Московский орденов Ленина, Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени государственный технический университет имени Н.Э.Баумана

Ксенофонтов А.Г., Гришин В.И.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПЕЧЕЙ.

Учебное пособие для студентов 4 курса специальности

«Материаловедение в машиностроении» (150501)

Москва 2011

Данная методика к курсовому проекту по дисциплине «Расчет и конструирование нагревательных устройств» издается в соответствии с учебным планом специальности 150501 «Материаловедение в машиностроении».

Введение

Данное учебное пособие имеет целью бувениесобие имеет целью помочь000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000обучение студентов основам теплотехнических расчетов и конструирования термического оборудования, а также закрепление знаний при выполнении курсового проекта по дисциплине «Расчет и конструирование нагревательных устройств», являющейся первой из специальных конструкторских дисциплин, изучаемых студентами специальности «Материаловедение в машиностроении», и обеспечивающей профессиональную подготовку специалиста в области проектирования и эксплуатации нагревательного оборудования термических цехов и подразделений машиностроительных предприятий.

Целью курсового проектирования по данной дисциплине является привитие студентам практических навыков расчета и конструирования нагревательного оборудования для термической обработки на базе полученных на лекциях теоретических знаний с использованием всего цикла ранее изученных конструкторских дисциплин. В рамках настоящего курсового проекта задача проектирования заключается в создании нагревательного устройства, обеспечивающего осуществление конкретной технологической операции термической обработки заданных изделий.

В пособии подробно рассмотрен порядок расчета и проектирования термических печей, приведен некоторый наиболее часто требуемый справочный материал.

В настоящее время на машиностроительных заводах для термической обработки примененяют в основном электрические печи как наиболее удобные в зксплуатации и экологически безопасные. Поэтому содержание выдаваемого студенту технического задания на курсовой проект и вся информация, включенная в настоящее учебное пособие, направлены на решение задачи проектирования только этого вида нагревательного термического оборудования.

1. Задание и объем курсового проекта.

Курсовой проект включает расчётную и графическую части. Расчетная часть оформляется в виде расчётно-пояснительной записки (РПЗ) с необходимыми пояснениями ( объем 25-40 листов формата А4), а графическая часть в виде чертежей (4-5 листов формата А1).

Основой для проектирования служит так называемое техническое задание (приложение 1), содержащее следующие исходные данные:

1. Модель печи (нагревательного устройства) с заданными размерами рабочего пространства, рабочей температурой и с указанием применяемой атмосферы.

2. Технологический процесс термической или химико-термической обработки, для которого предназначена печь.

3. Марка обрабатываемого материала заготовок или деталей.

4. Коэффициент заполнения садки печи без конкретизации размеров изделий.

В качестве дополнительной информации в техническом задании могут быть указаны и другие требования к проектируемому оборудованию:

- необходимая температура выдержки, режимы нагрева и охлаждения, состав технологической среды печи, точность регулирования температуры и т.д.;

- производительность печи в единицу времени или за операцию и режим её работы (1, 2 или 3 смены), годовая программа выпуска деталей;

- характеристики изделия, подвергающегося нагреву (марка стали или сплава, размеры заготовки или детали (садки) или чертеж детали;

- способ загрузки и выгрузки нагреваемых изделий, а также транспортировки их внутри печи;

- местные условия (площадь, отводимая под печь, высота подкрановых путей и т.д.).

В конкретном случае в техническом задании может отсутствовать какая-то информация, но без сведений, хотя бы самого общего плана, о процессе термической обработки, для которого предназначается печь, трудно создать качественный проект.

Многие процессы термической обработки можно осуществлять в различных типах печей: в небольшом количестве крупных или большом количестве мелких печей, в печах периодического или непрерывного действия. Поэтому оптимальное решение необходимо искать путем технического и экономического сравнения нескольких вариантов.

В общем случае при выполнении проекта печи рекомендуется следующая последовательность работы:

1. выбор типа печи с учётом требований, предъявляемых технологическим процессом и изделием;

2. определение теплотехнических характеристик садки;

_{3. расчёт времени нагрева cадки, времени цикла работы печи и ее производительности;}

4. определение основных размеров печи с учётом требуемой производительности, времени нагрева и других исходных данных;

5. составление эскиза печи с размещением рабочих окон загрузки/выгрузки деталей; на эскизе указывается толщина кладки и выбранные огнеупорные и теплоизоляционные материалы, а также наносятся элементы конструкции каркаса печи;

6. расчёт теплового баланса, на основе которого определяются расход электроэнергии, КПД печи, время ее разогрева.

7. подбор по справочникам и расчёт нагревателей для электрических печей;

8. выбор вентиляторов;

9. выбор и расчёт каркаса, механизмов печи (толкателей, конвейеров, приводов и т.д.);

10. изготовление чертежей печи;

11. выбор типа контрольно-измерительных и регулирующих приборов и схем автоматики;

12. определение стоимости печи и стоимости нагрева;

13. окончательное оформление графической части проекта с компоновкой отдельных узлов и деталей и составление расчётно-пояснительной записки.

При выполнении проекта следует предусмотреть удобства обслуживания, ремонта и управления печью, а также необходимые меры по технике безопасности.

Как видно, проектирование печи является сложным и трудоемким процессом, который невозможно осуществить за время, выделенное учебным планом для курсового проектирования. Поэтому студент выполняет только часть указанных выше этапов, включая наиболее характерные и наиболее важные, позволяющие получить представление о проектировании реальной печи, и создает, конечно, не рабочий, а технический проект.

Задание на курсовой проект (в котором указывается и объем проекта) выдается студенту на первой неделе восьмого семестра (образец задания приведен в приложении 1). Одновременно студенту в помощь предоставляются чертежи или схемы прототипа проектируемого нагревательного устройства.

Техническое задание на курсовой проект включается в расчетно-пояснительную записку в качестве первой страницы, на второй странице приводится оглавление, на третьей – краткая аннотация с описанием характеристик спроектированного оборудования. Заканчивается РПЗ списком использованных литературных источников и приложениями, где приводятся спецификации к чертежам и другие поясняющие проект материалы.

Далее рассмотрим по порядку этапы проектирования