Реферат: Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов

--PAGE_BREAK--

Рис. 5.1 Схема сушильного барабана: 1 — корпус, 2 — бандаж (2 шт); 3 -пересыпные полки, 4 — рама, 5 — роликоопора, 6 — пылевая камера, 7 — уплотнение; 8 — уплотнение, 9 — ролик упорный (2 шт), 10 — венец зубчатый, 11 — шестерня подвенцовая, 14 — кожух, 15 — топка, 16 — бункер. 17 — труба загрузочная, 18 -горелка, 19 — патрубок (2шт), 32 — редуктор, 33 — электродвигатель.
Корпус барабана 1 сварен из отдельных обегаек из листовой стали 09ГС2. Внутри для увеличения теплоотдачи между материалом и топочными газами на отдельных его участках установлены стальные решетки из листовой стали, а на остальных — пересыпные полки 3 приварены к корпусу. При движении материала внутри корпуса его куски захватываются полками 3. поднимаются ими на некоторую высоту и ссыпаются с них, оказываясь в потоке горячих газов. Снаружи на корпус надеты два бандажа 2, которыми он опирается на две роликоопоры. Они представляют массивные стальные цилиндрические кольца, свариваемые из двух половин при монтаже сушильного барабана. Между внутренней поверхностью бандажей 2 и наружной корпуса установлены пакеты стальных пластин, приваренных к корпусу, на которые опираются бандажи. В холодном состоянии между пакетами пластин и бандажами имеются зазоры, которые переходят в натяги в процессе работы из-за нагрева и расширения корпуса барабана. Роликоопоры состоят (см. черт. ДПМА 02 01 00 00 00 80): из пары стальных роликов, напрессованных на оси, на концы которых надеты сферические двухрядные шарикоподшипники, установленные в стальных разъёмных корпусах. Корпуса подшипников установлены на рамах 4 с направляющими, по которым они могут перемещаться с помощью винтовых регулировочных устройств 13, сближаясь друг к другу или отдаляясь, и крепятся к ним болтами. Таким образом производится регулировка положения роликоопор относительно оси корпуса барабана. Барабан 1 установлен под углом 3° к горизонту для того, чтобы обеспечить движение материала внутри него. Во время работы он может смещаться вдоль оси под действием веса, поэтому для предотвращения схода бандажей с роликов роликоопор 5 установлены у нижнего бандажа два упорных ролика 9,11, состоящие из роликов, установленных в роликовых радиально-упорных подшипниках, надетых на неподвижные оси.Верхняя часть корпуса барабана 1 входит в проём в стенке топки 15 для сжигания топлива, а нижняя — в пылевую камеру 6. Пылевая камера 6 имеет патрубки, к которым подсоединяются газоходы для удаления газов из корпуса в пылеосадительные установки для о чистки их от пыли перед выбросом в атмосферу. Для недопущения попадания наружного воздуха внутрь корпуса 1 на его концах установлены уплотнения 7 и 8.Вращается барабан от привода, состоящего из электродвигателя 33, редуктора 32, подвенцовой шестерни 11 и зубчатого венца 10. Устройство и установка подвенцовой шестерни аналогичны устройству роликоопор. Корпуса подшипников подвенцовой шестерни 11 крепятся болтами к неподвижной раме 4. Зубчатый венец 10 состоит из двух половин, скрепляемых болтами. Устанавливается он на приваренных к барабану пакетах пластин и крепится к ним болтами. Сверху венец 10 и подвенцовые шестерни 9, 11 укрыты кожухом 14 для защиты от попадания пыли и в целях обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Подача материала из бункера 16 производится через топку, поэтому сушка материала начинается, как только он попадает в нее. Топливо (природный газ) сжигается в горелке 18, куда оно подаётся вместе с воздухом и, смешиваясь, образуют горючую смесь. Газы, образующиеся при сгорании горючей смеси, из горелки попадают внутрь корпуса барабана 1, и, двигаясь по нему под действием разражения, создаваемого дымососом пылеулавливающей установки, отдают тепло непосредственно материалу, стенкам корпуса барабана 1, решётке, пересыпным полкам 3 (а те — материалу), охлаждаются и через патрубки 19 отводятся в пылеулавливающую установку. Работает сушильный барабан следующим образом. Материал (шлак), загружаемый в бункер 25 ленточным питателем, непрерывно поступает по трубе 26 внутрь корпуса барабана 1, проходит по нему и через патрубки 19 пылевой камеры выгружается на ленту ленточного конвейера, который уносит его на дальнейшую обработку.
5.2 Расчёт основных параметров машины
Исходные данные:

1)    наружный диаметр барабана — Дб= 2800 мм = 2,8 м; внутренний Дб= 2760 мм = 2,76 м; длина барабана Lб= 20 м;

2)    высушиваемый материал — гранулированный шлак плотностью ρ = 700 кг/м3;

3)    влажность материала — начальная Wн= 22%, конечная Wк = 3%;

4)     частота вращения барабана пб= 4,2 мин 1. Расчёт производим используя (Л — 1) — С. 163, 164.

