 |
Расчет быстроходного смесителя
|
|
|
|
При работе смесителя лопасти захватывают древесные частицы массой m1 и сообщают им кинетическую энергию Т1 (рис. 3):
, (3)
где I – момент инерции относительно оси вращения;
w1 – угловая скорость вращения, с-1; w1 = pn/30;
m 1 – масса частиц, кг;
r1 - радиус лопастей, м;
z – количество лопастей, шт.
Кинетическая энергия Т 1 расходуется на сообщение стружечному кольцу массой m2, кг, кинетической энергии Т 2 и на преодоление работы трения стружек о стенки корпуса Ттр:
Т 1 = Т 2 + Т тр, (4)
, (5)
, (6)
где D и r – соответственно диаметр и радиус смесительного барабана, м;
m - коэффициент трения скольжения стружечного кольца по стенке барабана;
w2 – угловая скорость стружечного кольца, с-1.
Решая (52) относительно w2, получим
. (7)
Осевая скорость движения стружечного кольца V ос, м/с:
, (8)
где V – окружная скорость движения стружечного кольца, м/с;
a - угол между продольной осью вала и рабочей поверхностью лопасти, град.
Производительность смесителя П, кг/ч:
. (9)
Мощность на лопастном валу Р, кВт:
, (10)
где m 1; 1, m 1; 2, m 1; 3 – масса древесных частиц, захватываемая лопастью соответственно в зонах 1, 2 и 3, кг; z 1, z 2, z 3 – количество лопастей в соответствующих зонах.
Пример. Рассчитать производительность и мощность на приводном валу смесителя, имеющего следующие параметры: внутренний диаметр смесительного барабана D = 300 мм, длина барабана L = 1250 мм, наружный диаметр лопастного вала d = 96 мм, количество лопастей z = 30 шт, в том числе: в зоне загрузки z1 = 4; в зоне распыления связующего z 2 = 12; в зоне перемешивания и выгрузки z 3 = 14. Размеры лопастей, мм: загрузочных - 100´50; в зоне распыления связующего 30´50; перемешивающих 80´50. Угол поворота лопастей относительно оси вала: в первой зоне – 45°; 30°; 20°; 10°; во второй зоне - 10° и в третьей зоне - 0°…10°. Частота вращения лопастного вала n = 1500 мин-1.
|
|
|
Решение. Объем смесительного барабана, м3:
, (11)
где j - коэффициент, учитывающий объем лопастей в долях от объема вала.
м3.
Объем смеси в барабане смесителя, м3:
, (12)
где k – коэффициент заполнения смесительного барабана. По данным ВНИИДрев оптимальное значение k = 0,57. Объем смеси в барабане
м3.
Внутренний диаметр стружечного кольца D вн, м:
. (13)
м.
Толщина стружечного кольца hск, м:
. (14)
м.
Принимаем, что все лопасти отступают от стенок барабана на 5 мм. Находим величину погружения лопастей в стружечное кольцо l, мм:
, (15)
где D л – ди аметр окружности, описываемой наружными кромками лопастей, мм.
мм.
Поскольку лопасти вращаются быстрее стружечного кольца, то можно считать, что они захватывают древесные частицы всей своей длиной 50 мм. Находим радиус центра тяжести рабочей площадки лопастей:
r 1 = 150 – 5 – 25 = 120 мм.
Окружная скорость вращения лопастей V л, м/с:
. (16)
м/с.
Угловая скорость вращения лопастного вала w1, с-1:
с-1.
Принимаем, что лопасть захватывает столбик древесных частиц высотою, равной ее наименьшей стороне. Находим массу древесных частиц, захватываемых лопастью, m 1, кг:
, (17)
где a, b, c – соответственно длина, ширина лопасти и высота столбика частиц, м;
r - плотность древесных частиц, r = 180 кг/м3;
a - угол поворота лопаток.
Значения m 1 находим по зонам смесителя:
для зоны загрузки
кг;
для зоны распыления связующего
кг;
для зоны перемешивания и выгрузки:
кг.
Масса стружечного кольца m 2, кг:
. (18)
кг.
Угловая скорость вращения стружечного кольца по формуле (55):
для первой зоны
, с-1;
для второй зоны
, с-1;
для третьей зоны
, с-1.
Окружная скорость вращения стружечного кольца V, м/с:
(19)
Для первой зоны 
м/с;
для второй зоны 
м/с;
для третьей зоны 
м/с.
Критическая окружная скорость вращения стружечного кольца V кр, м/с:
|
|
|
. (20)
м/с.
Сравнивая скорости вращения стружечного кольца в различных зонах с критической скоростью, отметим: скорость вращения древесных частиц во всех зонах больше критической. Это значит, что во всех зонах формируется стружечное кольцо.
Осевая скорость перемещения стружечного кольца по формуле: 
м/с.
Производительность смесителя при открытой заслонке на разгрузочном патрубке по формуле:
кг/ч.
При открытой заслонке древесные частицы находятся в барабане смесителя около 6 с. Хорошее проклеивание частиц получается при времени их пребывания в смесителе 20…25 с. Для этого включают в работу тормозную заслонку, которая должна в 4 раза дольше удерживать частицы в смесителе. Тогда производительность смесителя при включенной тормозной заслонке П = 9195/4 = 2299 кг/ч.
Мощность на валу лопастного вала:
Задания
Выполнить проект быстроходного смесителя для проклеивания древесных частиц. Используя научно-техническую информацию (патенты, интернет и др.), выбрать технологическую схему смесителя. В РПЗ вычертить схему смесителя, описать конструкцию и порядок работы. Выполнить расчет параметров смесителя, составить программу расчета в Excel.
Исходные данные принимаются из таблицы по номеру варианта (номер варианта задания соответствует номеру фамилии в журнале преподавателя).
Расчетно-пояснительную записку выполнить в соответствии с требованиями стандарта предприятия УГЛТУ СТП3-2001.
Исходные данные
для проектирования быстроходного смесителя
| № варианта | D, мм | d, мм | L, мм | Площадь лопастей, мм2 | Производительность, кг/ч | ||
| S1 | S2 | S3 | |||||
Символы таблицы: D – внутренний диаметр барабана, d – диаметр лопастного вала, L – длина смесительного барабана, S 1 –рабочая площадь лопасти в зоне загрузки, S 2 – рабочая площадь лопасти в зоне распыления связующего, S 3 – рабочая площадь лопасти в зоне перемешивания и выгрузки.
|
|
|
Остальные исходные данные принять самостоятельно.
Литература
Глебов И.Т., Новоселов В.Г. Оборудование для склеивания древесины. Екатеринбург: УГЛТУ, 2000. – 142 с.
Оглавление
Введение. 3
1. Классификация смесителей. 3
2. Конструкции быстроходных смесителей. 5
3. Расчет быстроходного смесителя. 10
4. Задания. 15
Оглавление. 17
|
|
|
12 |
