close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Записка (8)

код для вставкиСкачать
МГТУ им. Н.Э.Баумана
Кафедра Материаловедение
Факультет МТ Кафедра МТ 8 РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:
Спроектировать электрическую печь сопротивления СШО-8.8/2
Студент: _______(Ткачук Ю.П.) Группа МТ8-81
Руководитель проекта: _________(Ксенофонтов А.Г.)
Москва, 2003. Содержание.
Содержание.
Задание.
Краткое техническое описание печи СШО-8.8/2. 4.Введение.
5.Определение теплотехнических характеристик и тепловой массивности садки.
5.1.Теплотехнические характеристики.
5.2.Тепловая массивность садки.
6.Расчет продолжительности нагрева. 7.Определение основных размеров печи. 8.Тепловой баланс электрической печи.
9.Расчет нагревателей. 10.Расчет механизма подъема крышки
11.Определение ориентировочной себестоимости печи.
12.ТЭП 13.Список использованной литературы. Приложение.
Спецификации. 4. Вступление
Тема курсового проекта - спроектировать электрическую печь сопротивления СШО-8.8/2. В техническом задании предлагается спроектировать печь для отпуска деталей из стали ШХ15, с коэффициентом заполнения садки К=0.65. СШО-8.8/2 - печь сопротивления шахтная с окислительной атмосферой.
Диаметр садки 8дм=0.8 м=800мм
Высота садки 8дм=0.8м=800мм
Максимальная температура нагрева печи t=200°C
Сталь ШХ15
Назначение: шарики диаметром до 150 мм, ролики диаметром до 23 мм, кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, втулки плунжеров, плунжеры, нагнетательные клапаны, корпуса распылителей, ролики толкателей и другие детали, от которых требуется высокая твердость, износостойкость и контактная прочность.
Температура критических точек
Критическая точка°СAc1724Ac3900Ar3713Ar1700Мн210
Технологические свойства
Температура ковки: начала 1150, конца 800. Заготовки сечением до 250 мм охлаждаются на воздухе, 251-350 мм - в яме.
Свариваемость: способ сварки: КТС.
Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при НВ=202 и B = 740 МПа Kυ тв.спл. = 0.90, Kυ б.ст. = 0.36 [1].
Склонность к отпускной способности: склонна
Флокеночувствительность: чувствительна
Шлифуемость: хорошая
Физические свойства стали ШХ15, как: модуль нормальной упругости, модуль упругости при сдвиге кручением, плотность, коэффициент теплопроводности, удельное электросопротивление, коэффициент линейного расширения и удельная теплоемкость, даны в приложении.
5. Определение теплотехнических характеристик и тепловой массивности садки.
5.1. Теплотехнические характеристики
Данные по теплотехническим характеристикам стали ШХ15, представленные в приложении, взяты из [1].
Средняя температура нагрева садки Значения плотности , коэффициента теплопроводности λ и удельной теплоемкости c стали и садки при средней температуре Обозначение
Для стали 15Хдля садки (К=0,65)
, кг/м377845060, Вт/(м(0С)36,3824c, Дж/(кг(0С)674674
5.2. Тепловая массивность садки
Расчет ведем по критерию Био S=0.5(d=0.5(8=0.4 м Значение суммарного коэффициента теплоотдачи берем из [2]. При средней температуре он будет равен Таким образом, критерий Био равен Садка является теплотехнически тонким телом. В связи с тем, что термообработка проводится с плавным медленным охлаждением после нагрева (нет опасности коробления) - низкотемпературный отпуск, следовательно данное тело можно считать теплотехнически тонким (в данных условиях).
6. Расчет продолжительности нагрева
При нагреве тонких изделий в печах периодического действия период нагрева можно разбить на два этапа: 1 - период нагрева при постоянном тепловом потоке(постоянной мощности) и
2 - период нагрева при постоянной температуре нагрева печи.
