 |
II. Каркасы промышленных печей
|
|
|
|
Металлический каркас противостоит температурным расширениям кладки и направляет их в сторону температурных швов или компенсирует тягами. На нём крепится гарнитура печи.
Конструкция каркаса определяется конструкцией кладки печи. Различают каркасы жёсткие и подвижные (рис. 1).
При жёстких каркасах рамной конструкции стойки скрепляются между собой жёсткими связями, приваренными к ним, и при работе печи остаются в постоянном положении. Расширение кладки при этом направляется сторону температурных швов и компенсируется ими.
Рис. 1. Каркасы печей. а) подвижный каркас; б) жёсткий каркас; 1 - стойка, 2 - верхняя поперечная связь, 3 - нижняя связь, 4 - продольные связи, 5 - пятовая балка, 6 - фундамент.
При подвижных каркасах расширение кладки компенсируется (частично) пружинами, устанавливаемыми между связями и вертикальными стойками, или ослаблением натяжения гаек на связях при разогреве печи.
При проектировании следует по возможности не принимать подвижный каркас, так как отпуск связи практически почти невозможно выполнить в точном соответствии с температурным расширением кладки.
Иногда устраивается комбинированное крепление - низ стоек закрепляется жестко, а верх подвижно.
Размещение стоек нужно выполнять совместно с размещением гарнитуры, горелок и т. д. У барабанных вращающихся и вертикальных шахтных печей каркасы выполняются в виде сплошного кожуха из листовой стали.
У печей с арочным сводом для восприятия горизонтального распора необходимо наличие пятовых балок (рис. 2), которые чаще всего изготовляются из швеллеров и уголков, а в некоторых высокотемпературных печах их делают водоохлаждаемыми, сваренными из листовой стали или из двух швеллеров.
|
|
|
Рис. 2. Конструкции пятовых балок.
Рис. 3. Схема силы распора кладки.
Из рис. 3 видно, что теоретически на пяту симметричного свода действуют две силы
вертикальная 
и горизонтальная 
где G – вес части свода, заключённой между двумя соседними стойками, кг;
α – центральный угол свода.
В действительности за счёт расширения свода при нагревании эти силы будут больше и силу Р примерно можно определить по формуле.
, Па
где коэффициент n в зависимости от температуры свода равен:
до 800 º С – 1, 5
900 º С – 2, 0
1000 º С – 2, 5
1300 º С – 3, 0
1500 º С – 3, 5
Элементы каркасов печей выполняются в основном из проката различного профиля. Рассчитывают их по допускаемому напряжению, которое для элементов из стали марки Ст. З принимают равным σ = 1, 2∙ 107 Па. Такая величина принимается, исходя из возможности нагрева, воздействия агрессивных газов и других специфических условий службы каркасов.
Расчёт каркаса. Расчетом определяется пятовая балка, стойки и верхние связи. Определение момента сопротивления пятовой балки проводят по формуле
, см3,
где l –расстояние между стойками каркаса, см.
Конструкцию пятовой балки выбирают по рис. 2 и определяют номер профиля по найденному моменту сопротивления.
Момент сопротивления боковой стойки определяют по формуле:
, см3,
где h1 – расстояние от нижней связи до пяты, см;
h2 – расстояние от пяты свода до верхней связи, см.
Определяют номер профиля по найденному моменту сопротивления.
Определение сечения верхней связи производится по следующей формуле
, см.
В качестве связи для жёсткого каркаса служит угольник или полоса; для подвижного каркаса можно взять круглую связь. Продольные связи должны быть положены над сводом также высоко, как и поперечные. В длинных печах во избежание изгиба продольных связей рекомендуется прокладывать их над поперечными (рис. 1, а).
|
|
|
Пример расчета каркаса приведен в [Л. 7].
|
|
|
