Файл: Введение диплом.rtf

м.
Окончательно принимаем длину калорифера равную длине трубки, b = м; ширина калорифера, а = м.

Электрокалорифер и его уточненные геометрические размеры представлены на рисунке 2.7.

Аэродинамический расчет печи

Для выбора электродвигателя вентилятора калорифера при заданной производительности необходимо определить потерю напора на всех участках воздухопровода печи. На рисунке 2.8 показаны отдельные участки аэродинамического расчета, указаны их длины.

Определим диаметр воздухопровода, м
,
Скорость воздуха в воздухопроводе выразим из формулы (2.39)
0,93 ,
где L – производительность вентилятора, м3/с;

V – скорость воздуха, м/с.
м.
Принимаем воздухопровод круглого сечения диаметром 400мм2.

Потеря давления, Па, на каждом аэродинамическом участке печи определяется по формуле

,
где l – длина соответствующего участка воздухопровода, м; принимаем по аэродинамической схеме печи, изображенной на рисунке 2.8.

λ – коэффициент сопротивления трения, λ = 0,02 ;

d – диаметр воздухопровода, мм;

ζ – коэффициент местного сопротивления ;

ρ – плотность воздуха, кг/м3;

V – скорость воздуха, м/с.

В случае если сечение имеет прямоугольную форму, то его эквивалентный диаметр определяется по формуле
,
гдеa – ширина сечения, мм;

b– высота сечения, мм.

Рассчитаем коэффициенты местного сопротивления отдельно для участков и полученные значения заносим в таблицу 2.1.

На первом участке коэффициент местного сопротивления не определяется, так, как для калориферов потери давления по воздуху определяют по паспортам, а не при помощи коэффициента местного сопротивления. Тогда принимаем для трёхрядных калориферов по таблице 1.24 [5] ΔP = 47,5 Па. Но с учётом, что стоит два калорифера то ΔP = 28,5·2 = 95,0Па.

На втором участке имеет место коэффициент местного сопротивления при входе воздуха в пространство с большей площадью

,
где kсм – коэффициент смягчения, определяемый опытным путём, kсм = 1;

f– площадь пространства из которого воздух выходит, м2;

F – площадь пространства в которое воздух входит, м2.
.
На третьем участке имеет место коэффициент местного сопротивления при входе воздуха в пространство с большей площадью и поворот на 90º. Коэффициент местного сопротивления при повороте на 90º ζ3 = 1,2 [таблица 1-15 [5]] .
.
На четвёртом участке имеет место коэффициент местного сопротивления при входе воздуха в пространство с меньшей площадью
.
На пятом участке воздуховод в пространстве дважды изгибается под углом 900. То есть коэффициент местного сопротивления на этом участке равен ζ5 = 2,4.

На шестом участке имеет место коэффициент местного сопротивления при повороте воздуховода на 900 и при выбросе воздуха из воздухоотвода выбранной формы. В нашем случае он равен ζ6 = 3,5+1,2 = 4,7.

На седьмом участке идет всасывание воздуха в систему.То есть ζ7=2,7.

На восьмом участке, как показано на рисунке 2.9, располагается конический коллектор, соединяющий всасывающую часть воздуховода и подогреватель воздуха. Согласно таблице 2.1 коэффициент местного сопротивления при следующих параметрах коллектора: относительной длине и угле раскрытия конуса φ = 1200 – составляет ζ8 = 0,3.

На девятом участке располагается подогреватель воздуха, конструкция которого изображена на рисунке 2.10. Девятый участок аналогичен первому и рассчитывается как двухрядный калорифер. То есть ΔP9 = 57,0 Па.

Живое сечение подогревателя воздуха и калорифера практически совпадают. Следовательно, потерь давления при их смене не будет.

К десятому участку относятся два конических коллектора, которые расположены на входе и выходе выбрасывающей трубы из подогревателя воздуха. Коэффициент местного сопротивления будет равен сумме ζ10 = 0,3 + +0,3 = 0,6.

На одиннадцатом участке имеет место коэффициент сопротивления при входе потока в участок с меньшей площадью и выход потока обратно в участок с прежней площадью.