Величина удельного теплового потока подчиняется закону Ньютона-Рихмана: q = (tп - tс ), где
tп=0,9(200+273К)=425,7К - температура печи
tс=0,5 tп=0,5473=236,5К - температура садки
q=22(425,7-236,5)=4162,4Вт/м2
1= ,где
Gc=Vcc=R2hc=3.140.42 0.85060=2034кг - вес садки
Fc=2R2+2Rh=23.140.42+3.1420.40.83м2 - площадь садки
To=20+273K=293K - начальная температура
Tc'=Tп - q/=473-4162,4/22=284К - температура садки в момент окончания 1
В моем случае 1 очень мало, мы ней пренебрегаем и считаем ,что н= 2
2=
tc'=20+273K=293K
tc"=180+273K=453K
н=
Общее время цикла
ц=н+выд+охл+всп
т.к. в печи производят отпуск, то охл=0
выд=2ч
всп=1220мин=0,32ч
τцикла= 12,68+2+0,32=15ч
Производительность печи g=Gc/τцикла=2034/15=135,6 кг/ч
7. Определение основных размеров печи. Исходя из анализа чертежей аналогичных шахтных печей, принимаем: диаметр 1200мм
высоту 1200мм
8.Тепловой баланс электрической печи
Qрасх=Qприх
Qрасх=Qпол+Qвспом+Qкл+Qакк+ Qотв+Qнеучт
8.1.Расчет Qкл.
1) Расчет теплового потока через под печи. Под печи выполняем однослойным из строительного (красного) кирпича.
Толщина - =0.115 м
Dвн=1,2 м
Dнар=1,2+2=1,2+2(0,115=1,43 м
Fвн=((Dвн)2/4=((1.2)2/4=1,1304м2 Fвн=1,1304м2
Fнар=((Dнар)2/4=((1,43)2/4=1,6052м2 Fнар=1,6052м2
т.к.
= 1,163(0,7+0,4(10-3(tср) Вт/мК
Выбираем температуры
На внутренней поверхности футеровки t1=1900C
На внешней поверхности футеровки t2=500C
tср=1200C
=1,163(0,7+0,4(10-3(120)=0,8699 Вт/мК
Проверка слева
t(1=200-953,39(0.0402=161,67 0C
t(2=200-953,39((0.0402+0.0967)=69,48 0C
Проверка справа
t"2=20+953,39(0.0519=69,48 0C
t"1=20+953,39((0,0967+0,0519)=161,67 0C
Исходя из проверки, выбираем новые температуры (чтобы уменьшить t2 - увеличим ).
=0,115+0,065=0,180м
Dнар=1,2+2=1,2+2(0,180=1,56 м
Fвн=((Dвн)2/4=((1.2)2/4=1,1304м2 Fвн=1,1304м2
Fнар=((Dнар)2/4=((1,56)2/4=1,9104м2 Fнар=1,9104м2
т.к.
На внутренней поверхности футеровки t1=1670C
На внешней поверхности футеровки t2=560C
tср=111,50C
=1,163(0,7+0,4(10-3(111,5)=0,8193 Вт/мК
Проверка слева
t(1=200-788,44(0.0402=168,305 0C
t(2=200-788,44((0.0402+0.1445)=54,38 0C
Проверка справа
t"2=20+788,44(0.0436=54,38 0C
t"1=20+788,44((0.0436+0.1445)=168,305 0C
t1=1,3050C t2=1.620C
при t1=1670C и t2=560C
2) Расчет теплового потока через боковую поверхность печи.
Для боковой поверхности берем 1 слой - красный кирпич =0.180 м
Fвн=(Dвн(hвн =(1.2 (1.2=4.5216м2 Fвн=4.5216м2
Fнар= ( D1((h+2()=
=((1.2+2(0.18)(1.2+2(0.18)=7.6415 м2 Fнар=7.6415м2 т.к.
Выбираем температуры
На внутренней поверхности футеровки t1=1670C
На внешней поверхности футеровки t2=560C
tср=111,50C
=1,163(0,7+0,4(10-3(111.5)=0,8193 Вт/мК Проверка слева
t(1=200-3152,36(0,0101=168,16 0C
t(2=200-3152,36((0,0101+0,0361)=54,360C
Проверка справа
t"2=20+3152,36(0,0109=54,36 0C
t"1=20+3152,36((0,0109+0,0361)=168,16 0C
Окончательно принимаем при t1=1670C и t2=560C 3) Расчет теплового потока через свод печи. Свод печи выполняем однослойным из красного кирпича.
Толщина - =0.180 м
Dвн=1,2 м
Dотв=0,9 м
Dнар=1,2+2=1,2+2(0,180=1,56 м
F1= Fотв= ((Dотв) 2/4=((0,9)2/4=0,63585м2 F1=0.63585м2
F2=((Dнар)2/4- Fотв =1,9104-0,63585=1,27455м2 Fнар=1,27455м2
Fср=м2 т.к.
