книги / Методическое руководство по расчетам в курсовых и дипломных проектах
..pdfИзделие и среда непод вижны
Наделив передвигается, среда - неподвижна
Наделив передвигается быстро, среда - непод- в ижна.
Очень быстрое движение наделив и среды
Душевая закалка
Коэффициент |
теплоотдачи, |
|
||
|
ккад/и*час.°С |
соляного |
||
возду |
пасла |
воды |
||
х а |
|
|
|
раствора |
20 |
300 |
1000 |
2000 |
|
- |
400 |
-600 |
1500-ЗС00 |
- |
|
600 |
-800 |
3000-6000 |
7500 |
200 |
1000-1700 бОООг12000 |
- |
||
При естественном охлаждении закалочных жидкостей в ба ках скорость охлаждения принимается в пределах:
для баков, установленных в бетонированное углубление 1-2 гр д /ч ; для баков, установленных на поду цеха,3-5град/ч.
одой жидкости над закаливаемыми деталями должен быть от 100 до 700 мы в зависимости от габарита бака» Для конвейерных баков толщина слоя считается от полотна конвейера до уровня масла в баке /сливной трубы/ и принимается равной 700 мм» Коэффициент теплоотдачи при расчете охлаждения деталей в за* кадочной жидкости принимается по таблице 22.
РАСЧЕТ ЗАКАЛОЧНЫХ БАКОВ НЕМЕХАНИЗИ РОВАННЫХ И МЕХАНИЗИРОВАННЫХ
Пример |у.
Расчет немеханизированного закалочного бака цилиндри ческой формы.
Определить объем маслонаполненного закалочного бака. В баке закаливается садка деталей весом 5700 кг. Максималь
ная длина деталей с приспособлением б м, диаметр садки около 1 м. Детали закаливаются с температуры 650±10°С. Наименьшее время между операциями закалки 3 часа.
На участке установлен один закалочный бак. Количество тепла, передаваемое металлической садкой
закалочной жидкости: |
|
|
|
|
Q м - Сем / |
С< t MH ~ Сй t WK /*= |
|||
= 5 7 0 0 / 0,17 |
*850-0,12 |
100/ = 755000 |
ккал. |
|
Все тепло металл отдает закалочной жидкости |
||||
Qm * Цж = |
С* / |
t * к ~ "Ь ж н/ ККЙ.Л. |
||
Объем закалочной |
жидкости |
|
||
|
V > k ^ / t ™ - " + ? Л ‘ |
|
||
t жк в 55°С, |
^ ж /Х жК |
w rh/ |
охлаждать в маслоохла |
|
т .к . масло предполагается |
||||
дитель ной установке.
Начальная и конечная температура закалочной жидкости может иметь различные значения. Закаливать детали цожно а масле с температурой 25-60°С /холодное масло/ или .в подогр*»
- Ô4 — тон до тенпературы 170-200°С масле. Иаксимальн&я температу
ра нагрева масла устанавливается в зависимости. от техпроцес са и условий работы масло охлади тельных установок. Соотноше ние между весом маслом в баке и весом садки й ж : &м = 5 -7 может превышать допускаемое вначение. Для нормальных условий вто соотношение ввдерживается.
V |
= 7.à5,0ÛQ._ - 5Q4Û0 л |
* 50,4 |
ма; |
|||
ж |
0 ,5 |
55 |
-25 |
|
* |
’’ |
|
Сж Уж Ук 50.4*0.9 |
7 |
,9 5 . |
|
||
|
|
Gm |
5,7 |
|
||
|
Размеры бака, соответствующие |
объему, |
||||
|
|
занимаемому маслом |
|
|||
Высота бака НБ |
принимается |
равной 8м, |
т .е . с некото |
|||
рым запасом. При погружении деталей мостовым |
краном очень |
||
трудно с большой точностью поместить саджу в |
закалочный |
бак, |
|
поатому необходим некоторый вапас по |
высоте, |
а также и |
за |
пас по диаметру бака. |
|
|
|
Площадь поперечного сечения бака |
и диаметр |
|
|
g_ УЖ_ OU
нГ е = 6 »3м<
4 S T |
4 т а " 1 |
от |
3,14 = 2,88 м. |
Действительные размеры бака вависят от выбора системы |
|
охлаждения аакалочной |
жидкости, |
Расчет охладительной системы бака
Расчет охладительной системы вакалочного бака может вестись равными путями. Необходимо сначала выбрать способ охлаждения закалочной жидкости. Закалочная жидкость может охлаждаться централизованно в масло охлади тельной установке. Тогда в конструкции бака необходимо предусмотреть сливные карманы/ труб ы/.
