Механический расчет сушильной установки

 

При расчете сушильного барабана необходимо определить толщину стенки и прогиб барабана.

Барабан рассматриваем как балку, свободно лежащую на двух опорах. Вес барабана, насадки, бандажей, загружаемого материала и изоляции рассматриваем как равномерно распределенную нагрузку по длине барабана, вес венцовой шестерни - как сосредоточенную силу.

Бандажи служат для передачи давления от веса всех вращающихся частей аппарата на опорные ролики. Бандаж представляет собой кольцо прямоугольного, квадратного или коробчатого сечения. Бандажи для небольших барабанов выгибают из рельса. Изготавливают бандажи для долговечности из качественной стали.

Существую следующие способы крепления бандажей:

а) бандаж насаживается в горячем виде на кованую горловину барабана (применяется этот способ для барабанов диаметром до 1 м);

б) бандажи могут присоединяться болтами к фланцам барабана;

в) для барабанов большого диаметра применяется свободное крепление бандажей.

Для барабанов небольших диаметров можно применять жесткое крепление бандажа. Для быстро вращающихся барабанов бандажи быстро раскатываются, поэтому применяют такое крепление, которое допускает подтягивание бандажа. Внутренняя поверхность бандажа и внешняя поверхность подбандажного пояса обтачиваются на конус; периодически подтягивают болты и натягивают бандаж на пояс.

Ролики опорных станций принимают на себя нагрузку от веса всех вращающихся частей. Ролики устанавливают так, чтобы угол между ними 60°; это расположение обеспечивает необходимую устойчивость барабана. Для разгрузки опорные ролики иногда делают двойными, но они сложнее и применяются редко: диаметры опорных роликов берутся в 3-4 раза меньше наружного диаметра бандажа.

Ролики изготавливаются из материала менее прочного, чем бандаж. Бандажи делают из сталей марок Ст.5, Ст.6, 40 и 45. Ролики только в ответственных случаях изготавливают из стали; обычно их отливают из чугуна СЧ. 15-32, СЧ. 18-36 и затем обтачивают. Чаще всего ролики имеют большую ширину, чем бандаж, и снабжаются ребордами, называются упорными; они воспринимают осевую силу, стремящуюся сдвинуть наклонный барабан вдоль оси.

Упорные ролики могут быть сферическими и коническими. Опорные и упорные ролики могут выполняется на подшипниках скольжения и качения. Они монтируются на общей фундаментной плите, образуя опорно-упорную станцию. Упорную станцию размещают поблизости от зубчатого венца привода, для того чтобы не было смещения шестерен.

Определяем удельную нагрузку барабана, т/м:

 

q₀ = , (5.1)

 

где G - полный вес барабана без топки, т, (G = 7,0 т);

G_вл - вес влажного материала, поступающего в сушилку, т/ч;

t - время работы сушилки в час;

l_б - длина барабана, м, (l_б = 12 м).

 

q₀ =  = 3,7 т/м,

 

Принимаем длину кольцевых участков l₁ = 2,0 м, (при l_б = 12 м).

Тогда расстояние между опорами равно l₂ = 8 м, (при l_б = 12 м).

Определяем изгибающий момент от действия равномерно распределенной нагрузки, т·м:

М₁ = , т·м, (5.2)

М₁ = = 29,6 т·м,

 

Определяем расчетный приведенный момент, т·м:

 

М_расч = М₁, (5.3)

М_расч = 29,6 т·м,

 

Определяем момент сопротивления сечения кольцевой стенки барабана, м³:

 

W = 0,785·D_б²·δ_ст, (5.4)

 

Где δ_ст - толщина стенки барабана, м.

 

W = 0,785·2,8²·0,014 = 0,08616 м³,

 

Определяем напряжение в стенке барабана от изгибающего момента, кг/см²:

 

δ_расч = , (5.5)

δ_расч = = 343 кг/см²,

 

Определяем момент инерции кольцевой стенки барабана, м⁴:

 

J = , (5.6)

J = = 0,12 м⁴,

 

Определяем прогиб под действием равномерно распределенной нагрузки, см:

 

f = , (5.7)

 

где Е - модуль упругости, кг/см², (Е = 21·10⁶ кг/см²).

 

f = = 0,0004 см,

 

Для нормальной работы барабана допускается прогиб не более чем 1/3 мм на 1 м длины барабана, т.е.

f_кр ≤ 0,0003·l_б,

,0004 ≤ 0,0036, что вполне допустимо.