Розрахунок параметрів змішувача

3.1 Розрахунок параметрів змішувача

 

Рис. 3.1. Схема до розрахунку основних конструктивних параметрів змішувача

Продуктивність змішувача

 

П=3600π(R²-r²)b′_лk_nk_зn,

де R, r – відповідно зовнішній і внутрішній радіуси, м;

b′_л – проекція ширини лопаті на напрям обертання, м;

k_n – коефіцієнт повернення суміші, який залежить від кількості лопатей із зворотним кутом їх установлення, k_n=0,7;

k_з – коефіцієнт заповнення змішувача, k_з=0,58;

n – частота обертання лопатей:

,

де ω – кутова швидкість обертання лопатей, приймаємо ω=5,7 рад/с.

З формули для визначення продуктивності шляхом математичних перетворень визначаємо зовнішній радіус обертання лопатей, при цьому прийнявши, що:

 

r=R/2; b′_л=b_лcosα=0,42Rcos45,

де b_л-ширина лопаті; α – кут між лопаттю та горизонтальною площиною в момент виходу лопаті за поверхню розділу, α=40….45˚.

Тоді:

Критична швидкість вала, рад/с

де f – коефіцієнт тертя, f=0,45.

Геометричні розміри змішувача на основі аналізу розмірів існуючих машин визначаються із таких співвідношень

b_k=1,5R=1,5∙0,253=0,380 м

h=1,35R=1,35∙0,253=0,342 м

h_л=0,5R=0,5∙0,253=0,127 м

b_л=0,42R=0,42∙0,253=0,106 м

t_л=0,75R=0,75∙0,253=0,109 м

B= b_k +2R=3,5R=3,5∙0,253=0,886 м

H=h+R=2,35R=2,35∙0,253=0,595 м

Довжина корпуса змішувача

 

L=(0,12…0,14)Bk_л=0,14∙0,886∙32=3,8 м

де В – ширина корпуса;

k_л – кількість парних лопатей на кожному валу, k_л=32(табл. 4.1 [3])

Крок лопатей на валу

 

S=L/ k_л=3,8/32=0,12 м

Відстань від осі кінцевої лопаті до торцевої стінки корпусу змішувача:

 

S₁=S/3=0,12/3=0,04 м

Місткість змішувача у вагових одиницях, кг

 

G_м=SLρk₃=0,185∙3,8∙1100∙0,58=978,56 кг,

 

де S – площа перерізу матеріалу, при α=40….45˚

 S=(2,854…2,933)R²=2,894∙0,253²=0,185 м²

Маса матеріалу

G_м=(1,21…1,41) R³ ρk₃ k_л=1,31∙0,253³∙1100∙32∙0,58=945 кг

Місткість змішувача в об’ємних одиницях, м³

 

V=(1,21…1,41) R³ k₃ k_л=1,31∙0,253³∙32∙0,58=0,394 м³

Площа проекції лопатей на радіальну площину

 

S=π(R²-r²)ψ=3,14(0,253²-0,1265²)0,08=0,012 м²,

де ψ – коефіцієнт довжини лопатей по окружності, ψ=0,08 (табл. 4.1 [3]) Середній радіус

 

R_ср=(R+r)/2=(0,253+0,1265)/2=0,190 м

Швидкість руху матеріалу вздовж осі змішувача, м/с:

 

v₁= R_срωtgα=0,190∙1∙5,7=1,083 м/с

Тиск суміші на лопать в осьовому напрямку, Па:

 

q₁=Cρ v₁²=6∙1100∙1,083²=16889,6 Па.

де С=3...9 – коефіцієнт опору. Значення коефіцієнта С залежать від складу і консистенції суміші і можуть змінюватися в широких межах, тому потужність електродвигуна лопатевого змішувача вибирають із запасом.

Осьове зусилля на одну лопать, Н:

 

P₁=π∙C∙ρ∙ω²∙tgα∙R_cр∙(R²-r²)∙ψ=3,14∙6∙1100∙5,7²∙1∙0,190²∙(0,253²-

-0,1265²)∙0,08=203,9 Н

Окружне зусилля на одну лопать, Н:

 

P_в= 2∙π∙C∙ρ∙ ω²∙∙tgα∙R³_cр∙(R-r)∙ψ=2∙3,14∙6∙1100∙5,7²∙1∙0,190³∙

∙ (0,253-0,1265) ∙0,08=201,6 Н

Осьове зусилля, що діє на лопатевий вал, Н:

 

P_в=P₁ ∙ k_л∙ k₃=204∙32∙0,58=3264 Н.

Визначаємо потужність електродвигуна привода обертання лопатевих валів.

Потужність на подолання опору суміші в осьовому напрямку:

 

N₁=π∙C∙ρ∙ω³∙tg³α∙R³_cр∙(R²-r²)∙i∙ψ∙k₃=3,14∙6∙1100∙5,7³∙1³∙0,190³∙(0,253²-

-0,1265²) ∙64∙0,08∙0,58=7058,62 Вт,

де і – загальне число лопатей, і=64.

Потужність для подолання сили тертя суміші по поверхні лопатей:

 

N₂=∙π∙C∙ρ∙ω³∙tg²α∙R²_cр∙(R²-r²)∙i∙ψ∙k₃∙f=∙3,14∙6∙1100∙5,7³∙1³∙0,190²∙

∙(0,253²--0,1265²) ∙64∙0,08∙0,58∙0,6=4386,25 Вт,

де f=0,5…0,65 – коефіцієнт тертя суміші по сталі.

Потужність для подолання опору суміші по поверхні корпуса, Вт

=

Потужність для подолання опору суміші обертанню кронштейнів, Вт:

b_к- ширина кронштейна лопаті, мм; b_к=0,07 м; табл.[4.1] b_к= 70 мм.

R₁- зовнішній радіус обертання кронштейна лопаті, мм;

табл. [4.1], R₁=200=0,2 м.

r₁ – внутрішній радіус обертання кронштейна лопаті, мм

табл. [4.1] r₁=80 мм=0,08 м.

Сумарна розрахункова потужність електродвигуна, кВт,

= 1,1...1,3 – коефіцієнт запасу потужності, що враховує можливість заклинювання лопатевого вала.

= 0,8...0,9 – ККД передачі привода.