Ниже приводится пример расчета закалочного бака со аливними карманами с охлаждением аакадочной жидкости в масюохладитедьной установке. Применять маслоохладительную ус тановку целесообраано при большом количестве камерных векалочных баков небольшой емкости /1 -2 ма/ , в которых аакалка ведется очень часто, или при применении неханиаированннх вакадочных баков больной производительности, когда аакалка
ведется непрерывно. Можно применить маслоохлади тельную уста новку и для охлаждения жидкости в баке очень бохькой емкости.
Если применяется для закалки 1-2 бака небольшой еикости с периодической аагрувкой деталей, когда время ыелду аагруаками составляет несколько часов, то для охлааденкя иохно применить амеевик, который монтируется на стенках захалочного бака. При больной емкости камерных баков можно приме нить централизованное масдоохлахдекие.
2 . Пример расчета бака с централизованным охлаждением. Рассчитать сливные карманы бака,рассчитанного в предыду
щем примере. ^к*50,4 м8 .
Раамеры емкости, аапшненной жидкостью: Х>6 = 2,88 и;
Н&“ 8 м.
При расчете сливных карманов необходимо определить объем масла, вытесненный садкой при погружении, и объем, в*
который увеличивается |
расчетный объем масла /50,4ша/ при на |
||||||
гревании |
его |
до 55°С. |
|
|
|
|
|
|
|
Объем |
садки |
V M=> С*м =. |
5,7 _ q ^ |
ыв |
|
|
|
|
|
|
Ï » |
7,8 |
|
Приращение объема масла при нагревании его от 25 до |
|||||||
55°С. |
тг |
тг У25- |
Убб® |
_ , |
|
|
|
|
0.9-0:87.. 1.74 |
мв |
|||||
|
Ч = У Ж------50.4 |
|
|||||
|
|
|
|
|
0,87 |
|
» |
У 25% Ï55°- удельный вес |
масла, нагретого до |
25 и 55°С. |
|||||
Суммарное |
увеличение объема масла |
|
|
|
|||
|
|
0,73+1,74 & 2,5 ма. |
|
||||
Сливной карман охватывает вакалочный бак по периметру* Если принять ширину сливного кармана равной 0,35 м, то наружные и внутренние размеры бака с учетом раамеров кар-»
мана будут.
D&.нар» я 2,88 + 0,35*2 = 3,55 и»
Х»Б.ьнутр.= 3,68 м.
Высота сливного кармана /считая по уровню масла в нем/;
6V _______________
к0 ,7 8 5 / D f .нарг 1>|. вн\)тР>/
^к = 0,785*/3,55г- 2,88*/ * 0,74 “
Так определяется высота сливного кармана кольцевой формы. Вели карман не кольцевой, а прямоугольной формы, то анаменатель в формуле будет иметь другой вид. Наружный борт сливно го кармана располагается так, чтобы край его был выше края бака во избежание выплескивания масла через борта сливного
кармана, |
высота |
наружного борта сливного кармана |
будет |
боль |
|||
ше расчетного |
на 100-300 мм. |
|
|
|
|||
|
Пример 10. |
|
|
|
|
|
|
|
Расчет закалочного бака со змеевиком. |
|
|
||||
|
Для расчета ваят тот же бак» |
Уж=*50,4 ма ; |
Об * |
2,88м ; |
|||
Н6 = 6 м. Операция закалки |
производится периодически через |
||||||
3 |
часа. |
|
|
|
|
|
|
|
При погружении садки в бак объем масла увеличивается |
||||||
за |
счет |
вытеснения,нагрева |
масла. |
|
|
|
|
|
|
|
V = 2 ,5 |
м8 /и з |
предыдущего примера/. |
|
|
Так как при охлаждении змеевиком бак сливных карманов не |
|||||||
имеет, то надо определить высоту |
подъема уровня масла в ба |
||||||
ке при погружении в него садки металла. |
|
|
|||||
|
|
д К # - ¥ - * 4 4 я' 0 *4 “ * |
|
|
|||
|
|
|
6 ,3 |
|
|
|
|
Общая высота емкости, заполненной маслом |
|
|
|||||
|
|
Hjj 3 |
Н Б + д hvp = 8+0,4 |
м 3 8 ,4 м. |
|
|
|
Уровень масла должен быть ниже верхнего края стенок бака для того, чтобы маелр не выплескивалось черев края. Высота края над уровнем масла не должна быть слишком большой. Ев можно принять в пределах 50-D00 мм в зависимости от разме ров бака.