Выбираем температуры
На внутренней поверхности футеровки t1=1670C
На внешней поверхности футеровки t2=560C
tср=111,50C
=1,163(0,7+0,4(10-3(111.5)=0,8193 Вт/мК Проверка слева
t(1=200-472,56(0,0715=166,210C
t(2=200-472,56((0,0715+0,244)=50,91 0C
Проверка справа
t"2=20+472,56(0,0654=50,91 0C
t"1=20+472,56((0,0654+0,244)=166,21 0C
Окончательно принимаем при t1=1670C и t2=560C
4) Расчет теплового потока через крышку.
Для крышки выбираем 2 слоя 1. красный кирпич 1=0,065 м 2. минеральная вата 2=0,03 м
1=1,163(0,7+0,4(10-3( t1ср) Вт/мК 2=1,163(0,041+0,00012( t2ср) Вт/мК Fвн=F1=((Dотв)2/4=((0,9)2/4=0,63585 м2 F1=0,63585м2
Fнар=F2=((D)2/4=((1,2)2/4=1,1304 м2 F2=1,1304м2
Выбираем температуры
На внутренней поверхности крышки t1=1820C
На границе первого и второго слоев t2=1500C
На внешней поверхности крышки t3=400C
tср1=1660C
tср2=950C
1=1,163(0,7+0,4(10-3( 166)=0,8218 Вт/мК 2=1,163(0,041+0,00012( 95)=0,0609 Вт/мК
Проверка слева
t(1=200-255,17(0,0715=181,76 0C
t(2=200-255,17((0,0715+0,1244)=150,01 0C
t(3=200-255,17((0,0715+0,1244+0,4358)=38,81 0C
Проверка справа
t"3=20+255,17(0,0737=38,81 0C
t"2=20+255,17((0,0737+0,4358)=150,01 0C
t"1=20+255,17((0,0737+0,4358+0,1244)=181,76 0C
Окончательно принимаем при t1=1820C , t2=1500C и t3=400C 2. Расчет Qпол Qпол=g(c((Tk-Tн)/3600=135,6(674((200-20)/3600=4570Вт
Qпол=4570Вт
3. Расчет Qотв Qотв= Qизл+ Qконв
- излучением пренебрегаем
Qотв= Qконв=395638 Вт
τзакр= τц-τвсп =15-0,32=14,68 ч
τоткр= τвсп=0,32 ч
4. Расчет Qвспом
Qвспом=Qтары+Qатм
Qтары=(10...15%)*Qпол=12%(4570)=548,4 Вт
Qатм=0
Qвспом=548,4 Вт
Qвспом=548,4 Вт
5. Расчет Qакк
6. Расчет Qнеучт
Qнеучт=10% (Qкл+ Qдв. период+ Qакк.) = =10%(4668,53+8903+337,28)= 1392 Вт
Qрасх=Qпол+Qвспом+Qкл+Qакк+ Qотв+Qнеучт=
=4570+548,4+4668,53+337,28+8903+1392=20419,21 Вт
Qприх=1,016Qрасх =1,01620419,21=20745,92 Вт
Pуст =k1(Qпол+Qвспом)+k2(Qрасх-Qпол-Qвспом)=1,3(4570+548,4)+
+1,2(20419,21-4570-548,4)=6653,92+18360,972=25014,892 Вт
Принимаем Pуст =25 кВт
КПД печи: Удельный расход теплоэнергии A=Pуст/g=25/135,6=0,184 кВт·ч/кг
Время разогрева печи: 9.Расчет нагревателей
Нагреватели размещаем на боковой поверхности печи. Установленная мощность зоны Руст=25 кВт
Температура нагрева изделия в печи tпт=2000С
Срок службы нагревателей не менее 10000 ч
Выбираем конструкцию электронагревателей - проволочный зигзаг с относительным витковым расстоянием l/d=2,75
Температура нагревателя tн=3000С
Wид=1,8 Вт/см2 и соответствующая tн=9500С
Выбираем материал Х15Н60 и d=3 мм
Выбираем допустимую удельную поверхностную мощность из графика (рис.П7-10. Допустимая удельная повехностая мощность нагревателей электрокалориферов и циркуляционных печей при tвозд=2000С, t=3000С, tнагр=5000С, Wид=0,8; 0,55 Вт/см2):
Wизл=0,8 Вт/см2
Wконв=1,3 Вт/см2
Wид= Wизл+ Wконв=0,8+1,3=2,1 Вт/см2
Берем 3 нагревателя, мощностью P1= 9 кВт
Р2=8,5 кВт
Р3=7,5 кВт
Удельное сопротивление сплава Х15Н60 при температуре 3000С =1,15 Оммм2/м
9.1. Расчет 1-го нагревателя.