5)     наклон оси барабана к горизонту, %;ί= %.

Определяем время сушки порции материала:
<img width=«163» height=«65» src=«ref-1_1491824504-3955.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">
где β — коэффициент заполнения корпуса барабана материалом,β = 0,1...0,25; принимаем β = 0,2; А — паросъём, кг/(м3/ч); А = 45÷ 65 кг/(м3/ч); принимаем А =55 кг/(м3/ч);
<img width=«301» height=«57» src=«ref-1_1491828459-1475.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">
Определяем производительность сушильного барабана, как транспортирующего механизма:
Пм = А× v×Кз ×ρ
где А0 — площадь внутреннего сечения корпуса барабана, м2;
<img width=«243» height=«58» src=«ref-1_1491829934-869.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">
v— скорость перемещения материала внутри барабана вдоль его оси, м/с;


<img width=«369» height=«42» src=«ref-1_1491830803-714.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">
Кз — коэффициент заполнения материалом объёма барабана; Кз = 0,1;
Пм= 6 × 0,018 ×0,1× 700 = 7,56 кг/с = 27,2 т/ч
Определяем внутренний объём корпуса барабана:
Voб = А×L= 6 × 20 = 120 м2
Определяем производительность сушильного барабана по выходу влаги:
Пw= Пм[Wн: (100 — Wн) — Wk: (100 — Wk)] = [(14-2): (100-14) — 2: (100 — 2)] x7,56 = 0,9 кг/с
Определяем требуемый объём сушильного барабана, как сушильного агрегата:
<img width=«306» height=«82» src=«ref-1_1491831517-542.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">
Размеры сушильного барабана обеспечивают его работу как теплового агрегата, т. к.
<img width=«398» height=«42» src=«ref-1_1491832059-854.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">


5.3 Расчёт мощности, подбор электродвигателя и кинематический и силовой расчёт привода
Определяем вес вращающихся частей сушильного барабана:
Gвр= Gб + Gm
где Gб — вес барабана в сборе; Gб= 166 КН (заводские данные); Gm— вес материала, находящегося в корпусе барабана, КН;
Gm= Vб×K3×ρ×g=120×0,l× 0,7×9,81 = 82,4 КН;

Gвр= 166+ 82 = 248 КН.
5.3.1 Построение кинемической схемы
<img width=«432» height=«226» src=«ref-1_1491832913-14931.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">

Рис.5.2. Кинематическая схема сушильного барабана
5.3.2 Кинематический и силовой расчёт привода

Определяем мощность, затрачиваемую на подъём материала барабаном при сушке по формуле:
Р1= 1,95 R3б×L×ωб, кВт


где ωб— угловая скорость вращения барабана, рад/с
<img width=«269» height=«45» src=«ref-1_1491847844-1014.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">
Rб— внутренний радиус барабана, м;
Rб=Дб/2= 2,76/2 = 1,38 м

Р1= 1,95 × 1,383 × 20 × 0,21 = 21,5 кВт.
Определяем мощность, расходуемую на преодоление трения в подшипниках качения опорных роликов:
P2= 0,115 Gвр× r ×ωр, кВт
Gобщ— вес вращательных частей барабана и материала; Свр= 440 КН; r– радиус вращения опорных роликов, м; r= 0,4 м; ωр— угловая скорость вращения роликов, рад/с;
<img width=«410» height=«74» src=«ref-1_1491848858-2212.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">
Определяем мощность, расходуемую на преодоление трения качения бандажей по роликам по формуле:
Р3= 0,0029Gвр×ωб= 0,0029 × 248 × 0,44 = 0,3 кВт




Определяем потребную мощность электродвигателя по формуле:
<img width=«180» height=«47» src=«ref-1_1491851070-348.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">
где ŋпр— КПД, учитывающий потери мощности на преодоление трения в приводном механизме и в уплотнениях барабана; ŋпр= 0,7...0,8, принимаем ŋпр-0,75.
<img width=«293» height=«43» src=«ref-1_1491851418-949.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">
По найденной требуемой мощности подбираем двигатель марки 4А 315510 УЗ ГОСТ 19523-81.
Таблица 1. Техническая характеристика электродвигателя



Определяем передаточное число привода:
<img width=«351» height=«69» src=«ref-1_1491852367-1066.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">
где Uред— передаточное число редуктора; принимаем Uред=16
<img width=«225» height=«49» src=«ref-1_1491853433-865.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">




Uз.п .— передаточное число зубчатой передачи

Определяем частоту вращения, угловые скорости, мощности и вращающие моменты на каждом валу:

1 вал:
<img width=«473» height=«108» src=«ref-1_1491854298-2802.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">
2 вал:
<img width=«455» height=«69» src=«ref-1_1491857100-1911.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">
Р2= Р1×ŋред, принимаем ŋред= 0,97; Р2= 53,5 × 0,97 = 51,9 кВт

T2= Р2×103/ ω2= 51,9× 103/3,86= 13446 Н.м.

На барабане
<img width=«368» height=«96» src=«ref-1_1491859011-1732.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
где ŋз.п.— КПД зубчатой передачи; ŋз.п.= 0,95… .0,96; принимаем ŋз.п.= 0,95
T3= Р3× 103/ ω3= 49,3 × 103/0,44 = 112057 Н.м.


Результаты расчётов заносим на рис. 5.2.

Подбираем стандартный редуктор цилиндрический марки Ц2У-400Н 16-12М-У3 ТУ2-056-165-77
Таблица. Техническаяхарактеристика редуктора



5.4 Расчёт передач на прочность
5.4.1 Расчёт зубчатой передачи

Исходные данные:

1)    передаваемый зубчатым венцом вращающий момент — Tз= 112057 Н.м;

2)    передаточное число передачи Uз.п.= 8,78;

3)    работа непрерывная, при временных перегрузках до 20%

Проектный расчёт

Так как передача укрыта кожухом, проектный расчёт ведём на контактную выносливость зубьев в последовательности, рекомендованной (3) — С. 35-46.

Определяем межосевое расстояние передачи:
<img width=«559» height=«55» src=«ref-1_1491860743-1677.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">




где Ка= 49,5 — для прямозубых передач;

Кнβ– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца;Кнβ= 1… 1,15; принимаем Кнβ= 1,15 по ГОСТ 2185-69;

ψва— коэффициент ширины зубчатого венца; ψва=в/А; принимаемψва= 0,125;

[δ]н— допускаемое контактное напряжение, МПа;
<img width=«469» height=«69» src=«ref-1_1491862420-1042.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">
δHeimb— предел контактный выносливости при базовом числе циклов;

KHL— коэффициент долговечности; KHL= 1;

[Sн] — коэффициент безопасности; [Sн] = 1,2.

Принимаем для изготовления подвенцовой шестерни сталь 45

ГОСТ 1050-88, имеющую δТ=340 МПа, δв = 690 МПа, средняя твёрдость 200 НВ, термообработка улучшение, а для зубчатого венца — сталь 45Л ГОСТ 1050-88, δв = 520 МПа, δt= 290 МПа, средняя твёрдость — 180 НВ, термообработка — нормализация ((3) — С.34, табл. 3.3.). Для выбранных сталей находим:
<img width=«491» height=«214» src=«ref-1_1491863462-5454.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">


Принимаем аω = 2500 мм по ГОСТ 2185-76

Определяем модуль: m= (0,01..0,02) аω = 2500 ×(0,01..0,02) = 25..50 мм;

принимаем m = 25 мм по ГОСТ 2185-76.

Определяем числа зубьев (суммарное, шестерни зубчатого венца)',
<img width=«478» height=«49» src=«ref-1_1491868916-5834.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">
принимаем Z1= 20; Z2= ZΣ– Z1= 200 — 20 = 180;

-         уточняем межосевое расстояние:

аω = 0,5 ZΣ×m = 0,5 × 200 × 25 = 2500 мм — оно не изменилось;

-         уточняем передаточное число:
<img width=«166» height=«54» src=«ref-1_1491874750-2552.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">
увеличение Uз.п.составляет:
<img width=«468» height=«52» src=«ref-1_1491877302-5722.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">
что допустимо.

Вычисляем параметры шестерни и зубчатого венца:

1) делительные диаметры – d1(шестерни) = m × Z1= 25 × 20 = 500 мм;

— d2(зубчатого венца) = m × Z2= 25 × 180 = 4500 мм;

2) наружные диаметры – da1= d1+ 2m= 500 + 2 × 25 = 550 мм;

-da2= d2+ 2m= 4500 + 2 × 25 = 4550 мм;

3) диаметр впадины – df1= d1— 2,5m= 500 — 2,5 × 25 = 437,5 мм;

— df2= d2 — 2,5m= 4500 — 2,5 × 25 = 4437,5 мм;

4) ширину – b1= b2+15 мм = 315 +15 мм = 330 мм;

— b2=аω ×ψва= 2500 × 0,125 = 312,5 мм; принимаем b2= 315 мм

Определяем силы в зацеплении зубьев:

1)       окружная
<img width=«432» height=«64» src=«ref-1_1491883024-1568.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">
2)       радиальная Fr= Ft× tg20° = 49,8 × 103 × 0,364 = 18,1×103Н; Определяем окружную скорость:
<img width=«394» height=«69» src=«ref-1_1491884592-1615.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">    продолжение
--PAGE_BREAK--
По vокрназначаем 8-ю степень точности передачиb1=330ММ
<img width=«2» height=«98» src=«ref-1_1491886207-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1026"><img width=«2» height=«98» src=«ref-1_1491886286-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1027"><img width=«76» height=«3» src=«ref-1_1491886365-81.coolpic» v:shapes="_x0000_s1028"><img width=«38» height=«3» src=«ref-1_1491886446-78.coolpic» v:shapes="_x0000_s1029"><img width=«3» height=«45» src=«ref-1_1491886524-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1030"><img width=«3» height=«45» src=«ref-1_1491886603-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1031"><img width=«42» height=«3» src=«ref-1_1491886682-78.coolpic» v:shapes="_x0000_s1032"><img width=«3» height=«44» src=«ref-1_1491886760-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1033"><img width=«153» height=«3» src=«ref-1_1491886839-86.coolpic» v:shapes="_x0000_s1034"><img width=«3» height=«44» src=«ref-1_1491886760-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1035"><img width=«2» height=«2» src=«ref-1_1491887004-73.coolpic» v:shapes="_x0000_s1036"><img width=«420» height=«227» src=«ref-1_1491887077-9700.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">
Определяем расчётные контактные напряжения зубьев:




<img width=«474» height=«77» src=«ref-1_1491896777-1787.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">
где Zh— коэффициент, учитывающий форму сопряжённых поверхностей зубьев в полюсе зацепления; Zh= 1,76;

Zε— коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий; Zε= 0,9;

Кн— коэффициент нагрузки; Кн=Кнα ×Кнβ ×Кнγ ×Кнδ; (3) — С. 32;

Кнα— коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;Кнα= 1,06; (3) — С. 39, табл. 3.4;

Кнβ— коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца; зависит от ψвd= b2= 315 = 0,07; Кнβ= 1; (3) — С. 39, табл. 3.5;d24500

Кнγ— динамический коэффициент, Кнγ= 1,05; (3) — С. 40, табл. 3.6;
<img width=«480» height=«106» src=«ref-1_1491898564-1276.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">
Уточняем допускаемые напряжения на контактную выносливость зубьев:
<img width=«442» height=«64» src=«ref-1_1491899840-1394.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">
гдеδHeimb 2= 390 МПа; КHL= 1; [Sн] = 1,2.

Zr— коэффициент, учитывающий влияние шероховатости сопряжённых

поверхностей; Zr= 0,9 — для 8-ой степени точности;

Zv— коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости на контактную прочность зубьев; Zv= 1; (3) — С. 40.

Kl— коэффициент, учитывающий влияние смазочного материала на контактную прочность зубьев; Kl= 1;

Кхн — коэффициент, учитывающий влияние размеров зубчатого венца;
<img width=«442» height=«97» src=«ref-1_1491901234-2437.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">
Контактная прочность зубьев обеспечена.

Проверочный расчёт зубьев передачи на выносливость при изгибе

Определяем допускаемое напряжение на изгиб:
<img width=«474» height=«64» src=«ref-1_1491903671-1141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">
где δFeim— предел выносливости при эквивалентном числе циклов, МПа;

δFeim= δ°Feim×KFa×KFd×KFc×KFL; (3) — C.44

KFa— коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверхности зубьев; KFa= 1;

KFd— коэффициент, учитывающий влияние деформационного упрочнения и электрохимической обработки переходной поверхности; KFd= 1;

KFc— коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки;

KFc=1;

KFL— коэффициент долговечности; KFL= 1;

δ°Feim— предел выносливости при отнулевом цикле напряжений, соответствующий их базовому числу;

δ°Feim1= 1,8 НВ = 1,8 × 180 = 324 МПа — для зубчатого венца;

δ°Feim2= 1,8 × 200 = 360 МПа — для шестерни;

δFeim2= 324 × 1 × 1 × 1=324 МПа — для зубчатого венца;

δFeim1= 360 × 1 × 1 × 1= 360 МПа — для шестерни;

Ys— коэффициент, учитывающий градиент напряжений, зависящий от модуля; интерполируя получаем –
<img width=«504» height=«54» src=«ref-1_1491904812-1064.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">
Yr— коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности; Yri=Yr2=1;

KxF2— коэффициент, учитывающий размеры зубчатого колеса;
<img width=«511» height=«158» src=«ref-1_1491905876-2014.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">
[Sf] — коэффициент безопасности; [Sf] = [<Sf]' x[Sf]"; (3) — C.43; [iSf]' — коэффициент, учитывающий нестабильность свойств зубчатых колёс;

[Sf]' = 1,75; (3) — С.45, табл. 3.9;

[Sf]"2— коэффициент, учитывающий влияние на изгибную выносливость способа получения заготовки; [Sf]" =1,3 — для литых заготовок;


<img width=«512» height=«161» src=«ref-1_1491907890-3336.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">
Определим отношение [δf]1/ Y1— для шестерни и [δf]2/Y2для зубчатого венца; где Y1и Y2 -коэффициенты, учитывающие форму зуба; Y1— 4,09; Y2=3,6;
<img width=«229» height=«54» src=«ref-1_1491911226-3439.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">
— расчёт зубьев на изгиб ведём по зубчатому венцу.

Определяем расчётные напряжения изгиба:
<img width=«494» height=«74» src=«ref-1_1491914665-1012.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">
KF2— коэффициентнагрузки; KF2=KFβ×Kfv; (3) — C.42;

KFβ— коэффициент неравномерности распределения нагрузки, зависит от Хво= b2/d2= =315/4500 = 0,07; KFβ=l.

Kfv— динамический коэффициент;Kfv= 1,25; Kf2 = 1 × 1,25 = 1,25.
<img width=«442» height=«74» src=«ref-1_1491915677-1395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">


Выносливость зубьев на изгиб обеспечена, т. к. δf2= 28,5 МПа < [δf]2= 44,6 МПа.
5.5 Расчёт деталей машины на прочность
5.5.1 Расчёт вала подвенцовой шестерни

Исходные данные:

1)    передаваемый валом вращающий момент-Т= Т2= 13446 Н.м =13446 ×103 Н.мм;

2)    угловая скорость ω=ω2= 3,86 рад/с;

3)    окружная сила на шестерне -Ft= 49,8 × 103 Н;

4)    радиальная сила на шестерне -Fr= 18,1 × 103Н;

Проектировочный расчёт

Определяем диаметр конца вала (под полумуфту) из расчёта только на кручение:
<img width=«293» height=«74» src=«ref-1_1491917072-1079.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">
где Мк — крутящий момент, действующий в сечениях конца вала, Н.мм;

Мк=T= 13446 × 103 Н.мм;

[ĩ]к — допускаемое напряжение кручения, МПа (н/мм2); [ĩ]к = 20… .30 н/мм2;

принимаем [ĩ]к = 30 МПа (н/мм2)
<img width=«412» height=«74» src=«ref-1_1491918151-1127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">


принимаем по ГОСТ 6036-69 d=150 мм.

Проверочный расчёт вала

Вычерчиваем схему подвенцовой шестерни и назначаем диаметры шеек вала (см.рис. 5.4а): слева — направо:

1)    d1 = 150 мм — под посадку полумуфты;

2)    dп = 170 мм — под посадку подшипников;

3)    dш =190 мм — под посадку подвенцовой шестерни.

Вычерчиваем расчётную схему вала (рис. 7.46). На шестерню действуют взаимно перпендикулярные окружная Ftи радиальная Fvсилы. Заменим их действие на вал действием результирующей силы:
<img width=«524» height=«30» src=«ref-1_1491919278-722.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">
Сила Fрезпересекает ось вала в точке «С» под прямым углом. Повернём вал так, чтобы Fрезбыла направлена вертикально и вычертим расчётную схему (см. рис. 7.4в). На вал действует плоская система сил Fрез, реакции подшипников Raи Re. Т. к. сила Fрезрасположена на одинаковом расстоянии от подшипников А и Б, то их реакции направлены, как показано на схеме, и равны:
Ra= Rb= Fрез/2= 53 × 103/2 = 26,5 × 103 Н = 26,5 КН.
Выбираем для изготовления вала сталь 45 ГОСТ 1050-88, имеющую следующие механические свойства: предел прочностиδв = 890 МПа (н/мм2), предел текучестиδт = 650 МПа (н/мм2), предел выносливости по нормальным напряжениямδ-1= 380

МПа (н/мм2), предел выносливости по касательным напряжениям




ĩ-1= 0,58 ×δ-1=0,58 × 380 = 220 МПа (н/мм2),
средняя твердость — 285 НВ, термообработка -улучшение.

Определяем изгибающие моменты в сечения вала:
Миа= Мив= Миб= 0; Мис= Ra ×0,4 = 26,5 × 10з× 0,4 = 10,6 × 103Н.м.
Строим эпюру изгибающих моментов (рис. 5.4г).

Вращающий момент передаётся от середины ступицы полумуфты, насаженной на крайнюю левую шейку вала (см. рис. 5.4) до середины подвенцовой шестерни по часовой стрелке (если смотреть со стороны полумуфты). Под его действием в сечениях вала на участке ВС возникают крутящие моменты, одинаковые в каждом сечении и равные:Мк= Т — 13446 Н.м. Строим эпюру крутящих моментов (рис. 5.4д). Как видно из эпюр Ми и Мкр, опасным является сечение вала в точке «С» диаметром d=220 мм = 0,22 м. Определяем действующие в нём напряжения:

1)                 изгиба –
<img width=«516» height=«62» src=«ref-1_1491920000-1186.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">
2)                 кручения –
<img width=«363» height=«64» src=«ref-1_1491921186-888.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">
Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу с амплитудой, равной: δа= δи= 10,0 МПа, (н/мм2). Напряжения кручения изменяются по отнулевому циклу с амплитудой, равной: ĩа =ĩк/2 = 6,3/2 = 3,15 МПа.В сечении вала «С» — два концентрата напряжения: шпоночный паз с галтелью и посадка с натягом. Согласно примечанию в (2) — С. 15, табл. 02, в расчёт принимаем концентрацию напряжений от посадки шестерни. Определяем для опасного сечения «С» вала коэффициенты, влияющие на концентрацию напряжений:

1)   коэффициент влияния шероховатости поверхности — Kf= 1,2 (2) — С. 15, табл. 03;

2)   коэффициент влияния поверхностного упрочнения (без него) — Kv= 1,0; (2) — С. 15, табл. 04;

3)   отношение эффективных коэффициентов концентрации напряжений
<img width=«388» height=«66» src=«ref-1_1491922074-758.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">
4)       коэффициент концентрации для опасного сечения
<img width=«413» height=«120» src=«ref-1_1491922832-1401.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">
Определяем пределы выносливости вала в опасном сечении:
<img width=«385» height=«114» src=«ref-1_1491924233-1243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">


Определяем расчётные коэффициенты запаса прочности вала в опасном сечении по нормальным и касательным напряжениям:
<img width=«376» height=«74» src=«ref-1_1491925476-1585.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">
Определяем общий расчётный коэффициент запаса прочности вала в сечении «С»:
<img width=«530» height=«70» src=«ref-1_1491927061-1350.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">
Выносливость вала обеспечивается, т. к. S> [S] = 2,5.
<img width=«293» height=«386» src=«ref-1_1491928411-13029.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">

Рис. 5.4. Схемы к расчёту вала


5.6 Подбор и расчёт на прочность шпонок
5.6.1 Подбор и расчёт шпоночного соединения «вал -шестерня»

Исходные данные:

1)    диаметр вала d= dш= 190 мм;

2)    передаваемый шпоночным соединением вращающий момент Т = 13446 Н.м = 13446 × 103Н.мм;

3)    нагрузка переменная, с временными перегрузками на 20%

По диаметру вала d=190 мм для соединения с ним шестерни принимаем призматическую шпонку со скругленными торцами, имеющую следующие размеры поперечного сечения по ГОСТ 23360-78:

1)     ширина b= 45 мм;

2)     высота h = 25 мм;

3)     глубина паза t1= 15 мм.

Принимаем для изготовления шпонки сталь 45 ГОСT1050-88, имеющую допускаемые напряжения на смятие при переменной нагрузке [δ]см = 70… 100 Н/мм2; принимаем [<5]см = 80 Н/мм2. (2) — С. 77

Расчётная длина шпонки равна:
<img width=«505» height=«69» src=«ref-1_1491941440-2144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">
Полная длина шпонки равна: ℓ= ℓр+b= 208 + 45 = 253 мм; принимаем по ГОСТ 23360-78 I= 250 мм. Записываем условное обозначение шпонки: 45x25x250 ГОСТ 23360-78. Длину ступицы шестерни принимаем на 10 мм больше длины шпонки:
ℓст.ш.= 250+10 = 260мм.


5.6.2 Расчёт шпоночного соединения «вал — полумуфта»

Исходные данные:

1)    диаметр вала d= dп= 150 мм;

2)    передаваемый вращающий момент Т=13446 Н.м;

3)    нагрузка-переменная, с временными перегрузками до 20%.

Принимаем призматическую шпонку с обоими скруглёнными концами, имеющую размеры поперечного сечения по ГОСТ 23360-78:

1)     ширину b= 36 мм;

2)     высоту h = 20 мм;

3)     глубину паза t1= 12 мм.

Материал шпонки — сталь 45 ГОСT1050-88, допускаемое напряжение на смятие [δ]см = 80 H/мм2 (см. п. 7.6.1.).

Расчётная длина шпонки равна:
<img width=«511» height=«61» src=«ref-1_1491943584-7162.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">
Т. к. длина шпонки достаточно большая, принимаем две шпонки расчётной длиной ℓp1= ℓр/2= 165 мм.

Полная длина каждой шпонки равна: ℓ= ℓр+b= 165+ 36 = 201 мм; принимаем по ГОСТ 23360-78 I= 200 мм. Обозначение шпонки: 36×20×200 ГОСТ 23360-78. Длина шейки вала определится длиной ступицы полумуфты после её подбора.
5.7 Подбор и расчёт подшипников
5.7.1 Подбор и расчёт подшипников подвенцовой шестерни

Исходные данные:

1)    угловая скорость вала ω=ω2= 3,86 рад/с;

2)    диаметр вала d= dп= 170 мм;

3)    радиальная реакция подшипника Rr= Ra= 26,5 КН, осевая — отсутствует;

4)    нагрузка на подшипник-переменная, с временной перегрузкой на 20%

С учётом условий работы намечаем к установке самоустанавливающийся радиальный сферический двухрядный роликоподшипник № 1634 ГОСТ 5720-75, имеющий следующие данные: d= 170 мм; Д = 360 мм, В = 120 мм, Сдин= 252 КН. Определяем эквивалентную динамическую радиальную нагрузку на подшипник:
Re= (XV× Rr+ УRа) × Кδ× К ĩ; (2)-С. 330.
где X, У — коэффициенты радиальной и осевой нагрузок; X= 1;

Ra— осевая нагрузка; Ra= 0.

V— коэффициент, учитывающий зависимость долговечности подшипника от того, какое из колец вращается; V= 1;

Кδ— коэффициент безопасности, учитывающий влияние характера нагрузок на долговечность подшипника; Кδ= 1,3… 1,8; принимаем Кδ= 1,6;

Кĩ — коэффициент, учитывающий влияние температуры на долговечность подшипника; Кĩ = 1. (2) — С. 331
Re= X× V×Rr×Kδ×Kĩ =l×1 ×26,5 × 1,6 = 42,4 КН.
Определяем требуемую расчётную динамическую радиальную грузоподъёмность подшипника:
<img width=«261» height=«58» src=«ref-1_1491950746-2843.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">    продолжение
--PAGE_BREAK--


где р — показатель степени; р -10/3; Lh— требуемая долговечность подшипника; Lh= 4000… .30000; принимаем Lh= 25000.
<img width=«343» height=«60» src=«ref-1_1491953589-4035.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">
Долговечность выбранного подшипника обеспечивается, т. к. Счдин= 141,4 КН < Счдин = 252 КН.
5.8 Подбор и расчёт соединительных муфт
5.8.1 Подбор и расчёт муфты, соединяющей ведомый вал редуктора с валом подвенцовой шестерни

Исходные данные:

1)    диаметр вала d= dм=150 мм;

2)    передаваемый вращающий момент Т= Т2= 13446 Н.м;

3)    условия работы — режим — непрерывный, нагрузки — переменные, с временным возрастанием до 120%.

Учитывая большую величину возрастающего момента и условия работы, принимаем к установке зубчатую муфту. Определяем расчётный вращающий момент для её выбора:
Тр= К×Т; (3)-С. 268;
где К — коэффициент, учитывающий условия эксплуатации; К = 1,15… 1,2; принимаем К = 1,2; (3)-С. 272, табл. 11.3;
Т= 1,2 × 13446 = 16135 Н.м = 16,135 КН.м


По диаметру вала dи Трвыбираем зубчатую муфту и записываем её условное обозначение: муфта 23600-150-МЗ-Н ГОСТ 5006-55. Выбранная муфта имеет следующие параметры:

1)    крутящий момент — 23600 Н.м.;

2)    диаметр посадочного отверстия — d= 150 мм;

3)    длина ступицы полумуфты — ℓ=210 мм;

j4) допустимая частота вращения [n] = 1900 мин1
5.8.2 Подбор и расчёт муфты, соединяющей валы электродвигателя и редуктора

Исходные данные:

1)    диаметр вала d= 75 мм, длина шейки ℓ = 140 мм;

2)    передаваемый вращающий момент Т=Т1= 866 Н.м;

3)    условия работы — переменные нагрузки с кратковременным возрастанием до 120%.

Принимаем к установке муфту упругую втулочно-пальцевую (МУВП). Расчётный момент для выбора полумуфты — Tр= К × T= 1,2 × 866 = 1040 Н.м. Выбираем муфту и записываем её обозначение: МУВП 2000-75-11.-УЗ ГОСТ 21424-75. Муфта имеет параметры:

1)    номинальный вращающий момент — 2000 Н.м;

2)    диаметр посадочного отверстия – d= 75 мм, длина -ℓ = 140 мм;

3)    посадочное отверстиецилиндрическое;

4)    наружный диаметр — 250 мм, тип I, исполнение 1.
5.9 Правила технической эксплуатации машины и техники безопасности при её обслуживании
5.9.1 Правила технической эксплуатации

Сушильный барабан работает в непрерывном автоматическом режиме. Длительная и безопасная его работа обеспечивается грамотной эксплуатацией при соблюдении ниже изложенных правил. При приёмке и сдаче смены обслуживающий персонал должен осмотреть все его узлы и детали и выявить их техническое состояние. При осмотре необходимо обращать внимание на:

1)    состояние и надёжность узлов крепления электродвигателя, редуктора, корпусов подшипников, венцовой и подвенцовой шестерен, роликоопор;

2)    степень износа и наличие трещин и поломок у зубьев венцовой и подвенцовой шестерён, корпуса барабана, бандажей, роликов;

3)    наличие и качество смазки зубчатой передачи, подшипников и редуктора, отсутствие её подтеканий.

Во время работы сушильного барабана необходимо:

– Следить за равномерностью подачи материала, т. к. неравномерная подача снижает его производительность.

–Следить за тем, чтобы посторонние предметы вместе с материалом не попадали внутрь барабана, т. к. это может привести к аварии.

–По приборам следить за температурой в различных зонах барабана и корректировать её за счёт увеличения или уменьшения подачи горючей смеси в горелки, а также изменением её состава (соотношения воздуха и топлива). Кроме того, на величину температур влияет степень разряжения внутри барабана, от которой зависит скорость движения газов в барабане и их теплоотдача (при уменьшении скорости она увеличивается).

–Периодически, путём взятия контрольных проб и их анализа определять влажность материала на выходе из барабана и при отклонениях её сверх допустимых пределов — откорректировать изменением подачи топлива, его состава и разряжения внутри барабана.

