МІНІСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНІЯ УКРАІНИ
СУМСЬКІЙ ДЕРЖАВНІЙ ІНСТИТУТ
КАФЕДРА ПМ и ТКМ
Індивідуальне домашнє завдання
На тему «Визначення продуктивності печі СШЦМ-6.12/10»
Виконав Майковський М.А.
Група МТ-61
Перевірив Буднік А.Ф.
Суми 2010
Зміст
1. Теоретична частина
2. Визначення продуктивності печі СШЦМ-6.12/10
3. Розрахунок часу нагрівання деталей і визначення продуктивності печі
4.Література
Піч електрична шахтна СШЦМ-6.12.
Піч, загальний вигляд якої представлений на рис.1, призначена для різних видів термічної обробки деталей. Вона має таку технічну характеристику
| Тип печі |
Електрична шахтна піч спеціального призначення |
| Максимальна робоча температура, ºС |
1000 |
| Вид палива |
електроенергія |
Розміри робочого простору печі, м:
діаметр
висота
|
0,6
1,2
|
| Обсяг робочого простору, м3
|
0,72 |
| Габарити, м |
2,7×2,6×3,6 |
| Маса садки, т |
1,2 |
| Продуктивність, кг/год |
70 |
| Потужність, кВт |
70 |
| Маса печі, т |
3,5 |
| Напруга живильної мережі, В |
380/220 |
Завантаження виробів у піч проводиться за допомогою мостового крана вантажопідйомністю 5 т.
Такі печі застосовують для термічної обробки деталей великої довжини, наприклад, осей, валів, труб напрямних [2].
Діаметр вертикальних камерних печей дорівнює 0,5-3,5 м, а висота – 1-30 м. Малі печі використовують для світлого відпалу, газової цементації, азотування (при введенні реторти), нагрівання під відпуск і загартування. Більші печі застосовують для нагрівання під загартування й відпуск довгих деталей (валів, осей, спеціальних труб і т.п.).
Для кращого використання об’єму печі одночасно нагрівають велику кількість деталей, розміщуючи їх на спеціальних підвісах або в кошиках. Паливом для вертикальних печей може служити газ або мазут. Але дуже часто ці печі бувають й електричними. Останнім часом почали застосовувати вакуумні електричні печі.
Рисунок 1 - Вертикальна середньотемпературна електрична піч
Малі вертикальні печі розраховані на високі, середні й низькі температури. Високотемпературні електричні печі (до 1300°С) частіше мають квадратний перетин і нагріваються горизонтально розміщеними глобаровими стрижнями. Середньотемпературні (до 1000°С) і низькотемпературні (до 700°С) печі нагріваються металевими елементами опору, розміщеними на внутрішніх стінках печі. На рис. 1 наведена конструкція вертикальної средньотемпературної електричної печі потужністю 70 кВт із трьома регульованими зонами. Деталі підвішують на диску 1. Кришку печі 2 піднімають і відводять убік поворотним механізмом, що приводяться у рух електродвигуном 3 потужністю 0,5 кВт. Для зменшення окиснювання металу, що нагрівається, у піч зверху й знизу через камери 4 підводять захисний газ.
Визначення продуктивності печі СШЦМ-6.12/10
Температура цементації tц
.=920
Глибина цементаційного шару 0,7-0,8 мм.
Цементації піддаються валики розміром d=0.06 l=200мм
Матеріал валиків - сталь 20.
Піч працює безупинно.
Кошик печі СШЦМ-6.12/10 має розміри ø600x300 мм. На дно кошика встановлюється решітка з отвором для проникнення цементаційного газу. Валики встановлюються вертикально у відведені для них осередки на спеціальних підставках в n рядів. В одному ряді укладається N деталей. Відстань між валиками становить 20-25 мм. Оскільки в піч можна помістити два кошики, кількість валиків, що завантажують одночасно, буде
а = N · n · 2 деталей.
Вага одного валика q = ρ · V кг, ρ = 7900 (кг/м3
),
V = π · r2
· l (м 3
).
Вага садки G = q · а (кг)
Вага кошиків 80 кг.
Розрахунок часу нагрівання деталей і визначення продуктивності печі
Критерій Bі для заданої деталі
 ,
де R - радіус, або половина товщини деталі, м;
λ - коефіцієнт теплопровідності сталі.
Для сталі 20-29,19 Вm/м·К (або 105кДж/м·година· К);
α - розрахунковий сумарний коефіцієнт тепловіддачі
При Bi < 0,25 час нагрівання заданих деталей може бути визначено за формулою нагрівання тонких тіл, тобто
 ,
де с - середня теплоємність сталі 20 - 0,71 кДж/кг·°С;
tcp
- температура середовища (печі), °C, tcp
;
tмп
- температура металу початкова,°С, tмп
=20°C;
tцм
- температура цементациі;
G - вага садки, кг;
F - активна поверхня садки, м2
;
 , м2
α - сумарний коефіцієнт тепловіддачі визначається за формулою
 кДж/м2
·год·К
 кДж/м2
·год·К
 кДж/м2
.година·К4
(Вт/м2
·К4
),
 кДж/м2
.година·К4
(Вт/м2
·К4
),
де ε1
- ступінь чорноти оброблюваної сталі дорівнює 0,3 [1];
ε2
- ступінь чорноти вогнетривкої кладки, беремо рівною 0,75;
F1
- поверхня металу, що сприймає тепло
F2
- внутрішня поверхня печі - з паспорта печі 5,24м2
Оскільки деталі встановлюються в кошиках одна на іншу, можна взяти коефіцієнт укладання Ку = 2. У цьому разі час нагрівання дорівнює 2 години.
Час витримки при цементації для одержання шару глибиною 0,7-0,8 мм за довідковими даними становить 2,8 години. Час завантаження й вивантаження беремо 0,2 години.
Таким чином, повний цикл процесу - час нагрівання деталей, тривалість витримки (цементації) і час на завантаження й вивантаження деталей - становить
Р = 2τ+ 2,8 + 0,2 година.
Продуктивність печі при цьому буде
А = G/P кг/годину.
Цей технологічний параметр печі використовується при розрахунку потрібного устаткування в цеху або на термічній дільниці відповідно до програми й типу виробництва.
Література
1. Типове обладнання термічних цехів та дільниць. - Суми: СумДУ, 2008. - 212 с
|
