книги из ГПНТБ / Каган Я.А. Технологические расчеты в котлостроении учебное пособие
.pdfПо формуле (65) проверяем величину напряжения изгиба, возникающего в опорных шейках верхнего валка от действия сил противодавления:
Для конца I прохода
оШ1 |
^прот 1 |
Рпрот\ ** |
149-1Q3-390 = 3550 кг!см3-, |
|
|
о,ь<*3ш |
0,1-72» |
для восьмиметровой машины допускаемое напряжение в опорной шейке верхнего валка составляет величину ошдап ^ «Д700 кг/см2, то есть при первом проходе напряжение будет меньше допускаемого.
Для II прохода
|
Р |
|
|
/ |
|
208-1СР-390 = |
2170 кг/см-, |
||||||
|
Г прот II ** |
|
|||||||||||
°ш и |
о,1-4, |
|
37,4-Юз |
|
|
|
|
|
|
||||
то есть оо получилось |
больше |
допускаемого |
напряжения, |
||||||||||
равного |
для |
8-метровой |
машины—о“оп » |
1700 |
кг/сма. |
||||||||
В связи с этим следует |
уменьшить |
величину Я),1 силы при |
|||||||||||
жима во II проходе и сделать пересчет II прохода. |
|
||||||||||||
|
Пересчет II прохода при пониженном |
|
|
||||||||||
Для II прохода значение ЯЦ вместо |
|
300 |
т принимаем |
||||||||||
200 т, как и в |
первом |
проходе, |
Я” = |
200-10? кг. В этом |
|||||||||
случае получаем следующие изменения |
в |
результатах ра |
|||||||||||
счета II |
прохода: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по формуле |
(29) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
К , , . = |
( П '+ |
О |
+ |
(‘, = |
(192.10> + |
20СЫ0-) • + |
.0,2 = |
||||||
по формуле |
(33) |
= 2,94-106 кг.см\ |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
К р *«, - |
/ (Р"+ 2 -Я” + |
Я») = |
0,08 (192-103 + |
2.114.10' + |
|||||||||
|
+ |
20010s) = |
0,050-10® кг,!см; |
|
|
||||||||
по формуле |
(34) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
МтРСК = ? • |
2 .Я11 d6 |
I |
Я11 |
2 |
^ 8 ^ |
|
||||||
|
|
|
|
|
6 |
Ч D6 ~ |
“ |
DH) |
|
||||
= 0,07^2- 114-Ю3 — ------— + 20010s- — |
• — |
|
|||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
59 |
|
|
|
|
2 |
69 |
|
|
|
|
==0,576-10е |
кг.см. |
|
|
|
|
|
58
Следовательно, по формуле (32) получаем
= М 1Р.« + К , сК= 0,050 ■106 +
40,576• 106 г» 0,63-106 кг.см
ипо формуле (30)
Кягус = К Г п + м % п=
=1,52-10® 4 0,63-10° = 2,15-10° кг/см.
Уравнение (28) для пересчитанного II прохода удовле творяется:
|
|
|
|
|
|
мп |
|
■> м и |
|
|
|
|
|
|
|
|
J ‘тр в а |
J ‘тяг ус’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
2,94-10® > |
2,15-10° кг.см,. |
|
|||
Прогиб верхнего валка |
для пересчитанного II прохода полу |
|||||||||
чается равным |
|
|
|
|
|
|
||||
f |
_ |
|
5-65(^ и + |
^ ') |
_ |
5,65 (214-108- f 200-103) _ 2 33 ^ |
||||
*сум\\ |
|
|
|0П |
|
|
JQ0 |
|
’ |
||
Величина противодавления, |
при fcyMп= |
2,33 см, |
||||||||
|
|
|
= |
71,5 .10 -./;, „ = |
71,5-10-.2.33 = |
166-10* кг. |
||||
Напряжение в опорной шейке подшипника верхнего валка |
||||||||||
|
|
о |
|
р |
|
I |
|
166-10»-390 = |
1730 кг/см1, |
|
|
|
ш II |
|
прот И 1к |
|
|||||
|
|
|
|
0 .1 -4 , |
|
37,4-Юз |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
то есть в пересчитанном II проходе напряжение получилось |
||||||||||
на |
уровне |
допускаемого для 8-метровой |
машины (оид1дп ~ |
«1700 кг1смг).