Далее по заданной производительности вентилятора и по суммарной потере напора по [5] выбираем тип и номер вентилятора в зависимости от скорости его вращения. Принимаем вентилятор Ц4–70 №5, с характеристиками:

Расчет привода вентилятора

Мощность электродвигателя вентилятора определяется по формуле
,
где H – полный напор, Па, по [5] H = 595 Па ;

ηв – КПД вентилятора по [5] ηв = 0,73 ;

ηп – КПД передачи, принимаем ηп = 0,96 .
кВт.
Найденную мощность необходимо увеличить на 100%, так как она не превышает 1 кВт. То есть P = 1,4 кВт.

По найденной мощности электродвигателя скорости вращения вентилятора по [5] выбираем электродвигатель взрывобезопасного исполнения ВАО мощностью 1500 Вт, и скоростью вращения 1420 об/мин.

Расчет привода тележки

Расчет тележки и ее приводного механизма начинаем с выбора сечения рамы тележки.

На рисунках 2.11 и 2.12 изображены конструкция тележки, расположение швеллеров и распределение веса по несущим балкам тележки от двух остовов и четырех якорей соответственно.

Вес одного остова можно определить следующим образом
Fост = 9,8Gост,
где Gост – масса остова тягового двигателя НБ – 418К6 в сборе,

Gост =2350кг [4].
Fост = 9,8·2350 = 23030 H.
Соответственно вес одного якоря

Fя = 9,8Gя,

где Gя – масса якоря двигателя НБ – 418К6, Gя = 1344 кг.

Fя = 9,8·1344 = 13200 Н.
Для выбора размера швеллера необходимо определить опасное сечение балок тележки и найти в них изгибающий момент. На рисунке 2.13 и 2.14 построены эпюры поперечных сил и изгибающих моментов от веса двух остовов и четырех якорей соответственно. Видно, что опасное сечение в обоих случаях находится в центре балки тележки. При расположении на тележке четырех якорей изгибающий момент в нем составляет 4,4 кН·м. Однако в случае сушки двух остовов значение момента в опасном сечении достигает 7,92 кН·м. Следовательно, за максимальный моментMmax, используемый при выборе сечения, принимаем Mmax = 5,22 кН·м .

Проектировочный расчет балок базируется на основном условии прочности σmax = Mmax / Wсеч ≤ [σ],

Из условия (2.48) определяем величину расчетного момента сопротивления искомого сечения
Wсеч = Mmax / [σ],

.
На основании рассчитанного момента сопротивления по [7] выбираем швеллер №12 со следующими параметрами

-высота швеллера	h = 120мм;
-ширина полки	b = 52 мм;
-момент сопротивления	Wсеч = 50,6 м3;
-масса 1 метра	mшв = 10,4 кг.

На рисунке 2.15 изображены линейные размеры тележки, зная которые можно определить общую длину всех швеллеров, из которых сварена тележка, а, следовательно, и массу рамы тележки. По рисунку 2.12 определяем общую длину всех швеллеров
Lшв = 2,07·2 + 1,053·3 + 1000·2 = 9,3 м.
Тогда масса рамы тележки определится произведением
mрам = Lшвmшв,

mрам = 9,3 ·10,4 = 96,7 кг.
Усилия от балок тележки передаются на оси колесных пар. На рисунке 2.16 изображена одна ось с воздействующими на нее усилиями и эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.

По (2.49) определяем осевой момент сечения оси
.
С другой стороны осевой момент круглого сечения, диаметром D, равен
.
Откуда диаметр расчетного сечения
,

.

Зная диаметр и длину стальной оси, можно по следующей формуле определить ее массу
,

.
Соответственно масса двух осей
.
На оси тележки напрессованы колеса, массу которых можно принять в размере 100% от массы оси. Тогда общая масса всей тележки определится суммой
,

.
Выбор электродвигателя для привода тележки печи основан на условии его механической перегрузки, так как он работает при повторно-кратковременной нагрузке. Статическая мощность электродвигателя для передвижения тележки определяется по формуле
,

кВт.
Электродвигатель привода тележки работает в кратковременном режиме. В этом случае расчетная мощность двигателя определяется условиями механической перегрузки
,
где Км1 – коэффициент допустимой механической перегрузки, Км1 = 1,8 .
кВт.
По [3] принимаем электродвигатель взрывобезопасного исполнения ВАО с параметрами Км = 2,2 , Кп = 2,0 , nн = 1000 об/мин, Рн = 1,5 кВт.

Номинальный момент выбранного двигателя, Н·м
Ошибка! Закладка не определена.,
где Рн – номинальная мощность выбранного электродвигателя, кВт;

nн – номинальная скорость вращения выбранного электродвига-

теля, об/мин.
Ошибка! Закладка не определена. Н·м.
Максимальный момент выбранного электродвигателя с учётом возможного снижения напряжения, Н·м
,
где Км – кратность максимального момента.

