2.2. Механический расчет
1. Расчет барабана на прочность. Рассчитаем барабан как двухопорную балку под действием равномерно распределенной нагрузки q = (G1 + G2)/L.
Вес барабанной сушилки определяем по формуле (14); массу аппарата принимаем из технических условий:
Н
Вес материала, находящегося в сушилке в данный момент времени определяем по формуле (15):
Н
Н/м
Задаемся толщиной стенки пролетной обечайки корпуса
s1= 0,05·2,2 = 0,11 м.
Задаемся толщиной стенки подбандажной обечайки корпуса
s2 = =1,5·0,11 = 0,165 м.
Задаемся расстоянием между опорами
l2 = 0,585·10 = 5,85 м, соответственно l1 = l4 = 2,075 м.
Задаемся расстоянием между зубчатым венцом и правой опорой
l3 = 1,5 м.
Рассчитаем напряжения в опасных сечениях.
Максимально изгибающие моменты, действующие в середине пролетной обечайки и в левой подбандажной обечайке соответственно равны:
Н·м
Н·м
Примем ширину подбандажной обечайки b = 0,4 м.
Изгибающий момент, действующий в месте стыка пролетной и подбандажной обечаек при L > 4·l1 равен:
Н·м
Крутящий момент Мкр, действующий на левую от венца (большей длины) часть корпуса аппарата составит:
Н·м
Максимальная перерезывающая сила, действующая в подбандажной обечайке, равна:
Н
Перерезывающая сила в месте стыка пролетной и подбандажной части равна:
Н
Моменты инерции площади поперечных сечений пролетной и подбандажной частей обечайки, соответственно составят:
м4
м4
Моменты сопротивлений поперечных сечений пролетной и подбандажной обечаек, соответственно равны:
м3
м3
Найдем расчетные напряжения в соответствующих частях корпуса:
– в пролетной части обечайки:
Н/м2
– в подбандажной части:
Н/м2
– в месте стыка пролетной и подбандажной частей обечайки:
Н/м2
Примем допускаемое напряжение для барабана без футеровки равным 5 МН/м2. Таким образом, условия (30) выполняются, и прочность корпуса обеспечена.
2. Проверка барабана на прогиб.
Осевой момент инерции кольцевого сечения барабана (в м4) рассчитывается по формуле:
м4
Примем в качестве материала барабана сталь ВСт3Сп, модуль упругости которой при 200°С равен 1,85·105 МПа [5].
Прогиб от равномерно распределенной нагрузки определим по формуле:
м
Допускаемый прогиб составляет 0,0003·5,85 = 0,00176 м.
Таким образом, условие работы барабана на прогиб выполняется.
3. Расчет бандажа на контактную прочность.
Принимаем наружный диаметр бандажа 2,61м. Предварительно по нормалям выбирают ширину и диаметр бандажей и опорных роликов, а затем выполняют проверку их на прочность. Ширину бандажа можно также приближенно определить по формуле (33). Для этого рассчитаем величину R по формуле:
м
Примем ширину бандажа 0,19 м.
Ширина опорного ролика bор должна быть больше ширины бандажа на 30 мм, т.е. bор = 0,22 м. Диаметр опорных роликов принимают в 3–4 раза меньше наружного диаметра бандажа, т.е. d = 0,65 м [3]. Условие контактной прочности на смятие в месте соприкосновения ролика и бандажа записывается в виде:
Н/м2=6,9
МН/м2
Допускаемое напряжение материала бандажа на смятие для стального литья 300–500 МН/м2 [3].
Как видно из расчетов, условие (35) выполняется; таким образом, прочность барабана будет обеспечена.