5.Поверочный расчет на прочность верхнего (главного)
валка
Задача поверочного расчета определить напряжения, воз никающие в наиболее опасном, среднем сечении валка, в кон це каждого прохода.
Напряжение изгиба определяется по формуле (67)
М макс
KzjcMr,
максимальный изгибающий момент — по формуле (66)
|
М Г |
с = |
|
|
|
_ |
р прот, 1к п х м , |
|
для конечного момента первого прохода получаем |
||||||||
M |
f KC" = |
_1ZP• 103 -f- 200 • 10» /974 __ 314\ |
_ |
149 . Ю». 390 = |
||||
|
«! |
|
2 |
|
\ а |
4 / |
|
|
|
|
|
|
= |
17,5 • 106 кг.см, |
|
||
для конечного момента второго прохода имеем |
||||||||
м |
. = |
K .10. + |
20O.1Q. /974 _ |
З Щ |
_ |
166. , 0 , . 390 = |
||
|
«ч |
|
2 |
|
V 2 |
4 ) |
|
|
|
|
|
|
= |
19,9-10* кг/см. |
|
||
Моменту сопротивления среднего сечения валка равен |
||||||||
|
|
IP, = |
0,1 Djj = 0,1 -753 = |
42,6-103 см3. |
||||
Напряжение изгиба в конце I прохода |
|
|
||||||
|
|
м |
м а ж с |
|
17,5-10® |
|
|
|
|
|
о = ------ |
|
= |
413 |
кг/см*, |
||
|
|
=--------------- |
||||||
|
|
1 |
We |
|
42,5-Ю3 |
|
|
|
то же в конце II прохода |
|
|
|
|
||||
|
|
41 |
м-вп |
19,9-10е = |
470 кг/см2. |
|||
|
|
|
|
We |
42,5-10s |
|
|
Таким образом, суммарные напряжения в среднем сече нии верхнего валка, с учетом действия сил противодавле ния, получились меньшими допускаемого напряжения (adonss
я»900 кг/см2).
6. Определение максимально допустимой скорости вальцовки
Максимально |
допустимая скорость вальцовки листа |
|
Сv a a A b n ) t зависящая, с одной стороны, |
от величины суммар |
|
ного крутящего |
момента (М*?*) и, |
с другой стороны, от |
располагаемой мощности электродвигателя верхнего валка, (Л7в), определяется по формуле (70)
\02Dgy\fipNg |
' |
^вяльц г=~ 2д^су-<| |
м/сек. |
60
Здесь *i„p—к.п.д. привода от электродвигателя до глав ного, верхнего валка. Учитывая схему привода!, включаю щего 4 пары зубчатых колес, и принимая к.п.д. зубчатой пары 7j3yg4а ^ 0,95, а к.п.д. подшипников скольжения валов шестерен т)под сК^0,97, получим для к.п.д. привода величину
V = n U ^ o ia , = 0.95*-0,97* = 0,71.
Мощность главного электродвигателя привода верхнего валка, согласно таблице 1, составляет ЛУа=210 кет.
Подставив известные значения Da, i\npj NB, получим бо лее простое выражение зависимости vaaAbl( от Меуя:
102.75 0,71.210 |
57-10* |
Miceк. |
(а) |
||
‘Уцгльц |
ОМеуя |
|
|
||
|
“ ‘ 1кр |
|
|
|
|
Суммарный крутящий |
момент М,уя определяется |
по фор |
|||
муле (69) |
|
|
|
|
|
Мсум = MdJ f + |
М"р кг.см. |
|
|||
кр |
кр |
1 |
кр |
|
|
В свою очередь крутящий момент Мдкер* , затрачиваемый |
на деформирование вальцуемого листа, определяется так же, как и при расчете числа проходов: для I прохода по формуле
(31а), |
а для II пропуска листа |
через машину по |
формуле |
|||
(31). |
|
|
|
|
|
|
Из § 2 имеем, следовательно, |
-106 кг.см, |
|
||||
для |
I |
прохода |
= |
1,32 |
|
|
для |
II |
прохода |
Мдке*п = |
1,5210е кг.см. |
|
|
Крутящий момент M*jj |
находим по формуле (71) |
|||||
|
|
|
Мтркач Н~ Мтр ск кг.см, |
|
||
при этом крутящий |
момент Мтвкач , затрачиваемый |
на пре |
одоление сопротивления трения качения всех валков по изги баемому листу, определяется, так же как и при расчете чис ла проходов, по формуле (33).
