1]);
При расчете обечайки сушильного барабана принимаются наиболее неблагоприят –ные условия загрузки: весь материал распределён между бандажами на расстоянии ; зубчатый венец находится в середине между банадажами; влиянием концевых ненагруженных участков барабана пренебрегаем; окружное усилие приложено
вертикально вниз. (стр.167 [1]);
Рисунок 19. Схема нагрузки обечайки сушильного барабана
Длину концевых участков барабана определим по формуле м:
= 6 м – длина барабана;
Расстояние между бандажами определим из выражения м:
Нагрузка на 1 м длины барабана кНм:
Изгибающий момент барабана в вертикальной плоскости кН·м:
= 3.5 кН – сила тяжести зубчатого венца;
Крутящий момент барабана кН·м:
Расчётный суммарный момент от действия изгиба и скручивания кН·м:
Момент сопротивления барабана как круглой полой балки м³:
= 1.532 м – внутренний диаметр обечайки барабана;
=1.646 м – наружный диаметр обечайки барабана;
Напряжение на стенке барабана МПа:
= 780 МПа – допускаемое напряжение;
Вывод: расчётные напряжения в сечении барабана не превышают допускаемых следовательно условие прочности выполняется.
2 Проверочный расчёт барабана на прогиб
Во избежание изгиба барабана и нарушения работы приводного устройства прогиб барабана f от распределённой и сосредоточенной нагрузок не должен превышать допускаемого значения.(стр.168 [1]); Если рассматривать сушильный барабан как балку с учетом наиболее неблагоприятных условий ее нагружения то прогиб барабана равен м:
м - прогиб от равномерно распределённой нагрузки;
м – прогиб от сосредоточенной нагрузки;
= 0.0003 мм- допускаемый прогиб на метр длины барабана (стр.168 [1]);
Прогиб барабана от равномерно распределённой нагрузки м:
= 184500 МПа – модуль упругости стали;
Значения остальных элементов входящих в формулу приведены выше.
Осевой момент инерции поперечного сечения барабана:
Прогиб барабана от сосредоточенной нагрузки м:
=554 - окружное усилие на преодоление сил сопротивлений и ;
= 3 м - расстояние между бандажами определим из выражения;
Значения элементов входящих в формулу определены выше.
Вывод: абсолютный максимальный прогиб не превышает относительного допустимого следовательно условие жёсткости выполнено.
2 Расчёт жёстких компенсаторов
Зазор между башмаком и компенсатором для обеспечения возможности теплового расширения обечайки м:
м(м·ºС) - коэффициент линейного расширения стали (стр.169 [1]);
=150ºС - максимальная температура обечайки (стр.169 [1]);
=16 ºС – минимальная температура обечайки при монтаже (стр.169 [1]);
Действительное линейное давление определим по формуле кНм:
= 0.163 м - ширина бандажа;
= 2000 кНм – допустимое линейное давление (стр.169 [1]);
= 205 кН – усилие действующее на бандаж;
- условие выполнено.
Внутренний диаметр бандажа м:
= 0.144 м – высота компенсатора над обечайкой;
= 0.0002 м – зазор между башмаком и компенсатором;
Значения элементов входящих в формулу определены выше.
Рисунок 20. Поперечное сечение бандажа
Напряжения смятия бандажа и ролика в зоне их контакта МПа:
= 390 МПа – допустимые напряжения смятия (стр.169 [1]);
= 0.882 м – внутренний радиус бандажа;
= 1257 кНм – действительное линейное давление бандажа на ролик;
Расстояние между компенсаторами определяют по формуле м:
= 1.93 м - внутренний диаметр бандажа;
= 15º - угловой шаг компенсатора;
Рисунок 21. Эпюра распределения усилий в бандаже
Изгибающий момент бандажа кН·м:
Значения и названия элементов входящих в формулу приведены выше.
Толщина бандажа в радиальном направлении м:
= 250 МПа – допустимое напряжение изгиба в бандаже (стр.169 [1]);
3. Проверочный расчёт оси ролика
Определим реакции опор. Составим уравнения моментов(стр. 200[3]) .
Вертикальная составляющая реакции в точке В кН:
Горизонтальная составляющая реакции в точке В кН
Вертикальная составляющая реакции в точке А кН:
+60-120=0; -54+37-17=0 реакции опор найдены верно.
Результирующая реакция в опоре А кН:
Результирующая реакция в опоре В кН:
Рисунок 22. Расчётная схема оси опорного ролика
Изгибающий момент в плоскости xoy кН·м:
Изгибающий момент в плоскости yoz кН·м:
Результирующий изгибающий момент кН·м:
Опасным сечением оси является сечение 1-1 так как при наименьшей площади в нём действуют наибольшие усилия.
Рисунок 23. Ось опорного ролика
Выполним расчет в форме проверки коэффициента S запаса прочности минимально допустимое значение которого принимают в диапазоне [S] = 15 25 (стр. 211[3]) в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушения вала точности определения нагрузок и напряжений уровня технологии изготовления и контроля(стр. 211[3]) .
