Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов

4.2 Основные правила противопожарной защиты при капитальном ремонте машины

Пожарная безопасность ремонтного персонала обеспечивается строгим соблюдением и выполнением изложенных ниже мероприятий и правил. Все участвующие в ремонте рабочие должны пройти инструктаж по пожарной безопасности перед началом работы. При этом им должны быть указаны места, опасные в пожарном отношении, возможные источники возникновения пожара (горюче-смазочные и моющие материалы которые могут воспламениться от электрической дуги, пламени горелки, брызг расплавленного металла и шлака, изоляции электропроводов от короткого замыкания). Каждый, участвующий в ремонте, должен знать, как и что делать при возникновении пожара, как выйти из помещения при необходимости. На ремонтной площадке должны находиться средства пожаротушения (пожарный щит с инвентарём, песок в стальном ящике, брезентовые полости, водяные рукава и гидранты для их подключения).

При возникновении пожара очаг возгорания необходимо потушить, используя воду, песок и полости, огнетушители. При возгорании изоляции электропроводов необходимо их отключить и только после этого тушить сухим песком, порошковыми огнетушителями и накрывать брезентовой полостью. Применять для этого пенные огнетушители, воду, а также сырой песок категорически запрещается. Если потушить очаг не удаётся, необходимо удалить всех людей из помещения в безопасное место и вызвать пожарную команду.

4.3 Охрана окружающей среды при капитальном ремонте машины

Основными загрязнителями атмосферного воздуха рабочей зоны при проведении капитального ремонта сушильного барабана являются газы, выделяющиеся при резке и сварке металлов, и топочные газы с пылью при их удалении. Поэтому место сварки должно оборудоваться приточно-вытяжной вентиляцией, а топочные газы перед выбросом в атмосферу - очищаться от пыли в циклонах и электрофильтрах. Промышленная вода на ремонтной площадке может загрязняться от попадания в неё горюче-смазочных и моющих материалов. Поэтому необходимо эти материалы хранить в герметичной таре в установленных местах. Категорически запрещается сливать их остатки в канализацию помещения, а при проливах - удалять, используя древесные опилки и ветошь. Ветошь, новая и использованная, должна отдельно храниться в металлических закрытых ящиках.

5. Специальная часть

5.1 Схема, устройство и работа машины

На ОАО "Красносельскстройматериалы" для сушки гранулированного шлака применяется прямоточный сушильный барабан. У которого направление движения высушиваемого материала (гранулированного шлака) совпадают с направлением движения топочных газов внутри барабана. Сушильный барабан состоит из следующих основных частей (см. рис. 7.1):

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:

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

высушиваемый материал - гранулированный шлак плотностью с = 700 кг/м3;

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

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

наклон оси барабана к горизонту, %;Я= %.

Определяем время сушки порции материала:

где в - коэффициент заполнения корпуса барабана материалом, в = 0,1...0,25; принимаем в = 0,2; А - паросъём, кг/(м3/ч); А = 45? 65 кг/(м3/ч); принимаем А = 55 кг/(м3/ч);

Определяем производительность сушильного барабана, как транспортирующего механизма:

Пм = А0 ? v ?Кз ?с

где А0 - площадь внутреннего сечения корпуса барабана, м2;

v - скорость перемещения материала внутри барабана вдоль его оси, м/с;

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 = А0 ? 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)] x 7,56 = 0,9 кг/с

Определяем требуемый объём сушильного барабана, как сушильного агрегата:

Размеры сушильного барабана обеспечивают его работу как теплового агрегата, т. к.

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 = V б ?K3?с? g=120?0,l ? 0,7?9,81 = 82,4 КН;

Gвр = 166+ 82 = 248 КН.

5.3.1 Построение кинемической схемы

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 R30б? L?щб, кВт

где щб - угловая скорость вращения барабана, рад/с

R б - внутренний радиус барабана, м;

R0б =Д0б/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 ?щр, кВт

Gобщ - вес вращательных частей барабана и материала; Свр = 440 КН; r - радиус вращения опорных роликов, м; r = 0,4 м; щр - угловая скорость вращения роликов, рад/с;

Определяем мощность, расходуемую на преодоление трения качения бандажей по роликам по формуле:

Р3 = 0,0029Gвр? щб = 0,0029 ? 248 ? 0,44 = 0,3 кВт

Определяем потребную мощность электродвигателя по формуле:

где ?пр -- КПД, учитывающий потери мощности на преодоление трения в приводном механизме и в уплотнениях барабана; ?пр = 0,7...0,8, принимаем ?пр -0,75.

По найденной требуемой мощности подбираем двигатель марки 4А 315510 УЗ ГОСТ 19523-81.

Таблица 1. Техническая характеристика электродвигателя

Условное обозначение	мощно-сть,кВт	частота вращения, мин '	Размеры вала
			диаметр	длина
4А 315510 УЗ ГОСТ 19523 - 81	55	590	75	140

Определяем передаточное число привода:

где Uред - передаточное число редуктора; принимаем Uред =16

Uз.п .- передаточное число зубчатой передачи

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

1 вал:

2 вал:

Р2 = Р1??ред, принимаем ?ред = 0,97; Р2 = 53,5 ? 0,97 = 51,9 кВт

T2 = Р2? 103/ щ2 = 51,9? 103/3,86= 13446 Н.м.

На барабане

где ?з.п. - КПД зубчатой передачи; ?з.п. = 0,95.. .0,96; принимаем ?з.п. = 0,95

T3 = Р3 ? 103/ щ3 = 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. Техническая характеристика редуктора

Условное обозначение	Передаточное число	Номинальный вращающийся момент на ведомом валу	Размеры шеек валов
			ведущий	ведомый
			диаметр	длина	диаметр	длина
Ц2У-400Н-16-12М--УЗТУ2-056-165-77	16	15600 Н.м	140	240	т = 8 Z = 40	300

5.4 Расчёт передач на прочность

5.4.1 Расчёт зубчатой передачи

Исходные данные:

передаваемый зубчатым венцом вращающий момент - Tз = 112057 Н.м;

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

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:

где Ка = 49,5 - для прямозубых передач;

Кнв - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца; Кнв = 1... 1,15; принимаем Кнв = 1,15 по ГОСТ 2185-69;

шва - коэффициент ширины зубчатого венца; шва=в/А; принимаем шва= 0,125;

[д]н - допускаемое контактное напряжение, МПа;

дHeimb - 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 дТ= 340 МПа, дв = 690 МПа, средняя твёрдость 200 НВ, термообработка улучшение, а для зубчатого венца - сталь 45Л ГОСТ 1050-88, дв = 520 МПа, дt = 290 МПа, средняя твёрдость - 180 НВ, термообработка - нормализация ((3) - С.34, табл. 3.3.). Для выбранных сталей находим:

Принимаем ащ = 2500 мм по ГОСТ 2185-76

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

принимаем m = 25 мм по ГОСТ 2185-76.

Определяем числа зубьев (суммарное , шестерни зубчатого венца)',

принимаем Z1 = 20; Z2 = ZУ - Z1 = 200 - 20 = 180;

- уточняем межосевое расстояние:

ащ = 0,5 ZУ ? m = 0,5 ? 200 ? 25 = 2500 мм - оно не изменилось;

- уточняем передаточное число:

увеличение Uз.п. составляет:

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 = ащ ? шва = 2500 ? 0,125 = 312,5 мм; принимаем b2= 315 мм

Определяем силы в зацеплении зубьев:

1) окружная

2) радиальная Fr = Ft ? tg 20° = 49,8 ? 103 ? 0,364 = 18,1?103Н; Определяем окружную скорость:

По vокр назначаем 8-ю степень точности передачи b1=330ММ

Определяем расчётные контактные напряжения зубьев:

где Zh - коэффициент, учитывающий форму сопряжённых поверхностей зубьев в полюсе зацепления; Zh = 1,76;

Zе - коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий; Zе= 0,9;

Кн - коэффициент нагрузки; Кн = Кнб ? Кнв ? Кнг ? Кнд ; (3) - С. 32;

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

Кнв - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца; зависит от швd = b2 = 315 = 0,07; Кнв = 1; (3) - С. 39, табл. 3.5; d2 4500

Кнг - динамический коэффициент, Кнг= 1,05; (3) - С. 40, табл. 3.6;

Уточняем допускаемые напряжения на контактную выносливость зубьев:

где дHeimb 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;

Контактная прочность зубьев обеспечена.

Проверочный расчёт зубьев передачи на выносливость при изгибе

Определяем допускаемое напряжение на изгиб:

где дFeim - предел выносливости при эквивалентном числе циклов, МПа;

дFeim = д°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;

д°Feim - предел выносливости при отнулевом цикле напряжений, соответствующий их базовому числу;

д°Feim1 = 1,8 НВ = 1,8 ? 180 = 324 МПа - для зубчатого венца;

д°Feim2 = 1,8 ? 200 = 360 МПа - для шестерни;

дFeim2 = 324 ? 1 ? 1 ? 1=324 МПа - для зубчатого венца;

дFeim1= 360 ? 1 ? 1 ? 1= 360 МПа - для шестерни;

Ys - коэффициент, учитывающий градиент напряжений, зависящий от модуля; интерполируя получаем -

Yr - коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности; Yri = Yr2 =1;

KxF2 - коэффициент, учитывающий размеры зубчатого колеса;

[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;

Определим отношение [дf]1/ Y1 - для шестерни и [дf]2 /Y2 для зубчатого венца; где Y1 и Y 2 -коэффициенты, учитывающие форму зуба; Y1 - 4,09; Y2=3,6;

- расчёт зубьев на изгиб ведём по зубчатому венцу.

Определяем расчётные напряжения изгиба:

KF2 - коэффициент нагрузки; KF2= KFв ? Kfv; (3) - C.42;

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

Kfv - динамический коэффициент; Kfv = 1,25; Kf2 = 1 ? 1,25 = 1,25.

Выносливость зубьев на изгиб обеспечена, т. к. дf2 = 28,5 МПа < [дf]2 = 44,6 МПа.

5.5 Расчёт деталей машины на прочность

5.5.1 Расчёт вала подвенцовой шестерни

Исходные данные:

передаваемый валом вращающий момент-Т= Т2 = 13446 Н.м =13446 ?103 Н.мм;

угловая скорость щ =щ2= 3,86 рад/с;

окружная сила на шестерне -Ft = 49,8 ? 103 Н;

радиальная сила на шестерне -Fr= 18,1 ? 103Н;

Проектировочный расчёт

Определяем диаметр конца вала (под полумуфту) из расчёта только на кручение:

где Мк - крутящий момент, действующий в сечениях конца вала, Н.мм;

Мк=T= 13446 ? 103 Н.мм;

[i]к - допускаемое напряжение кручения, МПа (н/мм2); [i]к = 20.. .30 н/мм2;

принимаем [i]к = 30 МПа (н/мм2)

принимаем по ГОСТ 6036-69 d =150 мм.

Страницы: 1, 2, 3, 4