Из § 2 имеем, следовательно,
для I прохода Мтркач1 = 0,041 • 106 кг.см,
для пересчитанного II прохода М^р ка, ~ 0,050-106 кг.см Крутящий момент М*трск, затрачиваемый на преодоление
трения скольжения в подшипниках всех валков, опреде ляется по формуле (72) и составляет, с учетом того, что диаметр шейки верхнего валка с1ш(или d„) — 72 см,
61
для |
I |
прохода |
|
|
|
I 2Р> |
|
Да |
I pi |
d» |
|
||||||
М*трск1=н- |
( V |
+ |
Р'н) - f |
|
|
||||||||||||
~Г |
|
6 |
2 |
D6 ~ H 2 |
D„ |
||||||||||||
= 0,07 |
(153-103 + |
200.-103) -y - + |
2-80-103^ ~ j - ^ - |
+ |
|||||||||||||
|
|
_|_ 200-103- — |
• — |
1 =~ 1,37-106 |
кг.см-, |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
69 |
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
для (пересчитанного) II прохода |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
M* . |
= |
и, [7 рн_]_ pin |
I |
9 пн |
|
Д« |
I |
рп d*_ Е>в |
|||||||||
m/i са*11 |
|
|
|
, Т н 2 ^ " 6 2 |
|
|
^ |
* 2 |
£>„ |
||||||||
|
1-11 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
: 0,07 I |
(192-10* + |
200-103) — |
+ |
|
|
|
32 |
75 |
+ |
||||||||
2-114-103- ^ - - ^ - |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
59 |
|
|
|
-(- 200-10п- 33 |
75 |
= |
1,5610е |
кг.см. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
69 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итак, получаем значение М’"р |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
для |
I |
прохода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
щ р1 = |
К , |
|
+ |
М тр‘ ,,, |
= |
0,041 • 10‘ + |
1,37-10» = |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
= |
1,411-106 |
кг.см., |
|
|
|
|
|
||||
для |
11 |
прохода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
"3 ?п - |
М"* |
|
+ |
М".>„ 1, = |
0,050 • 1 0 4 - |
1,56 • 10' - |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
= |
1,61 • 10" |
кг.см. |
|
|
|
|
|
||||
Величина |
суммарного |
крутящего момента |
|
составит |
|||||||||||||
для |
i |
прохода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
= |
|
|
+ |
^ |
i |
= |
1,32-106 + |
1,411 -106= |
2,731 ЛФкг.см, |
||||||||
для |
II |
прохода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
м %*\ = |
м %фи + |
Л *^ ц = |
1,52-10* + |
1,61 • 106= |
3,1310е кг.см., |
||||||||||||
Подставив полученные значения Мсу*\ |
и |
М**и в фор |
|||||||||||||||
мулу (а) |
для |
vgaAbli, получим |
значения |
максимально допу |
|||||||||||||
стимой скорости |
вальцовки: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
для |
I |
прохода |
|
|
57-10* |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Т^вальцI |
|
57•104 |
= |
0,21 |
м/сек-, |
|
|
|||||||||
|
|
|
Мсум, |
2,731-100 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
кр |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
62
для II прохода |
57•10* |
57-10* |
|
|
Veст./ьцII |
м/сек. |
|||
к лу |
= 0,18 |
|||
|
3,13.106 |
|
||
Полученные значения скорости вальцовки лежат в обычно |
||||
рекомендуемых пределах (0,1—0,5 м/сек). |
|
|||
7. Результаты расчета (сводная таблица) |
||||
Результаты выполненного |
технологического |
расчета да |
ны в приводимой ниже сводной таблице. Максимально
возможная |
длина обечайки, при |
горячей |
подгибке |
листа |
|
на 8-метровой машине, |
)}= |
324 см; принято |
1об = |
||
= 3,14 м; число обечаек |
на барабан гобеч = |
7 шт; подгиб |
|||
ка и вальцовка—на 8-метровой машине. (При горячей |
под |
||||
гибке на |
13-метровой |
машине |
гор) = |
2,7 м; |
число |
обечаек—9).