Для наиболее опасного сечения вычислим коэффициент S:
и - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям определяемые по зависимостям:
и – амплитуды напряжений цикла;
и – средние напряжения цикла;
и – коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого сечения (стр. 213[3]) .
Для расчета вала примем что нормальные напряжения изменяются по симметрич- ному циклу (стр. 22[4])а касательные напряжения – по отнулевому циклу:
Тогда коэффициент запаса по нормальным напряжениям:
Напряжения в опасных сечениях вычислим по формулам МПа:
- результирующий изгибающий момент Н·м;
= 120 кН·м – крутящий момент;
=168260 – момент сопротивления сечения вала при изгибе мм³(табл. 15 [4])
=336520- момент сопротивления сечения вала при кручении мм³ (табл. 16 [4]).
Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении МПа:
=360 МПа и =200 МПа – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (табл. 18 [4])
и – коэффициенты снижения предела выносливости.
Значения и вычисляют по зависимостям:
и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений (= 155 и = = 17) (табл. 19 [4])
= 073 - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения (табл. 21 [4])
= 11 - коэффициент влияния шероховатости (табл. 20 [4]).
= 15 - коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл. 22 [4]).
= (155073 + 11-1)15 = 148
= (17073 + 11-1)15 = 162
= 005 – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений. (табл. 12 [3]).
Условие на выносливость вала выполнено.
4 Расчет зубчатого венца
Исходя из конструктивных соображений выбираем в качестве материала зубчатого венца Сталь 45 с термообработкой «улучшение».
Расчетный модуль зацепления мм:
T – крутящий момент на барабане Н·м;
kf- коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца ( kf = 105 рис.4.2.3.[8]);
kA - коэффициент внешних динамических нагрузок (kA = 175 табл. 4.2.9.[8]);
z - число зубьев приводного колеса;
- коэффициент ширины шестерни относительно ее диаметра( = 12 табл. 4.2.6.[8]);
Y- коэффициент учитывающий форму зуба (Y = 37 рис. 4.2.5.[8]);
U – передаточное число;
FP - допускаемые изгибные напряжения МПа:
YN - коэффициент долговечности(YN = 1[8]);
YA - коэффициент учитывающий влияние двухсторонней нагрузки(YA = 1[8]).
Принимаем стандартное значение m = 14 в соответствие с таблицей 4.2.2.[8].
Окружная сила в зацеплении кН:
d – диаметр начальной окружности мм;
Расчетная удельная окружная сила при изгибе Нмм:
kF - коэффициент учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении(kF = 113 табл.4.2.8.[8]);
b – ширина зубчатого венца мм .
Расчетное напряжение изгиба зуба МПа:
Расчетная удельная окружная сила Нмм:
kH - коэффициент учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении(kH = 113 табл.4.2.8.[8]);
kH - коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца ( kH = 107 рис.4.2.3.[8]).
Расчетные контактные напряжения МПа:
ZH - коэффициент учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев(ZH = 177[8]);
ZЕ - коэффициент учитывающий механические свойства материла (ZЕ = 275 Мпа-12[8])
FP - допускаемые контактные напряжения МПа:
где т – предел текучести материала МПа (т = 400[8]).
Из расчета видно что прочность зубчатого венца обеспечена т.к. расчетные изгибные и контактные напряжения не превышают допускаемых.
5. Расчет шпонки на смятие.
Рисунок 24. Расчётная схема шпоночного соединения
Расчётные напряжения смятия определим по формуле МПа:
d=100 мм - диаметр вала;
h=40 мм – высота шпонки (табл. 22 [4]);
Lp=80 мм- длина шпонки (табл. 22 [4]);
Mb = 30 кН·м - момент вала на котором находится шпонка;
[см]=150 МПа – допускаемое напряжение смятия (табл. 5 [4])
Расчётные напряжения смятия не превышают допускаемых следовательно условие выполнено.
6. Проверка опорного ролика на смятие
Исходя из конструктивных соображений принимаем диаметр ролика d=657мм.
Выполним проверку ролика на смятие.
Значение местных напряжений смятия при линейном контакте:
[см] = 85МПа - допускаемое напряжение на смятие (табл. 22 [6]);
b= 0.260 м – толщина ролика;
Pв кН– расчетная нагрузка на вал;
Расчетная нагрузка на вал кН:
k – коэффициент учитывающий режим работы механизма k=16 (стр. 217 [6]);
γ – коэффициент учитывающий переменность нагрузки γ=08 (стр. 217 [6]);
Pр – нагрузка на один ролик кН:
Рисунок 25. Силы действующие на ролик
(G + Q)= 820 кН – сила давления барабана на опорный ролик;
n = 4– количество опорных роликов;
Eпр=21·105 Па - приведенный модуль упругости для стального ролика и стального вала (стр. 112 [3]);
r =0.3285 м - радиус ролика;
Pв=1.6 · 0.8 · 205=262.4
Так как результат расчета удовлетворяет заданному условию смятия то диаметр ролика оставляем равным 657мм.
Вывод: расчётные напряжения в деталях машины после модернизации не превышают допускаемых значений следовательно прочность жёсткость и устойчивость машины при эксплуатации обеспечена.