Расчет барабана

Механические расчеты вращающихся барабанов включают определение толщины стенки барабана, обеспечивающей прочность и жесткость конструкции, а также опорных и упорных роликов.

Толщину стенки барабана предварительно определяют по нормалям или, в зависимости от диаметра барабана D, по эмпирической формуле

d = (0,007¸0,01)D, (44)

где D – диаметр барабана; D = 2200 мм,

d = 0,007·2200 = 15,4 мм.

Масса находящегося в сушилке материала, кг:

G_м = V∙β∙ρ_м = 45,6∙0,12∙900 = 4924,8 кг. (45)

Масса футеровки (теплоизоляции)

, (46)

где D_ф – внутренний диаметр футеровки, (D_ф = D_в – 2S_ф= 2200 – 2×12 = 2176 м); плотность, толщина, длина футеровки.

кг = 1153 т.

Длина куска футеровки для барабана определяется из расчета:

L_ф = (D + h) π,

где D – диаметр барабана, мм, h – толщина футеровки, мм.

L_ф = (2,2 + 0,123) 3,14 = 5,463 м.

Поперечная сила, действующая на барабан в месте крепления венцовой шестерни (рис. 5)

, (47)

где m_ш – масса венцовой шестерни; m_кр – масса элементов крепления венцовой шестерни; g = 9,81 м/с².

Н.

Общая масса

, (48)

где m_к – масса корпуса барабана.

т = 1158660 кг.

Линейная нагрузка

. (49)

Н

Реакции опор от действия q и Q_в

(50)

Максимальный изгибающий момент

. (51)

где L – расстояние между бандажами, м (для барабана длиной 12000 мм L принимаем равной 7,2 м).

,

Н×м.

Барабану передается также крутящий момент от привода, необходимый главным образом для поднятия центра тяжести материала на определенную высоту. Крутящий момент можно определить из уравнения

, (52)

где N – мощность привода, N = 62·10³ Вт; n – частота вращения барабана, n = 1,02 с^-1.

М_кр = [62·10³/(2·3,14·1,02)] = 9679 Нм.

Напряжение в барабане

, (53)

где [s] = 5¸10 МПа – допускаемое напряжение для аппаратов из сталей марок Ст2, Ст3, Ст10, Ст15 без футеровки; [s] = 20 МПа – для аппаратов с футеровкой.

Расчетный (приведенный) момент М_р определяют по формуле

, (54)

Н×м.

Момент сопротивления кольцевого сечения барабана

W = 0,785D²d = 0,785·2,2²·15,4 = 58,5 м³. (55)

Проверка условия прочности барабана:

s_и = 14269/58,5 = 243,9 < 20·10⁶

Условие прочности выполняется.

; (56)

; (57)

Н м

; (58)

, (59)

Н м.

Расчет барабана на жесткость. Суммарный максимальный прогиб от действующих нагрузок

, (60)

где q₁ – линейная нагрузка от массы обрабатываемого материала; q₂ – линейная нагрузка от масс (футеровки, насадки и барабана); Е – модуль упругости материала корпуса Е = 1,76 10¹¹ Па; момент инерции единичного кольцевого сечения барабана.

;

;

м⁴.

Относительный прогиб

, (61)

где допускаемый относительный прогиб (барабан с футеровкой); – допускаемый относительный прогиб (барабан без футеровки).

.

Условие жесткости выполняется.

Расчет свободно надетого бандажа. Реакция опорного ролика (рис. 6, а)

, (62)

где R_on = max (R_A, R_B) – реакция опоры; – половина угла между роликами.

. (63)

Н,

Н.

Рис. 6. Схема действия: а – опорных реакций; б – нагрузок, действующих на бандаж

Угол между башмаками

, (64)

где – число башмаков (четное число) = 16 (табл. 3) [8, табл. 3.30, стр. 261]

Силы, действующие на башмак,

; (65)

Н = 101 кН.

Когда один башмак расположен в самой нижней точке вертикального диаметра, то

, (66)

где i = 0, 1, 2, … ; = ( –2)/4 = (16 – 2)/4 = 3,5 .

.

когда внизу расположены два башмака симметрично относительно вертикального диаметра

, (67)

где i = 0, 1, 2, … ; i – порядковый номер башмака; = /4 = 16/4 = 4; , – число башмаков в одном квадранте.

Таблица 3