3 Расчет бандажей вращающихся печей

3.1 Расчет бандажей вращающихся печей на изгиб

Расчет бандажей ведут с учетом рабочих знакопеременных механических и тепловых нагрузок. Нормальные напряжения возникают в бандаже под действием изгибающих моментов обусловленных весом печи и бандажа.

Нагрузки от веса печи передаются лишь на нижнюю часть бандажа, причем характер эпюры изгибающих моментов, возникающих в бандаже, зависит от способа крепления бандажа к корпусу.

3.1.1 Бандажи, свободно посаженные с непрерывным касанием

Расчетная схема показана на рис. 3.1.

На схеме введены следующие обозначения:

R – радиус окружности центра тяжести поперечного сечения бандажа;

Q – нагрузка на бандаж (реакция опоры);

 – угол начала приложения распределенной нагрузки q;

 – угол расположения опорных роликов;

 – текущий угол 0 <  180;

H – интервал отсчета;

q₀ – максимальная величина распределенной нагрузки q;

T – реакция опорного ролика;

M₀ – изгибающий момент в ключевом сечении бандажа;

N₀ – продольная сила в ключевом сечении бандажа.

Изгибающие моменты, действующие в различных сечениях бандажа, определяются следующим образом:

при 0 <  < 

; (3.1)

Рисунок 3.1 – Расчётная схема для бандажа, посаженного с непрерывным касанием

при  <  < 

; (3.2)

при  <  < 

. (3. 3)

В частном случае, когда угол начала приложения распределенной нагрузки , величины, входящие в расчетные формулы, определяются как:

(3. 4)

(3. 5)

. (3. 6)

По данным расчета строится эпюра изгибающих моментов, причем моменты, увеличивающие кривизну бандажа, считаются положительными и откладываются на внешней стороне нейтральной окружности, а моменты, уменьшающие кривизну бандажа, считаются отрицательными и откладываются внутрь (рис. 3.2).

Наиболее нагруженное сечение проверяется на прочность:

, (3.7)

где М_max – максимальный изгибающий момент;

W – момент сопротивления сечения бандажа изгибу;

b и a – размеры сечения бандажа.

Рисунок 3.2 − Эпюра моментов изгибающих бандаж

3.1.2 Бандажи, свободно посаженные на башмаках (рис. 3.3)

Рисунок 3.3 – Расчётная схема для бандажа свободно посаженного на башмаках

При данной конструкции крепления бандажа к корпусу барабана нагрузка на бандаж передается только через башмаки, расположенные в нижних квадрантах. Нагрузка Q на бандаж передается радиальными силами P_i.

Число башмаков всегда устанавливается четным, кратным двум или четырем. При этом всегда рассматривается симметричное расположение башмаков относительно вертикального диаметра, и один из башмаков располагается в самой нижней точке бандажа.

Радиальная сила, действующая на нижний башмак, определяется соотношением:

. (3.8)

Остальные радиальные силы в нижних квадрантах бандажа определяются выражением:

, (3.9)

где i – номер башмака (см. рис. 3.3);

 - угол между башмаками.

Реакции опорных роликов, как и в предыдущем случае определяются:

(3.10)

Изгибающие моменты в различных сечениях бандажа определятся следующими выражениями:

при 0 <  < /2

; (3.11)

при /2 <  < 

; (3.12)

при  <  < 

, (3.13)

где – сумма моментов радиальных сил, действующих на башмаки, находящиеся слева от рассматриваемого сечения.

Значения M₀ и N₀ , входящие в уравнения, определяются следующим образом:

при числе башмаков n кратном двум, но не четырем

(3.14)

; (3.15)

при числе башмаков n кратном четырем

(3.16)

. (3.17)

Эпюра изгибающих моментов и проверка опасных сечений на прочность производится как в разделе 3.1.1.

3.2 Проверка бандажей на контактную прочность

Напряжения, возникающие в месте контакта бандажа и ролика, определяются выражением:

(3.18)

где Р – нагрузка на единицу длины площадки контакта

(рекомендуемое значение Р = (2 – 2,4) МН/м);

E₁, E₂ – модули упругости для бандажа и для ролика;

R_в – внешний радиус бандажа;

r – радиус ролика (обычно выбирается в пределах

r = (0,25...0,33)R_в.)

При одинаковых Е для бандажа и для ролика (для стали

E = 210⁵МПа)

(3.19)

Расчетные значения напряжений контакта не должны превышать допускаемых значений . Для бандажей и роликов из сталей 25, 35, 45 рекомендуют .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Власов В.З. Тонкостенные пространственные системы / В.З. Власов // М.: Госстройиздат, 1958.

2. Механическое оборудование для производства вяжущих строительных материалов / С.Г.Силенок [и др.]. М.: Машиностроение, 1969. 389 с.

3. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций / С.Г.Силенок [и др.]. М.: Машиностроение, 1990. 416 с.

4. Рогицкий С.А. Новый метод расчета на прочность и устойчивость / С.А. Рогицкий // М.: Машгиз, 1960. 352 с.

22