– Следить за нагревом подшипников роликоопор, подвенцовой шестерни, редуктора. Допускается нагрев до 65°С.

–При появлении стуков и шумов, не характерных нормальной работе сушильного барабана, его необходимо немедленно остановить, выявить и устранить причину. Останавливают сушильный барабан только в аварийных ситуациях и для проведения ремонтов и технических обслуживании. Для этого останавливают питатель, вырабатывают весь имеющийся в барабане материал, прекращают подачу топлива в горелки и, не останавливая электродвигатель привода и дымосос, охлаждают корпус барабана до 40°С, после чего его выключают. Остановка разогретого барабана допускается не более, чем на 15 минут. Более длительная остановка может вызвать прогиб корпуса.Пуск сушильного барабана после ремонта занимает несколько часов, т. к. его корпус предварительно необходимо разогреть на холостом ходу до рабочих.Температур, после чего подачу материала начинают с минимальной и увеличивают до номинальной в соответствии с режимом, устанавливаемым заводом-изготовителем. Перед пуском барабан тщательно осматривается, и все обнаруженные неисправности устраняются.
5.9.2 Правила техники безопасности персонала

Безопасность персонала, обслуживающего сушильный барабан, обеспечивается при выполнении и соблюдении изложенных ниже правил:

– Система управления сушильным агрегатом должна иметь электрическую блокировку, обеспечивающую следующий порядок пуска: дымосос — ленточный разгрузочный конвейер — сушильный барабан — ленточный питатель, а при остановке — обратный порядок отключения. Кроме того, при падении разряжения в топке для сжигания топлива ниже допустимого должна прекращать подачу топлива в горелку. Чистку, мойку барабана производят только при его остановках, используя для этого ломики, металлические щётки, лопаты, скребки, шланги со сжатым воздухом и водой, ветошь, керосин, дизельное топливо.

– Опорные и упорные ролики, венцовая и подвенцовая шестерни должны быть ограждены сплошными металлическими ограждениями (кожухами), а газопроходы

–тепло изолированы для предупреждения возможности ожогов обслуживающего персонала.

– Сушильный барабан для предупреждения Qпуске должен оборудоваться световой и звуковой сигнализацией (мигающими электрическими лампами красного цвета и электрическим звонком), которые должны обеспечивать видимость и слышимость сигналов для всех работающих в сушильном отделении.

– Уплотнения корпуса сушильного барабана и степень разряжения внутри его, а также герметичность загрузочного и разгрузочного устройств должны предотвращать проникновение топочных газов в рабочее помещение. При падении разряжения в пылевой камере сушильного барабана ниже нормы автоматика должна отключать подачу топлива в горелку. Степень загазованности рабочего помещения сушильного отделения должна постоянно контролироваться забором и экспресс-анализом проб воздуха. При загазованности, превышающей санитарные нормы, работа сушильного барабана должна быть запрещена. Пылеулавливающие установки сушильных агрегатов должны обеспечивать очистку газов и воздуха от пыли перед выбросом в атмосферу не ниже санитарных норм.

– Для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током корпуса электрощитов, электродвигателя сушильного барабана должны иметь заземляющие устройства, подсоединённые к цеховому заземляющему контуру.

– К обслуживанию сушильного барабана допускаются лица, прошедшие обучение, стажировку и инструктаж по технике безопасности, сдавшие квалификационный экзамен.

– При осмотре сушильного барабана необходимо оценить техническое состояние и надёжность закрепления всех ограждений и заземляющих устройств. Все обнаруженные неисправности должны устранятся. Работа при неисправных ограждениях и заземлении категорически воспрещается.

– Запрещается смазывать, устранять какие-либо неполадки и производить ремонт при работающем приводе. Для этого необходимо остановить барабан, отключить его электродвигатель с удалением предохранителей, на пусковых устройствах вывешивают плакаты с надписью «Не включать — работают люди!»

–Внутренний осмотр и ремонт корпуса должен осуществляться не менее, чем двумя рабочими, один из которцх выполняет роль страхующего, по наряду-допуску. Для освещения должны /использоваться переносные лампы в закрытом исполнении напряжением не свыше 12 В.

– Во время розжига и эксплуатации сушильного барабана запрещается открывать двери топок, стоять против них, наблюдать за горением топлива без защитных очков с затемнёнными стёклами, находиться под его корпусом во время работы.
5.10 Карта и схема смазки машины
Схема смазки сушильного барабана разрабатывается заводом-изготовителем и представляет упрощённую схему, на которой указывается положение всех его точек смазки. Точки смазки на схеме нумеруются.
<img width=«361» height=«222» src=«ref-1_1491957624-10017.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">

Рис. 5.5. Схема смазки сушильного барабана


Карта смазки представляет таблицу, содержащую наименование точек смазки, режимы и способы смазки каждой из них с указанием применяемой смазки.
Таблица 3. Карта смазки сушильного барабана
    продолжение
--PAGE_BREAK--