|
Применяем дополнительный размер по высоте 300 мы. |
|||||||
|
Общая высота бака |
Н = 8 + 0 ,4 |
+ 0,3 |
= 8 ,7 м-. |
||||
|
Принимаем |
Н = 8 ,7 м , |
|
D * 2,9 к , |
|
|||
|
Наружный диаметр по сливному карману 3,55 м. |
|||||||
|
Среднее часовое количество тепла, которое необходимо |
|||||||
отвести от закалочной |
жидкости |
/Т = 3 |
ч ас а / |
|||||
|
|
Q1M=^М=-1Щ 99. |
- 251.700 |
ккал/ч. |
||||
|
При охлаждении масла до 25 |
максимальная температура |
||||||
нагрева воды в |
трубах |
эмеевика |
может быть |
принята на 5° ниже, |
||||
т .е . |
го °. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Начальная |
температура |
15°С /температура воды в водоп |
|||||
роводе в летнее |
время/, |
|
|
|
|
|
||
|
всего расход воды |
|
|
|
|
|
|
|
|
Vê |
А -в*1 , |
|
|
= |
5°340 |
л/час=0,014м3/с е к , |
|
|
с ^ Д б к - W 1 ^ 0 - 1 5 / |
поперечное сечение эме- |
||||||
|
При скорости воды W$ - |
1 м/сек |
||||||
евика |
и диаметр |
его: |
|
|
|
|
|
|
|
s 3M |
|
- |
° . ° 14 “2 > |
|
d ™= 134 мм- |
||
|
Труба амеевика должна |
иметь диаметр, |
не превышающий |
|||||
50 мм для того, чтобы выполнялось условие максимальной теп
лопередачи о? масла к воде. |
|
|
||
принимается 7 ветвей |
амеевика, включенных параллельно. |
|||
s ! M= т * = - ^ 7 ^ * ° ’002 |
<**-»> |
|||
Площадь охлаждающей поверхности |
амеевика |
|
||
О1 |
ма , |
ГД® к ~ коэффициент теплопередачи |
||
^ = к д | — |
||||
от масла к воде череа стенку трубы амеевика, равный |
||||
12Q ккал/м2 .ч .гр ад . |
|
|
|
|
Л+- |
_ |
tgH+tftK . |
|
|
S ------- 2------------------- ' |
|
|
||
/>tcp=Ë5.+ _25 |
_ ..15 ,+.20 . |
23oc< |
|
|
|
2 |
2 |
|
|
P |
- |
251700 |
100 |
|
|
|
|
|
~ 120*23 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
При диаметре |
трубы вмеевика |
сЦм* |
50 |
мм площадь одно |
|||
го погонного метра |
|
= 3 ,1 4 .0 ,0 5 .1 |
- |
0,157 м3 |
|||
Длина труб |
вмеевика |
||||||
|
|
|
|
||||
L |
= |
F |
ЮО |
640 м. |
|
|
|
'■пог.м. |
0,157 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
Змеевик раемещается на внутренней |
поверхности стенки зак а |
||||||
лочного бака. Средний диаметр витка вмеевика меньше диамет
ра бака примерно на |
0 ,1 |
м. |
Средний диаметр |
витка |
вмеевика |
|||
2,8 м, длина |
одного |
витка |
Tid3$ |
=3,14 • |
2,8 |
= 8 ,8 |
м. |
|
Число витков |
вмеевика: |
|
1/ |
640 |
|
|
|
|
|
|
|
^ = T c Ç ; ~ ~ “ |
73 |
8ИТК** |
|||
Змеевик размещается на стенке бака на высоте 7600 мм. |
||||||||
Шаг змеевика: |
Ь _ |
7600 |
104 |
мм. |
|
|||
|
|
|
|
из**г |
я |
|
||
Просвет между |
соседними |
витками |
/з а з о р / |
при |
толщине стенки |
|||
трубы 4 мм равен 46 мм. |
Змеевик |
имеет длину |
640 м и состоит |
|||||
из семи секций, размещаемых по высоте бака. Секции змеевика включаются параллельно. Внутри бака необходимо установить вертикальные направляющие, предохраняющие змеевик бака от повреждения. На дно бака помещается небольшая емкость цилин дрической формы, которая служит для извлечения окалины,
скопляющейся |
в ней* |
|
|
|
Пример |
11. |
|
|
|
Расчет |
закалочного бака конвейерного. |
|
|
|
Бак должен работать с печью сКЗо.ЗО .1/9. А=320 |
к г/ч а с . |
|||
Из конвейерной печи СКЗ детали через разгрузочный хобот |
||||
поступают в конвейерный бак. |
|
|
|
|
Во избежание нагромождения деталей скорость движения |
||||
конвейера бака должна быть больше скорости |
конвейера печи |
|||
в 2-3 раза. |
trK6= /2 - 3 / 1ГКП |
м/мин. |
|
|
|
|
|
||
Время охлаждения деталей |
составляет |
X = 4 |
мин. |
|
Скорость движения печного |
конвейера |
1Гкп “ 0 ,2 м/мин. |
||
|
|
|
|
- ее |
- |
|
|
Скорость движения |
конвейера |
вакалочного бака |
|||
|
|
|
|
2,5» 0,2 * 0,5 if/мин. |
||
|
Длина |
горизонтальной части |
конвейера |
|||
|
|
L k = ( £ 6r = |
0 ,5 - |
4 - 2,0 н . |
||
|
Слой масла над гориаонтальной частью конвейера 700 мм. |
|||||
|
Количество |
тепла, |
передаваемое деталями маслу в час при |
|||
1 |
■ 320 к г /ч а с , |
ССр = 0,15 ккал/кг-град. |
||||
|
|
|
Qm= А с «р/"Ьмн- t MK/ . |
|||
|
|
QM320 .0,15 /850 -80/ - 37000 ккал/час. |
||||
|
Пасло в баке нагрето примерно до 40-50°С, т .к . система |
|||||
охлаждения работает непрерывно. |
|
|||||
|
Для расчета |
t - жк может быть принята более высокой. В |
||||
данном примере^жк = 60°С, t |
жн * 25°С. |
|||||
|
Количество |
масла, |
необходимое для охлавдения деталей |
|||
при условии |
отсутствия |
системы охлавдения |
||||
|
V* = ; |
Qm |
_ |
37000 |
||
|
|
|
|
2120 м® |
||
|
|
|
|
0,5 /6 0 -2 5 / |
||
|
Для вакалки деталей выбирается бак типа БОК 6.25 |
|||||
/БКМ 6 .2 5 /. Он может работать |
с печью СКЗ 6 .3 0 .1 /9 . |
|||||
|
Размеры рабочего пространства транспортного механизма |
|||||
600 х 2500 х 700 мм. Емкость 8,5 и8 . |
||||||
|
Наибольшая производительность А = 360 кг/час. |
|||||
|
Наибольшая нагруака на погонный метр конвейера 50 кг. |
|||||
|
Время пребывания изделий в рабочем пространстве 5 мин |
|||||
/по |
расчету |
t = 4 мин/. |
|
|
|
|
БАКИ ДЛЯ ОСНАЩЕНИЯ НЕМЕХАНИЗИРОВАНШЕ БГВ /М /. БВВ /М /. БГГ. БВГ
Применяются для деталей, инструмента при аакалке их в ■оде, масле, расплавах содей, щелочей.
Баки |
БГВ /М/ - 5 .5 .5 , БГВ /М/ - 8 .8 .8 , БГВ /М /-20 .20 .12;5 |
БВВ / и / - |
8.20 /цилиндрический/ применяют для аакалки в |
воде, водных растворах, масхе. Каксимадьная рабочая темпера тура нагрева жидкостей - 200°С.
- 70 - Баки 6Г Г -5 .5 .5, БГГ -8.8.6, БГТ -10.12,5Л 0 и БВГ-8.20
/цилиндрический/ применяют для закалки в расплавах содей, щелочей. Максимальная рабочая температура 500°С.
РАСЧЕТ МАСЛ00ХДА1;ИТБЛЬН0Й УСТАНОВКИ
Основное условие расчета - все тепло, отданное охлаж дающимся в закалочном баке металлом, поглощается вакалочной жидкостью /маслом/ и затем передается воде черев стенки труб охладителя. Необходимо также внать кратность обмена жидкости в вакалочном баке.
Qm - количество тепла, отдаваемое охлаждающимся в вака лочном баке металлом /садкой/ ккал/ч;
Уж - часовой объем вакалочной жидкости, который требует ся охладить, л /ч ;
С* - объемная теплоемкость 8aкaлov^нoa жидкости, ккал/л.град.
Vf, - часовой объем охлаждающей воды масло охлади тельной установки, л /ч j
С6 - объемная теплоемкость охжаждающей воды ,ккал/л.град
Ъ ънЛ ткЛ ьнЛ ь* - температура начальная и конечная ва - калочной жидкости и воды.
Qm” Q^k-ÛJ ; Q m - V * c * /t* H- t * K/-VgCb / t g K- t g H/ .
Определяется |
Vg |
|
|
|||
_ |
|
|
|
V .= - ■'V* c * ) / * * H, ~ к/ л / ч а с . |
||
|
|
|
6 |
C g / t 6K- |
t 6H/ |
|
•затем рассчитывают диаметры |
подводящих, вака- |
|||||
яочную жидкость |
труб и труб для воды. |
|||||
|
|
|
|
V* |
f |
Vg |
|
|
Ü K - 3600 W* |
A |
- 3600 w§ |
||
|
" |
проходные сечения труб, м8. |
||||
W*,Wt |
- |
скорость движения жидкостей, м /сек. |
||||
|
|
|
|
|
|
мм, |
где: |
/ж |
м h |
в |
M"2- |
|
|
Определяют величину охлаждающей поверхности масхоохла-
К - коэффициент теплопередачи от масла к воде черев стенку трубы, ккал/м ^.ч.град. Принимается по номо грамме Соколова К.Н.
Обычно принимается в пределах от 200 до 400 ккал/м2ч.
град .
По величине Г выбирается типоразмер теплообменника ко лончато-трубного или “труба в трубе".
Пример 12.
Маслоохладительная установка обслуживает два аакахочнмх бака емкостью по 2,2 м8 . Закалочная жидкость в течение
часа полностью /1 |
р а з/ проходит |
черев |
масло охлади тельную |
|||||||||||
установку. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qw * |
50000 |
ккал/ч; |
|
|
5bü ; |
|
W*= |
1 м/сек; |
|
|||||
Уж |
■ 4400 |
л /ч ; |
|
tju e= 30°; |
|
|
о ,7 м/сек |
|
||||||
Сж |
s 0,45 |
ккал/л.град; t&H^15°; |
|
|
|
|
||||||||
|
|
1,0 |
ккал/л.град: |
t&K=25°; |
|
|
|
|
||||||
К |
= |
225 |
ккал/м |
.ч .г р а д :, |
d t Cp= |
22,5® |
|
|
||||||
Определить |
часовой |
расход |
воды. |
|
|
|
|
|||||||
|
тг |
|
|
CU |
|
50000 |
|
|
|
|
|
|
||
|
Vê " |
C j/teK- t tH/ |
1 /2 5 -1 5 / |
" |
5000 л/ч . |
|
||||||||
Определить |
сечение и диаметр подводяцих труб. |
|
||||||||||||
|
|
|
Уж_______ 4 .4 |
|
0,00122 |
и2- |
1220 ми2; |
|
||||||
|
|
3600 *W*~ 3600. |
1 |
|
||||||||||
|
г |
_ |
Vi |
|
|
5 10 |
|
|
|
|
p |
р |
|
|
|
^ |
“ звОСЧ |
* |
3Ô00. |
0,7 |
“ |
° . 002 |
** ~ 2000 |
* |
|||||