Р1=9 кВт
Напряжение в сети 220 В.
Принимаем d=3,4 мм
Длина одного нагревателя Рассчитываем сопротивление нагревателя Площадь электронагревателя
Fнагр1 = L1d1 =42,443,143,410-3=0,4531 м2
Проверка: нагреватель проходит по удельной поверхностной мощности.
Проверка по размещению:
Lкр=2R=23,141,2/2=3,768 м - длина, которую мы не должны превышать t  5,5d1 =5,53,4=18,7 мм - шаг зигзага
Н=150400 мм - высота зигзага
Принимаем Н=300 мм.
t1 = 9,7d1=9,73,4=32,98мм
Lш=2(Н-t/2)+t/2=2(140,6-32,98/2)+3,1432,98/2=249,8+51,78= =300,04 мм
n1=l/Lш=42400/300,04=110,13
L1= n1 t1=110,1332,98=3632м
Выводы: Lвыв=+70100мм=180+70=260мм
Dвыв=5,9мм (т.к. Dвыв2=3 d2)
9.2. Расчет 2-го нагревателя.
Р2=8,5 кВт
Напряжение в сети 220 В.
Принимаем d=3,4 мм
Длина одного нагревателя Рассчитываем сопротивление нагревателя Площадь электронагревателя
Fнагр2 = L2d2 =44,933,143,410-3=0,4797 м2
Проверка: нагреватель проходит по удельной поверхностной мощности.
Проверка по размещению:
t2 = 7,1d2=7,13,4=21,14 мм
Lш=2(Н-t/2)+t/2=2(143,1-24,14/2)+3,1424,14/2=262,06+37,89 =299,95 мм n2=l/Lш=44930/299,95=149,79
L2= n2 t2=149,7924,14=3616 м
Выводы: Lвыв=+70100мм=180+70=260мм
Dвыв=5,9мм 9.3. Расчет 3-го нагревателя.
Р3=7,5 кВт
Напряжение в сети 220 В.
Принимаем d=3,4 мм
Длина одного нагревателя Рассчитываем сопротивление нагревателя Площадь электронагревателя
Fнагр3 = L3d3 =50,923,143,410-3=0,5436 м2
Проверка: нагреватель проходит по удельной поверхностной мощности.
Проверка по размещению:
t3 = 6,3d3=6,33,4=21,42 мм
Lш=2(Н-t/2)+t/2=2(143,8-21,42/2)+3,1421,42/2=266,18+33,63 =299,81 мм n3=l/Lш=50920/299,81=169,84
L3= n3 t3=169,8421,42=3638 м
Выводы: Lвыв=+70100мм=180+70=260мм
Dвыв=5,9мм 10.Расчет механизма подъема крышки
Выбор двигателя
Определяем массу крышки:
mкрышки=mм.в.+mкир+mкожух
mкир=ρкирFкирδкир=1600 2,0635850,065 =6,612 кг
mм.в =ρм.вFм.вδм.в=19001,13040,03=64,433 кг
Объем кожуха
Vкожух=(1,202/2)20,002+(0,898/2)20,002+0,0020,03(1,202/2)=
=0,00368 м3
mкож =ρкожVкож=0,003687,8=0,028704 т= 28,704 кг
mкрышки=mм.в.+mкир+mкожух=64,433+6,612+28,704=99,749 кг100кг
Вес крышки P=mкрышки·g=100·9.8=980 H
Скорость подъема v=2 м/мин
Высота подъема H=200 мм= 0,2 м Выбираем полиспаст с кратностью а=2, числом ветвей m=1, числом отклоняющих блоков t=0. КПД полиспаста:
Выбираем двигатель 4АС71В8У3 с мощностью Pдв=0,3 кВт и частотой n=750 мин-1
Выбор каната
Наибольшая сила натяжения в канате
Разрушающая нагрузка должна удовлетворять условию Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6Х19 (1+6+6/6) +1 о.с. по ГОСТ 2688-80 для которого dк=6.9 мм, Sпр=18.05 мм2, Fразр=26 кН
Расчет барабана
Диаметр барабана по дну канавки
Принимаем Крутящий момент на барабане
Частота вращения барабана
Необходимое передаточное отношение привода
Фактическая скорость подъема
Шаг нарезки барабана p=1.2*dк=8 мм
Число витков Длина барабана 8· (2+6)=64 мм
Выбор редуктора
Наибольший момент на тихоходном валу
Эквивалентный момент на выходном валу
Выбираем редуктор Ч-63, iР=63, THlim=120 Нм
Выбор муфты
Выбираем упругую муфту с пальцами
