Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Из-за перечисленных явлений, имеющих место при работе печи, расчет на прочность ее корпуса возможен лишь в приближенном исчислении и для определенных условий его работы. Например, расчетные деформации и напряжения для вновь установленного корпуса не будут соответствовать действительным для того же корпуса через несколько месяцев его эксплуатации, когда из-за неравномерного износа опорных роликов, вкладышей подшипников и бандажей, нарушения правильности расположения роликов по высоте, тепловых деформаций и других причин произойдет перераспределение давления на опоры, и вследствие этого значительно изменятся по величине действующие в сечениях корпуса опорные и межопорные изгибающие моменты.
Практикой эксплуатации вращающихся печей установлено, что отдельные установки корпуса — чаще всего подбандажные обечайки — при недостаточной жесткости или перегрузке сильно деформируются и оказывают отрицательное воздействие на стойкость футеровки. Поэтому при расчете корпуса в
541
одинаковой степени внимание должно уделяться как его прочности, так и жесткости.
Из изложенного об условиях работы корпуса и происходящих в практических условиях изменениях внешней нагрузки предлагается расчет корпуса на прочность и жесткость производить исходя из следующих предпосылок.
Основными напряжениями в сечениях корпуса являются нормальные напряжения, вызываемые действующими изгибающими моментами.
В каждом сечении корпуса действуют продольно направленные и поперечно направленные изгибающие моменты.
Действием на корпус крутящего момента можно пренебречь потому, что возникающие при этом в сечениях корпуса касательные напряжения очень малы по сравнению с напряжениями нормальными, возникающими в результате изгиба. К тому же, имея наибольшую величину в сечениях того пролета корпуса, где на него насажен зубчатый венец, они постепенно снижаются до нуля в сечениях конечных пролетов.
Так как толщина стенки корпуса меньше '/20 радиуса кривизны его сечения, при расчете корпуса на прочность применима гипотеза двухосного напряженного состояния. Поэтому приведенные нормальные напряжения следует определять, исходя из энергетической теории прочности, результаты которой для стальных листовых конструкций наиболее тесно согласуются с практическими данными. При двухосном напряженном состоянии приведенные нормальные напряжения находят по уравнению:
где а1 — нормальные кольцевые напряжения, вызываемые продольно направленными моментами; ст2 — нормальные меридиональные напряжения, возникающие под действием поперечно направленных изгибающих моментов.
Из-за вращения корпуса нормальные напряжения в его сечениях меняются по симметричному циклу, поэтому за основную механическую характеристику металла при определении напряжений должен приниматься его предел выносливости, вычисляемый по уравнению
Временное сопротивление сталей, применяемых для изготовления корпусов вращающихся печей, равно 3600-4600 кгс/см2. Следовательно, предел выносливости этих сталей составляет приблизительно:
(99)
(100)
ст , = 0,4-(3600-н4600) = 1450-1850 кгс/см2.
542
Особо должна рассчитываться подрекуператорная обечайка, если печь оборудована холодильником рекуператорного типа. При расчете подрекуператор-ной обечайки необходимо принимать во внимание ослабление ее отверстиями, через которые из печи выпадает горячий клинкер, и концентрацию напряжений в углах отверстий.
Коэффициент запаса прочности при расчете корпуса не должен выбираться меньше четырех, потому что:
1) стальные листы, применяемые для изготовления корпуса, сначала вальцуются в холостом состоянии, затем свариваются в отдельные обечайки, которые, в свою очередь, свариваются между собой; возникающие при этих операциях внутренние напряжения в корпусе в дальнейшем не снимаются;
2) действительное распределение усилий на отдельные участки корпуса из-за неточностей, допускаемых при его сборке, а также из-за неравномерного износа сопряженных деталей печи при ее эксплуатации не совпадает с распределением усилий, определенным при расчете;
3) при работе корпус печи находится под действием не только механических усилий, но и тепловых воздействий, часто изменяющихся по своей интенсивности;
4) в практических условиях недостижима вполне точная центральная посадка зубчатого венца на корпус печи, поэтому вращение корпуса, осуществляемое через венец и малую ведущую шестерню, которые имеют большое передаточное число и, следовательно, небольшую степень перекрытия зацепления, не протекает плавно, а сопровождается вибрациями;
5) при сборке корпуса его отдельные обечайки не подвергаются никаким предварительным испытаниям;
6) внутренняя и внешняя поверхности корпуса подвержены коррозии;
7) корпус печи является ее главной частью, причем самой крупной, сложной и дорогой;
8) поломки корпуса вызывают остановку всей печи и приводят к преждевременному разрушению футеровки и значительной бесполезной потере тепла.
Опорные изгибающие моменты. По форме и расположению на опорах корпус печи является многоопорной неразрезной балкой.
Основная внешняя нагрузка, испытываемая корпусом, слагается из его собственного веса, а также веса футеровки, обжигаемого материала, цепей и других теплообменных устройств. Собственный вес, вес футеровки, обжигаемого материала и цепей равномерно распределен по длине отдельных участков корпуса. На корпус действуют и сосредоточенные нагрузки — это вес зубчатого венца, бандажей и барабанов рекуператорного холодильника, если им оборудована печь.