Число проходов листа через машину ппрох = 2.
ПР ИЛОЖЕ НИЕ
Задание на технологический расчет вальцовки обечайки или корыта барабана котла
Произвести технологический расчет вальцовки обечайки (или корыта) барабана котлоагрегата указанных ниже пара метров на четырехвалковой листогибочной машине, то есть определить способ вальцовки (в холодном или горячем со стоянии), выбрать тип машины (8- или 13-метровую), найти максимально возможную длину одной обечайки, вычислить значения изгибающего момента, необходимые для гибки лис та, усилия на верхний, боковые и нижний валки, необходимое число проходов листа через гибочную машину. Вычислить величину прогиба верхнего (главного) валка от действия из гибающих (и поперечных) сил и необходимое противодавле ние на концах верхнего валка, компенсирующее этот прогиб. Проверить верхний валок на прочность и определить макси мально допустимую скорость вальцовки для всех проходов.
Варианты расчета даны в приведенной ниже таблице 3, в которой указаны параметры разных типов котлов, размеры и конструкция барабанов (из корыт или обечаек), материал сте нок барабана. Для ориентировки и сравнения указаны также
63
принимаемые котлостроительным заводом |
значения длины |
обечаек и корыт. |
|
Расчет должен выполняться для полученной из расчета |
|
максимально допустимой длины обечайки |
(или ко |
рыта), с учетом также габаритных размеров печи, прокатного стана завода-поставщика листов, и габаритов по ширине же лезнодорожной платформы. Чертежи корпусов барабанов кот лов высокого давления даны на рис. 1.
ed f-
X Тип
к
о, котла
gо
——
1ТП-130
2ТП-150
3ТП-150-2
4ТП-200
5 |
ТП-170 |
|
(большой барабан) |
6 |
ТП-170 |
|
(малый барабан) |
7 |
ТП-230, ПК-10, |
|
ПК-14 |
|
(большой барабан) |
8 |
ПК-10, ПК-14, |
|
ТП-230 |
|
(малый барабан) |
|
|
Таблица основных размеров барабанов |
котлов |
среднего и высокого давления- |
|
|
|
||||||||
Параметры |
котлоагрегата |
|
|
Размеры |
барабана |
----,---- |
|
Барабан |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Материал |
Вес |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
из 2-х |
из 4-х . |
из обечаек |
|||
D |
Рбар |
Рпе |
tpe |
Понт |
|
DCP |
Пкар |
Ы |
1общ |
барабана |
бара- |
||||
|
корыт |
корыт |
побеч |
1<обеЧ |
бана |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tкор—1ц |
1кор— 1ц!г |
|
|
||
ml’tac |
am |
am |
°С |
ММ |
ММ |
ММ |
ММ |
мм |
мм |
ММ |
мм |
шт |
ММ |
— |
т |
130 |
35 |
_ |
__ |
1659 |
48 |
_ |
1750 |
10000 |
|
10000 |
|
|
|
20 К |
22,3 |
150 |
34 |
— |
— |
1510 |
45 |
— |
1600 |
9500 |
— |
9500 |
— |
— |
— |
20 К |
— |
150 |
44 |
— |
— |
1645 |
55 |
— |
1755 |
. 10000 |
|
-— |
5000 |
— |
— |
20 К |
26,3 |
200 |
34 |
— |
~ |
1504 |
48 |
— |
1600 |
11800 |
— |
11800 |
— |
— |
— |
20 К |
24 |
170 |
110 |
100 |
510 |
1300 |
87* |
— |
1474 |
9750 |
11150 |
— |
— |
3 |
3250 |
22 К |
35 |
170 |
ПО |
100 |
510 |
900 |
67* |
— |
1034 |
9670 |
10810 |
— |
— |
2 |
4833 |
22 К |
18 |
230 |
110 |
100 |
510 |
1300 |
80 |
|
1460 |
11400 |
12800 |
— |
— |
4 |
2850 |
22 К |
37 |
230 |
п о |
100 |
510 |
900 |
65 |
— |
1030 |
11400 |
12540 |
|
— |
2 |
5700 |
22 К |
20,2 |
9 |
ТП-220-Б |
220 |
п о |
100 |
510 |
1600 |
89 |
— |
1778 |
12400 |
14000 |
— |
— |
4 |
«100 |
22 К |
56 |
10 |
ТП-230-Б |
230 |
“по |
100 |
510 |
1600 |
89* |
— |
1778 |
12400 |
14000 |
— |
—- |
4 |
3100 |
22 К |
56 |
11 |
ТП-430 |
430 |
по |
100 |
