Расчет и конструирование ротационных аппаратов (печь) с медленно вращающимися барабанами

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Рубцовский  индустриальный институт (филиал) ГОУ  ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» 

Факультет                                «Технический»                                                       .

Кафедра   «Техника и технологии машиностроения и пищевых производств». 
 
 
 
 
 
 
 

     Практическая  работа №3

     По  дисциплине: «Расчет и конструирование машин и аппаратов

     пищевых производств»

     На  тему: «Расчет и конструирование ротационных аппаратов (печь) с медленно вращающимися барабанами»

     Вариант 21 
 
 
 
 
 

     Разработал: студентка гр. МАПП-61

     Шишкина Е. И.

     Проверил: к. т. н., доцент

     Козлов  С.Н. 

Рубцовск 2010

 

         

        Цель работы: ознакомится с порядком расчета и конструирования ротационных аппаратов (печь) с медленно вращающимися барабанами с использованием метода начальных параметров, подбор электродвигателя и редуктора; с проработкой на чертеже. 

        Начальные данные

          

Коэффициент заполнения барабана ;

Коэффициент заполнения приемной насадки ;

Коэффициент заполнения периферийной насадки ;

Коэффициент заполнения секторной насадки ;

Коэффициент заполнения основной винтовой насадки ;

Длина барабана ;

Длина приемно-винтовой насадки ;

Длина лопастной периферийной насадки ;

Длина основной винтовой насадки ;

Длина секторной насадки ;

Число опорных роликов ;

Угловая скорость вращения барабана ;

Насыпная  масса ;

Масса барабана ;

Угол  расставки роликов ;

Равномерно-распределенная нагрузка ;

Внутренний  диаметр барабана ;

Наружный  диаметр барабана ;

 

        

Наружный  диаметр бандажа  ;

Диаметр опорного ролика ;

Диаметр цапфы опорного ролика ;

Напряжение  срезов материала болтов крепления  кронштейнов роликов ;

Коэффициент сил трения ;

Модуль  Юнга . 

        Расчетная часть

        I Определение необходимой мощности привода

        

        1 Площадь поперечного сечения барабана аппарата, занятая материалом, м², определяется по формуле:

        где D – внутренний диаметр футеровки;

 – коэффициент заполнения  барабана.

 

        2 Масса материала  находящаяся внутри барабана  аппарата, кг, определяется по формуле:

        где длина барабана, м;

 насыпная масса материала,  кг/м³.

. 

        3 Момент трения качения бандажей по роликам и от трения в подшипниках качения, Н∙м, определяется по формуле:

 

        

 

        где масса корпуса аппарата с закрепленными на нем деталями, кг;

наружный диаметр бандажа, м;

 диаметр опорного ролика, м; ;

 коэффициент трения между  бандажом и роликами; ;

 коэффициент трения в подшипниках  качения;  ;

 диаметр цапфы оси опорного  ролика, м,  ;

угол между вертикальной осью сечения барабана и осью опорного ролика; .

. 

        4 Момент от действия  силы тяжести материала, находящегося  в барабане аппарата, Н∙м, определяется по формуле:

        где отношение заданной насыпной массы материала кг/м³ к ;

.

момент от действия силы тяжести  материала, приходящегося на 1 метр длинны барабана при насыпной массе  материала  , определяется по номограмме на рисунке 1; ;

 

        

отношение заданной длины барабана в метрах к 1 метру, определяется:

;

. 

        5 Суммарный момент, Н∙м, определяется по формуле:

. 

        6 Расчетная мощность привода, кВт, определяется по формуле:

,

 

        где угловая скорость барабана, рад/с;

коэффициент учитывающий перекосы при монтаже, неточности сборки и т. п., принимается ;

коэффициент полезного действия привода, принимается .

. 

        7 Установочная мощность привода, кВт, определяется по формуле:

        где коэффициент снижения мощности электродвигателя;

;

            коэффициент, учитывающий конструктивное исполнение электродвигателя, выбираем по таблице 1, для электродвигателя в исполнении защищенном;

   Таблица 1

 коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды; при температуре 40⁰С .

.

.

 

        

        

        II Расчет элементов на прочность

        1 Изгибающий момент барабанов с бандажами, Н∙м, определяется по формуле:

,

        где длина барабана;

нагрузка, Н:

,

        где масса материала.

;

. 

        2 Возникающее в стенках барабана напряжение, Н/м², определяется по формуле:

        где изгибающий момент барабана с бандажами, Н∙м;

 толщина стенки барабан,  м, определяется по формуле:

;

. 

        3 Реакция опорного ролика, Н, определяется по формуле:

        где коэффициент неравномерности распределения нагрузки между роликами, , принимаем ;

число роликов;

 

 угол расстановки роликов.

.

        

        

        4 Величина момента, изгибающего бандаж, Н∙м, определяется по формуле:

        где внутренний радиус бандажа (равен наружному радиусу барабана);

;

 коэффициент, величина которого зависит от способа крепления бандажа, для жесткого крепления ;

.

        Напряжение, возникающее от момента изгибающего бандаж, Н/м², определяется по формуле:

        где толщина бандажа, м;

;

.

        При взаимном нажатии  двух цилиндров, радиусы нормальных сечений которых R_Б и R_Р с параллельными образующими при равномерно распределенной нагрузке q площадка контакта может иметь форму прямоугольника. Ширина (в метрах) последнего может быть определена по формуле:

 

        где , .

. 

        5 Ширина бандажа, определяется по формуле:

        где q – равномерно-распределенная нагрузка, Н/м², принимаем равным .

.

        

        

        6 Наибольшее напряжение сжатия действующее в точках оси площади контакта, Н/м², определяется по формуле:

;

;

;

. 

        7 Наибольшее касательное напряжение в опасной точке, МПа, определяется по формуле:

.

        Применяя энергетическую теорию прочности, можно получить эквивалентные, напряжения в опасной точке.

.

 

        

        8 Сила, прижимающая кронштейн опорного ролика к основанию, Н, определяется по формуле:

. 

        9 Сила, действующая на ролик по горизонтали и стремящаяся срезать болты, крепящие кронштейн к основанию, Н, определяется по формуле: