Практична робота №11

Тема: Розрахунок опори колони.

3 Розраховуємо фундамент на міцність:

Визначаємо максимальне напруження стиснення на опорній поверхні опорного кільця:

(24)

де _мах - максимальне напруження стиснення на поверхні опорного кільця, МПа

Q_мах - максимальна вага апарату, МН

F_к - опорна площа кільця, м²

М_ветр. - вітровий момент, МН · м

W_k - момент опору опорного площини кільця, м³

3.1 Визначаємо площу кільця.

(25)

де Д₁ - зовнішній діаметр кільця, м

Д₂ - внутрішній діаметр кільця, м

Д₁= Д + 2S+0,2 (26)

де Д - внутрішній діаметр обичайки опори, м

S - товщина обичайки опори, м

Д₁=

Д₂= Д - 0,06 (27)

Д₂=

3.2 Визначаємо момент опору опорного майданчика кільця.

(28)

Приймаємо цегельний фундамент []= 1,6 МПа

Висновок: фундамент міцний

3. Визначаємо розрахункову товщину опорного кільця:

(29)

де l - відстань від виступаючої частини кільця, до зовнішнього діаметра опори, м

_мах - максимальне напруження стиснення на опорній поверхні опорного кільця, Па

[_и] - напруження, що допускається на вигин для матеріалу кільця, МПа

приймаємо: l=100мм, [_и] = 160 МПа - для мало легованої сталі.

З урахуванням надбавки на корозію, приймаємо S_к = мм

4 Перевіряємо колону на перекидання.

Визначаємо напруження на опорній поверхні кільця:

(30)

де Q_мin- мінімальна вага апарату без внутрішніх пристроїв, МН

5 Визначаємо загальне розрахункове навантаження на фундаменті болти:

(31)

де  - напруження на опорній поверхні кільця, Па

5.1 Визначаємо навантаження на один болт:

(32)

де Р׳_б1 - розрахункове навантаження на болти, Па

Z - кількість болтів

5.1.1 Визначаємо розрахунковий внутрішній діаметр різьби болта:

(33)

де Р׳_б1 – навантаження на один болт, МПа

[_б] – напруження, що допускається для матеріалу болта, МПа

С – конструктивна надбавка на корозію, мм

Приймаємо: [_б] =80МПа

Приймаємо болт М24  3 [2, 538]

5.1.2 Визначаємо діаметр болтового кола при

d_б < 30мм

Д_б = Д + 2S + 0,12 (34)

Д_б =

Тоді: Д₁ = Д_б + 3d_б =

Приймаємо: Д₁= м

Практична робота №2

Тема: Розрахунок обичайок з кільцями жорсткості

Мета: 1 Розрахувати товщину стінки обичайки без кілець жорсткості.

2 Перевірити, чи забезпечує дане кільце жорсткості необхідне укріплення стінки.

Колонний апарат працює під вакуумом.

Дані до розрахунку:

Діаметр колони, м;	D = 1,6м
Висота колони, м;	L = 16м
Товщина стінки обичайка, мм;	S = 8мм
Наружний тиск, МПа;	Рн = 0,1МПа
Товщина кільця жорсткості, мм;	а = 10мм
Відстань між кільцями жорсткості, м:	l = 1,6м
Висота кільця, мм;	h = 60мм
Температура середовища у колоні, С;	t = 20ºС
Матеріал стінки колони та кілець;	Ст3
Додаток на корозію, мм;	С = 2мм

Рисунок 1 - Ескіз кільця жорсткості

На даному рисунку крапка С₁ вказує центр ваги перерізу кільця, а крапка С - центр ваги поперечного перерізу, враховуючий до свого складу кільце жорсткості та ефективну довжину обичайки.

Хід роботи

1. Розраховуємо обичайку, як довгу

мм (1)

де Е - модуль пружності матеріала кільця при розрахунковій температурі; МПа

Е=2×10⁵ МПа [1, 41]

Приймаймо лист, товщиною S=____ мм

2 Розраховуємо необхідний момент інерції перерізу кільця та порівнюємо його з ефективним

(2)

(3)

де l₀ - момент інерції кільця жорсткості відносно власної осі симетрії ; мм⁴

(4)

І_еф - ефективна довжина обичайки ; мм

(5)

F_к - площа поперечного розрізу кільця жорсткості; мм

F_к = а · h, мм² (6)

F_к =

F₀ - площа поперечного розрізу ефективної довжини обичайки, мм²

F₀ = l· (S – c) (7)

F₀ =

І_цв - відстань від серединної поверхні стінки обичайки до центр ваги перерізу кільця, мм

(8)

І_с - відстань від осі, лежачої на середині стінки обичайки до центру ваги поперечного перерізу, враховуючого до свого складу кільце жорсткості та ефективну довжину обичайки, мм

(9)

У такому разі І_хх > І_необх., а тому кільце, перерізом 10×60мм забезпечує укріплення стінки обичайки.

Практична робота №12

Тема: Розрахунок барабана на міцність за заданими умовами

Мета: Виконати розрахунок барабана на міцність за заданими умовами

1 – циліндричний барабан, 2 – вигрузна камера, 3 – опорні ролики, 4 – редуктор,

5 – зубчастий венець, 6 – опорно - упорні ролики, 7 – уплотнювальний пристрій,

8 – приймальна камера, 9 – бандажі, 10 – кожух.

Рисунок 1 – Барабанна сушарка

1 Визначення розмірів барабанної сушарки

1.1 Визначаємо продуктивність сушарки по висушеному матеріалу [2]

(1)

де G₁ - кількість вологого матеріалу що потрапляє в сушарку, кг/год,

ω_н- вологість матеріалу що потрапляє в сушарку, долях

G₂ - кількість висушеного матеріалу, кг/год,

ω_к - вологість на виході з сушарки, долях

1.2 Визначаємо кількість вологи, що випаровується в сушарці

W = G₁ – G₂ (2)

де G₁ - кількість вологого матеріалу, що потрапляє до сушарки, кг/год;

G₂ - кількість сухого матеріалу кг/год.

W=

1.3 Розраховуємо об'єм барабана

(3)

де W - кількість вологи, що випаровується в сушарці, кг/год;

А - напруженість барабана по вологі, кг/м³ год.

А=8,0 кг/м³ год [7, 26]

1.4 Визначаємо діаметр барабана.

Приймаємо відношення довжини корпуса до діаметру рівним 6, тоді

V_б = 4,71·Д³ (4)

(5)

де Д - діаметр барабана, м

V - об'єм барабана, м³

Приймаємо діаметр барабана Д= м [4, 6]

1.5 Уточнюємо об'єм барабана та знаходимо площу перерізу корпуса за формулою (4)

V _б =

F_б = 0,785 · Д² (6)

де F - площа перерізу корпуса, м²

Д - діаметр барабана, м

F =

1.6 Визначаємо довжину барабана

(7)

де V_б - об'єм барабана, м³

приймаємо довжину барабана L= м [4, 6]

1.7 Приймаємо товщину стінки апарата, враховуючи додаток на корозію,

S = 16мм [4, 7].

Вага барабана G_бар = 23200кг = 0,23 МН [5, 6].

2 Вибір вихідних даних до розрахунку

2.1 Розрахункова температура повітря до сушарки:

на вході t_вх = 132°С [7.,260]

на виході t_вих = 60°С

Розрахункова температура стінок барабану

приймаємо t_розр= t_ап = 80°С

2.2 Допустима напруженість для корпуса.

Матеріал корпуса сталь 12Х18Н10Т [3]

σ*= σ_пп/η_пп (8)

σ*= σ_Т/η_Т (9)

де σ_пп - межа міцності при розрахунковій температурі, МПа

σ_Т - межа текучості при розрахунковій температурі, МПа

η_пп, η_Т - запас міцності по межі міцності та текучості. [1, 37]

σ_пп = 225 МПа

σ_Т = 550 МПа

σ* =

σ*=

2.3 Коефіцієнт міцності зварювального шва:

φ=0,95 [1, 38]

2.4 Додаток на корозію:

С=С₁+С₂ (10)

де С₁- величина корозії за строк служби апарата, мм.

С₂ - від'ємне відхилення товщини листа, мм

С₁=V ·τ (11)

де V - швидкість корозії, мм/рік

τ - строк служби апарата, рік

С₁=

С=

3 Розрахунок потужності електродвигуна

3.1 Знаходимо середню масу матеріала.

(12)

де G₁ - кількість вологого матеріалу, що потрапляє до сушарки, кг/год.

G₂ - кількість висушеного матеріалу, кг/год.

3.2 Визначаємо час проходження матеріалу скрізь сушарку.

(13)

де V_б - об'єм барабана, м³

ρ_н - насипна маса, кг/м³

ρ_н =1980 кг/м³ [7.,261]

β - коефіцієнт заповнення барабана

3.3 Частота обертання барабана.

Приймаємо кут нахилу барабану α = 2°

(14)

де а - коефіцієнт залежний від діаметру барабана та типу насадки

а= 1,2 [2, 790].

Приймаємо частоту обертання барабана п = с^-1 [5, 51]

3.4 Визначаємо потужність на обертання барабана

N = 0,078 ·Д³·L·ρ_н·σ·п (15)

де σ – коефіцієнт залежний від типу насадки σ = 0,063[2, 791]

ρ_н - насипна маса, кг/м³

N =

3.5 Визначаємо потужність електродвигуна

(16)

де η - коефіцієнт корисної дії привода

η=0,95

3.6 Приймаємо потужність електродвигуна N_єл.дв= кВт [5, 52], та частоту обертання барабана п = с^-1.

4 Перевірка корпусу на міцність

Умова міцності барабана [4]

(17)

де σ - напруженість діюча в корпусі, МПа

М_р - розрахунковий момент, МН · м

W - момент опору перерізу барабана, м³

[σ ] - допустима напруженість для матеріалу корпуса, МПа

Рисунок 2 - До розрахунку барабана на міцність

4.1 Визначення розрахункового моменту

М_р = 0,35 ·М_ш+0,65· (18)

де М_из - сумарний згинаючий момент, МН · м

М_кр - обертальній момент, МН · м

4.1.1 Визначення сумарного згинаючого момента

М_из=М₁+М₂ (19)

де М₁ - згинаючий момент від рівномірно розподіленого навантаження, МН · м

М₂ - згинаючий момент від ваги вінцевої шестерні, МН · м.

Визначення згинаючого моменту від рівномірно-розподіленого навантаження

(20)

де G_б - вага барабана, МН

G_м - вага матеріалу в сушарці, МН

l - відстань між опорами, м

g – рівномірно-розподілене навантаження, МН/м

G_м = 0,785 ·Д² ·L · β · ρ_н ·g (21)

G =

Відстань між опорами l=0,586 · L (22)

l=

Вага барабану з внутрішнім пристроєм 23200 кг [5, 40]

G_б =

Визначаємо рівномірно-розподілене навантаження

(23)