510 |
1800 |
97* |
— |
1994 |
16080 |
17880 |
— |
— |
6 |
2680 |
22 К |
86,6. |
12 |
ТП-42' |
420 |
155 |
140 |
570 |
1800 |
89* |
— |
1978 |
16200 |
18000 |
— |
— |
6 |
2700 |
16 ГНМ |
80 |
|
(ТП-80) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
ТП-500 |
500 |
155 |
140 |
570/570 |
1800 |
89* |
— |
1978 |
17700 |
195С0 |
— |
— |
6 |
2950 |
16 ГНМ |
100 |
|
(ТП-90) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
ТП-640 |
640 |
155 |
140 |
570/570 |
1800 |
92* |
— |
1984 |
~ 22000 |
— |
— |
— |
'8 |
2750 |
16 ГНМ |
|
|
(ТП-100) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
ТП-240 |
240 |
185 |
175 |
575/525 |
13С0 |
95* |
— |
1490 |
12000 |
— |
— |
— |
4 |
3000 |
16ГНМ |
— |
Таблица 3
Примечание
_
—
—
—
*из листа 90 мм
*из листа 70 мм
—
—
—
*из листа. 92 мм
*из листа 102 м.н
*из листа 92 мм
*из листа 92 мм
*из листа 95 мм
*из листа 100 мм
Г л а в а И. Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И Й Р А С Ч Е Т В А Л Ь Ц О В К И О Б Е Ч А Й К И НА Т Р Е Х В А Л К О В О Й С И М М Е Т Р И Ч Н О Й
Л И С Т О Г И Б О Ч Н О Й М А Ш И Н Е
1. В В Е Д Е Н И Е
Трехвалковые симметричные машины, характеризующиеся положением верхнего (среднего) валка на средней линии между боковыми валками (рис. 11), широко распространены и являются наиболее простыми по конструкции. Серьезным недостатком трехвалковой симметричной машины, по сравне-
Верхний(средний) нажимнойВалок
ЛеЕый боковой {ведущий}Валок ПраВыйВоноВой
(Ведущий)Валок
Рис. 11. Схема трехвалковой симметричной листогибочной
м аш ины,
нию с четырехвалковой, является невозможность выполнения предварительной подгибки кромок листа. При вальцовке на трехвалковой симметричной машине нельзя согнуть лист по всей его длине; концы листа, длиной несколько меньше поло вины расстояния между боковыми валками, остаются прямы ми (рис. 11), так как они не могут быть пропущены через очаг деформирования листа, находящийся под верхним вал ком. Для выполнения предварительной подгибки кромок, вы полняемой до основной гибки (вальцовки) листа на трехвал ковой машине, приходится обычно применять специальный подгибочный пресс,
5-1758 |
65 |
Иногда осуществляют подгибку кромок способом вдавли вания конца листа в специальную загибную матрицу, уста навливаемую на нижних (боковых) валках трехвалковых листозагибочных вальцов (см. рис. 12). Расчет подгибки в
Рис, 12. Подгибка кромок на трехвалковой симметричной машине способом вдавливания конца листа в загибочную матрицу.
этом случае ведется по той же методике, которая дана ниже для расчета основного процесса вальцовки на трехвалковой симметричной машине.
В трехвалковой машине верхний (или главный, или сред ний) валок является нажимным и перемещается вертикально вверх—вниз, а боковые (или приводные) валки являются, ве дущими, и при своем вращении перемещают прижатый к ним верхним валком лист. Характерным для трехвалковой маши ны является постоянство размера I — расстояния между ося ми боковых валков (см. рис. 11).
Рекомендуемая последовательность расчета следующая:
1) определение максимальной длины обечайки, 1макс0д, или, что то же, максимально допустимой прочностью машины ширины вальцуемого листа bмакс—1макс0б ;
2)расчет необходимого числа проходов (или пропусков листа через машину), п„Рох\
3)определение прогиба верхнего валка, /;
4)определение напряжения в верхнем валке, а и
5)расчет скорости вальцовки, v,aAbV
66