Курсовая работа: Барабанная сушилка для сушки сахарного песка

Удельный расход тепла на подогрев воздуха в калорифере в расчете на 1 кг влаги:

;                                                                                  (3.17)

2.1.7 Определение основных размеров сушильного барабана

Объемное напряжение сушилки по испарившейся влаге , следовательно рабочий объем барабана находим по формуле:

;                                                                                          (3.18)

.

Требуемое поперечное сечение барабана

                                                                   (3.19)

Где  - коэффициент заполнения барабана материалом согласно [5, стр.232], принимаем ;

 - коэффициент заполнения барабана насадкой;

 - максимально допустимая скорость газов в аппарате при насыпной плотности материала , начальной влажности  принимаем .

В численном значении получаем

Рассчитываем диаметр барабана:

;                                                                                       (3.20)

;

Выбираем толщину стенки барабана - , согласно [5, стр.233] и принимаем .

Определяем наружный диаметр барабана:

;                                                                                  (3.21)

.

Длина барабана составит

;                                                                                           (3.22)

Согласно каталожным данным [5, табл.6.5, стр.231] ближайший типоразмер – барабанная сушилка БН 1,6-8 НУ-01 имеющая наружный диаметр  и длину барабана .

Уточняем характеристику барабана:

внутренний диаметр:

;                                                                                 (3.23)

.

площадь поперечного сечения:

;                                                                                          (3.24)

.

объем:;                                                                              (3.25)

.

Напряжение барабана по испаренной влаге:

;                                                                                          (3.26)

.

Определим диаметры штуцеров подвода и отвода сушильного агента.

Внутренний диаметр трубопровода для подвода сушильного агента:

;                                                                                       (3.27)

Где  - скорость перемещаемой среды для воздуха, перемещаемого под небольшим давлением (от вентилятора), принимаем .

В численном значении получаем:

Внутренний диаметр трубопровода для отвода сушильного агента:

;                                                                                       (3.28)

.

Полученные значения округляем до стандартных в соответствии с [9, стр.214]: для подвода сушильного агента , для отвода сушильного агента .

Для присоединения к аппарату трубопровода и отвода сушильного агента принимаем фланцы стальные плоские приварные с соединительным выступом [9, стр. 214]: для подвода сушильного агента с условным диаметром  на условное давление ; для отвода сушильного агента с условным диаметром  на условное давление

Внутренний диаметр трубопроводов для загрузки высушиваемого материала:

;                                                                                 (3.29)

Где  - скорость подачи и отвода сахарного песка, принимаем .

В численном значении получаем

.

Внутренний диаметр трубопроводов для выгрузки высушиваемого материала

;                                                                                 (3.30)

.

Исходя из технологических и конструктивных соображений принимаем диаметр трубопроводов для загрузки и выгрузки высушиваемого материала [9, стр. 214]: . Диаметр трубопровода для отвода излишков высушиваемого материала принимаем .

Для присоединения к аппарату трубопроводов загрузки и выгрузки, а также удаления излишков высушиваемого материала, принимаем фланцы стальные плоские приварные с соединительным выступом [9, стр.214]: условным диаметром  на условное давление .

Определяем действительную скорость воздуха в барабане:

;                                                                 (3.31)

.

Рассчитываем время пребывания материала в барабане сушилке по формуле

;                                                                 (3.32)

Проверяем расчет времени сушки.

Среднее время пребывания материала в барабане:

;                                                                                    (3.33)

Полученное время пребывания материала в барабане чуть больше, чем время сушки материала, что удовлетворяет условиям сушки.

Уточним коэффициент заполнения барабана материалом:

;                                                                                         (3.34)

Для условий прямоточного движения газа и материала можно принять следующие значения коэффициентов в формуле (3.35), согласно [5, стр.235]: ; . Предварительно задаемся углом наклона барабана , тогда требуемая частота вращения:

;                                                                                 (3.35)

Принимаем ближайшую для типовой сушилки частоту вращения согласно [5, табл.6.5, стр231], тогда требуемый угол наклона барабана:

;                                                             (3.36)

Значение  удовлетворяет условию , следовательно частота вращения барабана принята верно.

2.2 Энергетический расчет

2.2.1 Цель расчета

Определение основных силовых параметров барабанной сушилки, то есть моментов и требуемой мощности привода; выбор электродвигателя, редуктора.

2.2.2 Определение потребной мощности и выбор электродвигателя

Определяем мощность, затрачиваемую на вращение барабана:

;                                                                (3.44)

Где  - коэффициент, зависящий от типа насадки и коэффициента заполнения, принимаем согласно [5, стр.235].

В численном значении получаем:

,

Полученное значение меньше установленной мощности привода сушилки БН 1,6-8 НУ- 01, равной , согласно [5, табл.6.5, стр.231].

Необходимая мощность двигателя определяется по выражению:

;                                                                                         (3.45)

Где  - общий к.п.д. привода от двигателя до барабана.

 ,                                                                              (3.46)

где: h1=0,94÷0.96 - КПД цилиндрической передачи, принимаем h1=0,95 согласно [7, табл.1.1];

h2=0.962÷0,982 - КПД 2-х ступенчатого редуктора,           принимаем h2=0,972 согласно [7, табл.1.1];

h3=0,98 - КПД муфты, принимаем согласно [7, табл.1.1].

В численном значении получаем:

;

Выбираем трехфазный асинхронный двигатель серии АИР 180М6 мощность – 18.5 кВт, синхронная скорость вращения – 1000 об/мин, скольжение – 2%. С учетом скольжения номинальная частота вращения .

2.2.3 Определение вращающих моментов на валах привода

Вращающий момент на барабане:

;                                                                                              (3.47)

Вращающий момент на валу подвенцовой шестерни:

;                                                                                     (3.48)

Где  - передаточное число зубчатой передачи, принимаем .

В численном значении получаем:

2.3 Кинематический расчет

2.3.1 Цель расчета

Целью кинематического расчета барабанной сушилки является определение общего передаточного отношения от вала электродвигателя до вала ведущего звена исполнительного механизма; распределение общего передаточного отношения всей кинематической цепи привода между отдельными передаточными механизмами, составляющими цепь; определение конструктивных параметров зубчатой передачи барабанной сушилки; определение частот вращения валов передаточных механизмов кинематической цепи.

2.3.2 Определение передаточного числа привода

Кинематическая схема привода показана на рисунке 5.

Общее передаточное число привода определяем из соотношения:

;                                                                                         (3.49)

Где  - частота вращения барабана;

1- электродвигатель; 2,4- муфты; 3- редуктор; 5- подвенцовая шестерня; 6- венцовая шестерня; 7- барабан;

Рисунок 5. Кинематическая схема привода

2.3.3 Распределение общего передаточного числа привода

Для многоступенчатых передач

,                                                                                       (3.50)

Где  - передаточные числа отдельных ступеней.

Учитывая предполагаемое устройство механизма, а также стремясь обеспечить соразмерность деталей привода, в частности диаметр подвенцовой шестерни должен вписываться в размеры сторон торца редуктора.

Передаточное число редуктора будет равно:

;                                                                                         (3.51)

2.3.4 Определение частоты вращения валов

Частота вращения вала электродвигателя, а, следовательно, и быстроходного вала редуктора .

Частота вращения тихоходного вала редуктора определяется так:

;                                                                                       (3.52)

.

Частота вращения подвенцовой шестерни .

Полученные значения частот вращения сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Частоты вращения валов (барабана)

2.3.5 Проектный расчет зубчатой цилиндрической передачи

2.3.5.1 Определение допускаемого контактного напряжения

Расчет ведем по [7].

Допускаемое контактное напряжение определяется по зависимости

;                                                                 (3.53)

Где  - предел контактной выносливости зуба, соответствующий эквивалентному числу циклов, МПа;

 - коэффициент безопасности; для зубчатых колес с однородной структурой материала  [7, стр. 33];

 - коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев, для зубчатых передач 9 степени точности ;

 - коэффициент, учитывающий окружную скорость; при  ;

 - коэффициент, учитывающий влияние смазки; из-за недостаточности экспериментальных данных принимается равным единице, ;

 - коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса; ориентировочно принимаем ,

Предел контактной выносливости зуба, соответствующий эквивалентному числу циклов:

;                                                                             (3.54)

Где  - допускаемое контактное напряжение, соответствующее базовому числу циклов напряжений;

 - коэффициент долговечности при расчете на контактную выносливость.

Допускаемое контактное напряжение, соответствующее базовому числу циклов напряжений:

;                                                                        (3.55)

Где  - средняя твердость для двух предельных значений твердости колес, приняты в пункте 2.3.

В численном значении получаем:

;

.

Коэффициент долговечности при расчете на контактную выносливость:

;                                                                                   (3.56)

Где  - базовое число циклов перемены напряжений соответствующее длительному пределу выносливости;

 - эквивалентное число циклов перемены напряжений.

Базовое число циклов перемены напряжений соответствующее длительному пределу выносливости:

;                                                                                 (3.57)

;

.

При постоянной нагрузке и зацеплении с одним колесом:

;                                                                                (3.58)

Где  - полное число часов работы за расчетный срок службы, принимаем ;

 - частота вращения.

В численном значении получаем:

;

.

Так как , то .

.

Предел контактной выносливости зуба, соответствующий эквивалентному числу циклов по формуле (3.54)

барабанный конвективный сушилка сахарный

;

.

Подставляя полученные значения в формулу (3.53) получим:

;

.

Для прямозубых колес в качестве  принимается допускаемое контактное напряжение того зубчатого колеса, для которого оно меньше. Таким образом

2.3.5.2 Определение межосевого расстояния

Определяем межосевое расстояние венцового зацепления по формуле

;                                                              (3.59)

Где  - крутящий момент на шестерне;

 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине;

 - вспомогательный коэффициент, для прямозубых передач ;

 - коэффициент ширины колес относительно межосевого расстояния; принимаем .

Коэффициент  выбираем в зависимости от относительной ширины зубчатого венца шестерни :

;                                                                                 (3.60)

.

Тогда в соответствии с [7, табл.3.5, стр. 32].

Значение межосевого расстояния по формуле (3.59):

.

Согласно [7, стр. 30] полученное значение округляем до ближайшего стандартного значения .

2.3.5.3 Определение модуля передачи

Значение модуля m для улучшенных колес определяется из следующего выражения:

Страницы: 1, 2, 3