Т=63 Нм, d=22мм по ГОСT 21424-75
11.Расчет ориентировочной стоимости печи
Для определения ориентировочной себестоимости печи будет достаточно найти стоимость материалов для изготовления печи, стоимость работ основных рабочих, а также определить размер цеховых и заводских расходов
Таблица 1. Стоимость основных материалов
№НаименованиеКоличествоОптовая ценаСумма
руб.1Красный кирпич2,888т4руб/шт28882Минеральная вата0,757т16000руб/м3121123Х15Н600,000495т12000руб/т10,44Металлоизделия2,58500руб/т212505Термопара1 шт150 руб/шт150Суммарная стоимость материалов печи36410,4
Таблица 2. Зарплата основных рабочих
№профессияОбъем работыразрядРасценки, руб/160 чнормазарплата1Слесарь200 ч4187023382Сварщик80 ч5204010203Огнеупорщик8,2 м3418701,2 м3/ч804электрик3 ч3270051Суммарная зарплата рабочих3489Таблица 3. Заводская себестоимость
№затратаСумма, руб1Материалы36410,42Зарплата рабочих34893Цеховые расходы11164,84Заводские расходы2791,2Заводская себестоимость печи53855,14Заводская себестоимость печи З.с.=53855,14 руб
Плановая себестоимость печи П.с.= =З.с.+0,03*З.с.=53855,14+0,03*53855,14=55470,802руб Плановая цена П.ц.=1,03*П.с.=57135 руб
Таблица технико-экономических показателей
№НаименованиеЕдиница измеренияВеличина1Назначение печитермическая отпускапечь для 2Габаритные размеры: Длина Высота
Ширина
мм
мм
мм
1200/1800
2100
2100/22003Размеры рабочего пространства: Диаметр
Высота
мм
мм
800
800
4Стоимостьруб571355Массат46Максимальная
температура°С2007Температура выдачи металла°С1808Время разогрева печи час3,589Время нагрева и выдержки деталейчас1510Производительность печикг/час135,611Установленная мощностькВт2512Число регулируемых зон313Напряжение на клеммахВ22014КПД%22,614Удельный расход энергиикВт час/кг0,18416Мощность холостого ходакВт 18,36
13.Список использованной литературы
1. http://steels.h1.ru/ (использован Марочник сталей и сплавов. Под ред. В.Г.Сорокина, М.: Машиностроение, 1989 г.)
2. Лаб. раб.
3. Ксенофонтов А.Г., Нагрев металла. Методические указания к лабораторным работам по курсу "Расчет и конструирование нагревательных устройств" под редакцией Д.А. Прокошкина, М.: МГТУ, 1985.
4. Рустем С.Л. Оборудование и проектирование термических цехов. М. Машгиз, 1962
5. Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи. М.:Энергия, 1975
Приложение 1. Физические свойства стали ШХ15 [1].
Температура испытания, 0С20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Модуль нормальной упругости, (Е, Гпа)215 212 194 191 179 170 162 142 132 Модуль упругости при сдвиге кручением (G, Гпа)83 82 76 74 71 67 63 55 50 Плотность (r, кг/м3)7812 7790 7750 7720 7680 7640 Коэффициент
теплопроводности (Вт/(м ·0С))4037 32 Температура испытания, 0С20- 100 20- 200 20- 300 20- 400 20- 500 20- 600 20- 700 20- 800 20- 900 20- 1000 Коэффициент линейного
расширения (a, 10-6/0С)11,9 15,1 15,5 15,6 15,7 Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · 0С))511 787 706 729 2
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
45
Размер файла
367 Кб
Теги
записка
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа