Расчет каркаса сушильной установки с применением программы APM WinMachine

№85-1,

технические науки

В научной статье предложено обоснование параметров каркаса сушильной установки с применением высокотехнологичного обеспечения APM WinMachine. По результатам проделанной работы былы установлены оптимальные параметры сушилки.

Похожие материалы

Введение

На кафедре механики и инженерной графики Башкирского государственного аграрного университета ведется научно — исследовательская работа по разработке сушильной установки для сыпучих материалов (Рисунок 1) [1]. Основными требованиями, предъявляемыми к установкам данного типа, являются легкость конструкции и малые габариты [2]. Часть нагрузки несет в себе каркас установки. Поэтому при подборе материала для изготовления каркаса установки, не достаточно учет веса материала, необходимо чтобы его конструкция выдержала нагрузки от веса оборудования и высушиваемого материала [3].

Сушильная установка сыпучих материалов: 1-опорная рама; 2-корпус; 3-ленточно-сетчатый транспортер; 4-сушильная камера; 5-лента ИК-нагревателя; 6-вентилятор; 7-шторка бункера; 8-бункер; 9-бункер для сбора высушенного материала; 10-электрический привод
Рисунок 1. Сушильная установка сыпучих материалов: 1-опорная рама; 2-корпус; 3-ленточно-сетчатый транспортер; 4-сушильная камера; 5-лента ИК-нагревателя; 6-вентилятор; 7-шторка бункера; 8-бункер; 9-бункер для сбора высушенного материала; 10-электрический привод

Перед началом сборки разработанной установки необходимо рассчитать, и определится с материалом и сечением каркаса. Для решения данной проблемы были поставлены следующие цели и задачи исследования:

  • целью исследования является обоснование параметров каркаса сушильной установки для дальнейшего использования результатов при сборке установки [4].

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

  • разработана пространственная модель каркаса установки;
  • проведен статический расчет и сравнительный анализ перемещения каркаса сушильной установки.

Эти задачи решены с использованием САПР APM WinMachine, которая позволяет реализовать все современные требования для проектирования машин. Объектом исследования являлся каркас сушильной установки [5].

Условия, материалы и методы исследования

Расчет каркаса производили в модуле APM Structure 3D среды САПР APM WinMachine. В программе была создана конструкция каркаса сушильной установки по его реальным размерам, которую нагрузили усилиями, соответствующими весу оборудования (4 барабана, вентилятор) и зерна (Рисунок 2) [6]. Затем производили подбор материалов. После каждого выбранного материала производили расчет, по которому определяли перемещения, возникающие в каркасе сушильной установки.

Общий вид каркаса сушильной установки с обозначениями действующих нагрузок.
Рисунок 2. Общий вид каркаса сушильной установки с обозначениями действующих нагрузок.

Максимально подходящий по конструктивным особенностям являются стержни с сечением «1-квадратная труба, ГОСТ 39-82; 2-квадратная труба ГОСТ 8639-82; 3-швеллер ГОСТ 5267.1-90» [7].

Результаты исследования

Подбор сечения начали с квадратной труба 20х1 ГОСТ 39-82 (Рисунок 3а).

Результатом статических расчетов является карта распределения перемещений (Рисунок 3б).

Каркас сушильной установки с сечением «1-квадратная труба 20х1 ГОСТ 39-82; 2-квадратная труба 45х5 ГОСТ 8639-82; 3-швеллер 14В ГОСТ 5267.1-90»: а) общий вид б) карта распределения перемещений.
Рисунок 3. Каркас сушильной установки с сечением «1-квадратная труба 20х1 ГОСТ 39-82; 2-квадратная труба 45х5 ГОСТ 8639-82; 3-швеллер 14В ГОСТ 5267.1-90»: а) общий вид б) карта распределения перемещений.

По расчету каркаса сушильной установки на распределение перемещения можно увидеть максимальное перемещение на нижней части каркаса, значение которое составляет 425 мм. В связи с конструктивными особенностями сушильной установки, данное перемещение очень большое и в связи с этим данное сечение нам не подходит [8].

По данной методике был произведен подбор сечения. В результате был подобран материал и сечение каркаса сушилки, позволяющий выдержать существующие нагрузки (максимальное перемещение 0,22 мм)[9;10] и обеспечить малый вес установки (Рисунок 4).

Каркас сушильной установки с сечением «1-квадратная труба 45х3 ГОСТ 39-82; 2-квадратная труба 45х5 ГОСТ 8639-82; 3-швеллер 14В ГОСТ 5267.1-90»: а) общий вид б) карта распределения перемещений.
Рисунок 4. Каркас сушильной установки с сечением «1-квадратная труба 45х3 ГОСТ 39-82; 2-квадратная труба 45х5 ГОСТ 8639-82; 3-швеллер 14В ГОСТ 5267.1-90»: а) общий вид б) карта распределения перемещений.

Выводы

  1. Произведен прочностной расчет каркаса сушильной установки для сыпучих материалов в среде САПР APM WinMachine.
  2. Выявлены и обоснованы параметры сушильнойустановки, под действием усилии, соответствующим весу оборудования и зерна, максимальное перемещение происходит в нижней части каркаса и составляет 0,22 мм.
  3. Дальнейшие наши исследования будут связаны с созданием сушильной установки для сыпучих материалов и обоснованием его режимов работы.

Список литературы

  1. Лебедев, П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок. / П.Д. Лебедев – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1955, - 332с.
  2. Масалимов, И.Х. Оценка способов сушки семян ячменя / И.Х. Масалимов, Х.Т. Каримов // Вестник РАСХ. – 2014.-№3.-С.71-72.
  3. Масалимов И.Х., Каримов Х.Т., Ганеев И.Р., Пермяков В.Н. Патент 142281 RUF26B 9/06, RUF26B 3/34 «Устройство для сушки сыпучих материалом» - 2014101726, заявленный 21.01.2014, опубликованный 27.06.2014. Бюл. №18.
  4. Ахметьянов, И.Р. Способы и технические средства сушки кукурузы / И.Р. Ахметьянов, И.Т. Бакиев // В сборнике: Материалы XLII научно-технической конференции в 3-х частях. Министерство сельского хозяйства РФ, Департамент кадровой политики и образования, Челябинский государственный агроинженерный университет. - 2003.- С.30-36.
  5. Ахметьянов, И.Р. Расчет сушки зерна в конвейерной сушилке / И.Р. Ахметьянов // В сборнике: Инновационные методы преподавания в высшей школе Материалы международной научно-методической конференции. - 2011.- С.26-28.
  6. Масалимов, И.Х. И сушит хорошо, и энергию бережет / И.Х.Масалимов, И.Р. Ганеев, В.Н. Пермяков // Сельский механизатор. - 2009.- № 9.-С.14-15.
  7. Пермяков, В.Н. Перспективная технология сушки влажного зерна кукурузы. / В.Н.Пермяков, И.Х. Масалимов, И.Р. Ганеев, А.В. Ефимов // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина. - 2009.-№ 2.-С.49-51.
  8. Ганеев И.Р., Масалимов И.Х., Пермяков В.Н. Патент на полезную модель RUS 77950 «Сушильно-сортировальная установка сыпучих материалов» - 10.09.2008.
  9. Ганеев И.Р., Масалимов И.Х., Пермяков В.Н., Ефимов А.В. Патент на полезную модель RUS 2403515 «Конвейерная сушилка сыпучих материалов» - 06.04.2009.
  10. Файзрахманов, Ш.Ф. Обоснование скорости воздушного потока в сушильной установке непрерывного действия. / И.Х. Масалимов, В.Н. Пермяков, Ш.Ф. Файзрахманов // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2013.-№ 2(26).-С.98-101.