Н·м.
Пусковой момент выбранного электродвигателя, Н·м
,
где Кп – кратность пускового момента.
Н·м.
Момент сопротивления механизма передвижения тележки, Н·м
Ошибка! Закладка не определена.,
где Рст – статическая мощность для привода тележки, кВт;

nс – скорость вращения механизма, об/мин, nс = 1000 об/мин.
Ошибка! Закладка не определена. Н·м.
Так как пусковой и максимальный моменты принятого двигателя больше статического момента механизма, то электродвигатель удовлетворяет условиям проверки.

Следующим этапом расчета механизма привода тележки является выбор редуктора. При необходимости снижения скорости в подъемно-транспортных механизмах, работающих в повторно-кратковременном режиме работы, рекомендуется применять червячные редукторы, которые обеспечивают плавность и бесшумность работы, выдерживая нормы по КПД.

Если принять, что на выходном валу редуктора будет напрессован барабан диаметром D = 0,1м, то частота вращения вала при заданной линейной скорости тележки определится следующим образом
,

об/мин.
Тогда передаточное отношение редуктора
,
где n1 – частота вращения входного вала, об/мин;

n1 = nн = 1000 об/мин.
.
По передаточному отношению и мощности на входном валу, которая равняется мощности выбранного электродвигателя, в соответствии с [8] выбираем редуктор РГУ-80 с передаточным отношением u = 35 и мощностью Nр = 1,7 кВт.

Расчет привода двери печи

На рисунке 2.17 изображен поперечный разрез двери печи. Геометрические размеры двери печи представлены на рисунке 2.5. Определим массу двери. якорь тяговой электродвигатель сигнализация

В соответствии с [7] выбираем швеллер № 6,5, масса одного метра которого равна 5,9 кг. Тогда по (50) масса двух швеллеров длинной 1,93 м

mшвд = 2·1,93·5,9 = 22,8 кг.
Масса двух стальных листов определится формулой
mст = Vρст,
Массу вулканита примем равной 10% от общей массы швеллеров и стальных листов. Тогда полная масса двери
mдв = 22,8 + 195 + (22,8 + 195)·0,1 = 239,6 кг.
Электродвигатель привода двери также работает в кратковременном режиме. Статическая мощность электродвигателя определяется по формуле
,
где G – сила тяжести поднимаемой двери, G = 2348,1 Н;

Vн – скорость подъёма груза,Vн = 0,2 м/с;

η – КПД механизма подъёма, η = 0,96 .
кВт.
Расчётная мощность электродвигателя, кВт
кВт.
Принятый электродвигатель проверяется, исходя из механической перегрузки и пусковых условий Км = 2,1 , Кп = 2 , nн = 1500 об/мин,

Рн = 0,4 кВт.

Номинальный момент выбранного двигателя, Н·м
Ошибка! Закладка не определена.,
где Рн – номинальная мощность выбранного электродвигателя, кВт;

nн – номинальная скорость вращения выбранного электродвига-

теля, об/мин.
Ошибка! Закладка не определена. Н·м.
Максимальный момент выбранного электродвигателя с учётом возможного снижения напряжения, Н·м
,
где Км – кратность максимального момента.
Н·м.
Пусковой момент выбранного электродвигателя, Н·м
,
где Кп – кратность пускового момента.
Н·м.

Момент сопротивления механизма передвижения тележки, Н·м
Ошибка! Закладка не определена.,
где Рст – статическая мощность для привода тележки, кВт;

nс – скорость вращения механизма, об/мин, nс = 1500 об/мин.
Ошибка! Закладка не определена. Н·м.
Выбранный электродвигатель удовлетворяет условиям пусковой и максимальной перегрузки, значит, он выбран верно.

На выходном валу редуктора напрессованы звездочки диаметром D = 0,08 м. Частота вращения вала при заданной линейной скорости подъема двери определится по формуле (2.60)
об/мин.
Тогда передаточное отношение редуктора
,
где n3 – частота вращения входного вала, об/мин;

n3 = nн = 1500 об/мин.
.

По передаточному отношению и мощности на входном валу, которая равняется мощности выбранного электродвигателя, в соответствии с [8] выбираем редуктор РЧ-0 с передаточным отношением u = 32 и мощностью Nр = 0,55 кВт.