Практическое занятие на тему:Расчет на прочность элементов барабанной сушилки

5. Расчет на прочность элементов барабанной сушилки.
Цель работы:
- Освоить методику расчета барабанной сушилки на прочность.
- Освоить расчет на прочность корпуса барабанной сушилки.
- Освоить расчет на прочность барабанных роликов.
- Научиться работать со справочной литературой.
5.1 Ход работы.
5.1.1 Данные для расчета.
Рассчитать барабанную сушилку для сушки G=кг/ч;сернокислого аммония с начальной влажностью W1=%; до влажности W2= %; Сушка производится воздухом при противотоке. Начальная температура материала t’м= ºС; конечная температура t’’м ºС; удельная массовая теплоемкость материала См=Дж/кг ºС; параметры воздуха окружающей среды t0= ºС; φ0= %; барометрическое давление Р= мм.рт.ст. Температура воздуха на входе в барабан t1= ºС; на выходе t2= ºС; насадка в барабане подъемно-лопастная. Напряжение барабана по влаге A= кг/м3 · ч; коэффициент заполнения β= .
Тепловой расчет.
5.1.2 Количество удалимой в процессе сушки влаги, кг/ч
W=G1(w1-w2/100-w2)=
где G= кг- количество сернокислотного аммония для сушки.
w1=%-начальная влажность.
w2=%-конечная влажность.
5.1.3 Количество высушенного материала, кг/ч
G2=G1-W=
Конструктивный расчет.
5.1.4 Удельный объем влажного воздуха, в котором содержится 1 кг сухого воздуха и Х кг водяных паров на выходе из барабана ºС, м3/кг.
υ=288T2/P-φ2·Pн2=
где Т2= ( +273) температура воздуха на выходе из барабана по Кельвину.
Р= мм.рт.ст – барометрическое давление.
φ2= относительная влажность воздуха на выходе из барабана (задаемся).
Pн2= кгс/м3 – давление насыщенного пара при температуре t2=
ºС ( задаемся).
5.1.5 Секундный расход влажного воздуха при выходе из сушки, м3/с
υ=υ·L/3600=
где L=кг/ч – расход сухого воздуха (задаемся).
5.1.6 Диаметр барабана, м
Дб=√υ/0.785·w·(1-β)=
где w=м/с (во избежание большого износа материала принимаем) – скорость воздуха при выходе из сушилки.
β= - коэффициент заполнения барабана.
5.1.7 Рабочий объем барабана; м3
Vб=W/A=
где А= кг/м3· ч – напряжение барабана по влаге.
5.1.8 Длина барабана, м
L=υб/0.785·Дб2=
Принять:
5.1.9 Объем барабана, м3
Vб=0.785·Дб2·L=
5.1.10 Средняя масса материала, проходимого через барабан, кг/с
Gср=G+G2/2=
5.1.11 Время пребывания материала в барабане, с
τ= Vб·ρн·β/Gср=
где ρн=кг/м3 – насыпная масса материала.
β=коэффициент заполнения барабана.
5.1.12 Частота вращения барабана, об/мин
n=Lб/а·τ· Дб ·tgλ=
где а=- коэффициент принимаем по таблице 34 (стр. 790)
λ=- угол наклона барабана.
5.1.13 Мощность сушилки, кВт
N=0.078· Дб3 ·Lб·ρн·δ·n=
где δ=- коэффициент принимаемый по таблице 34 (стр. 791)
По ГОСТ 11875-73 выбираем размеры сушилки Дб= м – диаметр барабана; длина Lб= м, толщина стенки Sб= мм, частота вращения барабана n=об/мин, мощность электродвигателя кВт. Материал барабана сталь (ГОСТ ). Расстояние между бандажами L= м. Вес, противоточной сушилки без комплектующих изделий Gб=Мн.
Таблица 5.1 Основные параметры сушилки.
Марка сушилки Показатели обозначение значение
Внутренний диаметр барабана, м Дб Длина барабана, м L Расстояние между бандажами, м L1 Объем сушильного пространства, м3 Vб Число ячеек, шт К Часто вращения барабана, об/мин nб Потребляемая мощность двигателя, кВт Nдв Расчетный схемы.

Расчет на прочность.
5.1.15 Вес материала в сушке. Мн
Gм=0,785Д2бLбβρнg=
5.1.16 Величина распределенной нагрузки. Мн/м
q=Gб+Gм/Lб=
где Gб=mg= Мн - вес сушилки.
5.1.17 Изгибающий момент, действующий в опасном сечении барабана от равномерно распределенной нагрузки. Мн·м
M1=( Gб+ Gм/2)·(L/2)-q·(L2б/8)=
5.1.18 Изгибающий момент от сосредоточенной нагрузки венцовой шестерни. Мн·м
М2= Gв·L/4=
где Gв= Мн – вес венцовой шестерни барабана.
5.1.19 Суммарный изгибающий момент. Мн·м
Мсум=М1+М2=
5.1.20 Крутящий момент. Мн·м
Мкр=N/2000π·n=
где N=кВт – расчетная мощность сушилки.
n= Об/с – частота вращения барабана.
5.1.21 Приведенный момент.
Mр=0.35Мсум+0.65√М2сум+М2кр=
5.1.22 Момент сопротивления барабана при изгибе. М3
Wx=0/785Д2бSб=
где Sб= м – Толщина стенки барабана.
5.1.23 Напряжение. мПа
δн=Мсум/Wx=
υн= мПа < [δ]=мПа, следовательно прочность барабана обеспечена.
Расчет на жесткость.
Проверяем барабан на прогиб.
5.1.24 Осевой момент инерции для поперечного распределения нагрузки, м
Jx=(π·Дср3/8)·Sб=
5.1.25 Прогиб под действием равномерного распределения нагрузки, м
f1=5qL4/384EJx=
5.1.25 Прогиб от веса венцовой шестерни, м
f2=GвL3/48EJx=
5.1.27 Суммарный прогиб, м
f=f1+f2=
5.1.28 Допускаемый прогиб, м
[f]=0.0003L=
так как [f]=f=, то условие прочности барабана на прогиб выполняется.
Расчет бандажей.
5.1.29 Вес всего барабана, Мн
G=Gб+Gм+Gв+2Gбан=
где Gбан= Мн – вес бандажа (Выбираем по каталогу)
5.1.30 Нагрузка на один бандаж, Мн
Fб=(G/Z)cos α=
где Z=число бандажей.
cos угол наклона барабана.
5.1.31 Реакция опорного ролика, Мн
R=Fб/2cos·(ψ/2)=
где ψ угол между опорными роликами обычно равен .
l=πДб/m=
где m=число башмаков для данного диаметра (принимается по каталогу).
5.1.33 Максимальный изгибающий момент контактного ролика и бандажа. МНм.
Mmsx=Rl/4=
По нормам выбираем бандаж прямоугольного сечения с размерами
bб= м; hб= м.
5.1.34 Момент сопротивления сечения бандажа, м
Wб=bбhб2/6=
5.1.35 Напряжение, возникающее в бандаже, МПа
δб=Mmax/Wб=
следовательно
δб= МПа[δ]= МПа.
Условие прочности на изгиб бандажа выполняется.
Расчет опорного ролика.
5.1.36 Диаметр опорного ролика, м
dо,р=0,25dб=
где dб= м – наружный диаметр бандажа принимаем по каталогу.
Принять dо,р=м.
5.1.37 Проверяем условие контактной прочности в месте касания ролика и бандажа, МПа
δс=0,418√(R/bб)·Е(τб+τо.р)/(τб·τо)=
δс= МПа [δc]=МПа – условие контактной прочности соблюдается.
5.2 Вывод: