Методичка (Петров-Солдатенко). 8 семестр

31

Таким чином, обрана окружна швидкість задовольняє прийнятим умовам v = 15 м/с.

Кутову швидкість ω (с-1) і частоту n (хв-1) обертання бичового барабана визначаємо за формулами

ω = v Dр/2; n = 30 ω/π.

Потрібну потужність електродвигуна оббивальної машини N (кВт) визначаємо

N = Q n, где Q – продуктивність, т/годину;

n – питома потужність, кВт годину/т.

Для забезпечення обертання бичового ротора з частотою n, хв-1 розробимо кінематичну схему приводу. Кінематична схема представлена на рис. 9.1.

Електродвигун обираємо з частотою обертання nдв = 1500 хв-1.

Тоді загальне передавальне число приводу i визначаємо за формулою

i = nдв/n.

Для розрахованого передавального відношення досить встановити пасову передачу, яка забезпечить потрібну частоту обертання ротора.

Встановлена потужність приводу Nпр (кВт) визначається за формулою

Nпр = N/ηп.п. , де ηп.п. - к.к.д. пасової передачі, ηр.п. = 0,95.

Вибираємо для приводу за довідником електродвигун типу такого

згідно ГОСТ 19523-74 з Nє.д , та n є.д = 1500 хв -1.

9.5. Висновок з розрахунку.

У результаті розрахунку визначено розміри бічового ротора та інших елементів оббивальної машини. Підібрано електродвигун.

10.ВАЛЬЦЕДЕКОВИЙ ВЕРСТАТ

10.1.Мета і завдання розрахунку.

Розрахунок при проектуванні нового вальцедекового обладнання зводиться до визначення геометричних параметрів робочих органів (рис. 10.1).

10.2. Дані для розрахунку.

Прийняті умовні позначення:

А, М і L — відповідно товщина, висота і довжина деки, м; D і L — діаметр і довжина вальця верстата, м;

lр і δ — довжина по колу і зазор робочої зони, м;

Nδ, Nд і Fδ, Fд— нормальні і дотичні сили взаємодії зерна відповідно з вальцем і декою, Н;

d — діаметр оброблюваного зерна, м;

β — кут втягування зерна в робочу зону, град; α — кут обхвату вальця декою, град;

Q — продуктивність вальцедекового верстата, кг / с;

32

l, b і с— відповідно довжина, ширина і товщина одиночного зерна, м; γ — об'ємна маса зерна, кг/м3;

f і φ — коефіцієнт і кут тертя зерна об поверхню вальця. υпр1 — швидкість руху продукту в робочій зоні, м/с; кс — коефіцієнт проковзування продукту в робочій зоні;

υп1— швидкість руху продукту в щілині живильника, м/с; кз — коефіцієнт заповнення робочої зони.

Т — нормальне зусилля притиснення деки до абразивного вальця, Н; ωв —кутова швидкість абразивного вальця, рад/с; кд — кількість дек; кз — коефіцієнт заповнення робочої зони;

10.3.Схема розрахунку.

10.4.Розрахунок.

Діаметр еквівалентної кулі:

d = 3√(9·l·b·c/8), м,

де l – довжина зерна, м; b – ширина зерна, м;

c – товщина зерна, м.

Мінімальне дроблення досягається при величині зазору більшого наведеного діаметру d <δ ≤ l.

Вибравши коефіцієнт обкатування ко (число повних обертів по одному з напрямів кочення, зазвичай ко = 2 ... 4) для трьох основних напрямів кочення зерна і прийнявши коефіцієнт проковзування кс (відношення шляху ковзання зерна до загальної віддалі переміщення ковзанням і коченням, (кс = 0,3 ... 0,6)), обчислюють довжину робочої зони

lp = ко · (l + b + c) · π/кс, м.

У відповідності зі схемою розрахунку знаходять кут обхвату вальця декою

α = 360·lp/(π·D), град., де D — діаметр вальца, м.

D = 360·lp/(π·arccos(δ/l), м.

Тоді з конструктивних міркувань, вибирають значення D (більшість вальцедекових верстатів мають D = 600 мм), за яким обчислюють висоту деки

Hp = (D+2δ) · tg(α/2) = (D+2δ) · tg(180·lp/(π·D), м.

Оскільки конструктивно допустима висота деки становить Нд = (0,25 ÷ 0,5)D, розраховують необхідну кількість дек

Kд = Hp/Hд = Hp/((0,25 ÷ 0,5)D).

Якщо Kд < 1, при конструктивній розробці беруть схему з одною декою висотою Н ≥ Нр; при отриманні I < Kд ≤ 2 розробляють двохдековий верстат з висотою деки Н ≥ Нр/2; в разі Kд > 2 проведений розрахунок необхідно повторити, змінивши початкові дані.

Довжина вальця

Lp = Q/(δ·υпр1·γ· кз), м,

υпр1 – рекомендована швидкість продукту, м/с; γ — об'ємна маса продукту, кг/м3.

Виходячи з конструктивних міркувань, величину L ≥ Lр приймають за дійсну довжину вальця вальцедекового верстату.

Ширина щілини живильника складе δж > 5d. Середня швидкість продукту в щілині живильника

= 1,5).

Потім здійснюють розрахунок швидкостей робочих органів машини, передавальних відносин, діаметрів шківів та інших параметрів (рис.10.2).

На основі аналізу взаємодії зерна з декою і вальцьом виводиться умова для визначення швидкості продукту, яка наближається до середнього значення швидкості щодо рухливих робочих органів

υпр1= (υд + υв1) · кс/2, м/с, де υд — швидкість робочої поверхні деки. Дотримуючись

прийнятого конструктивного виконання, υд = 0; кс — значення коефіцієнта проковзування продукту, що досягається в

процесі перекочування частинок по робочих поверхнях, кс = 0,3 ... 0,6.

З останнього виразу представляється можливим обчислити колову швидкість робочого вальця

υв1 = 2 · υпр1/кс, м/с. А також частоту його обертання

nв1 = 60 · υв1/(π·D), об/хв.

За аналогією виконаного розрахунку здійснюється обчислення кінематичних параметрів живильного валка. Якщо середня швидкість продукту в живильнику

υп1 = (υз + υжв1)/2, м/с, залежить від швидкості руху живильного валика υжв, то, виходячи з

конструктивного рішення заслінки υз = 0, обчислюється колова швидкість обертання живильного валка

υ жв1 = 2 · υп1, м/с.

За значенням прийнятого з конструктивних міркувань діаметра живильного валка Dж можливо обчислити його частоту обертання

nжв1 = 60 · υв1/(π·Dж), об/хв.

Кінематичні параметри абразивного вальця і живильного валка, роблячи істотний вплив на траєкторію польоту продукту з живильника в робочу зону, визначають її геометричні параметри. Координати траєкторії руху частки обчислюють

y = g·t2/2 і x = υо·t,

34

де t — тривалість польоту частинки, с;

υо — горизонтальна складова швидкості польоту частинки, максимальне значення якої дорівнює коловій швидкості живильного валка

υо = υв1.

У зв'язку з тим, що швидкість падіння частинок зерна на поверхню вальця повинна бути рівною швидкості руху продукту в робочій зоні, висоту падіння частки знаходять

ymax = Вв = (υпр1) 2 -(υв1) 2 /2g, м.

Отже, вираховують і дальність польоту частинок в горизонтальному напрямку

xmax = Вг = (υв1) 2√(2Вв/g), м.

Вибирають електродвигун з найближчою частотою обертання nдв, об/хв до частоти обертання вальця, і визначають передаточне відношення між валом абразивного вальця машини і електродвигуном

i1 = ωдв / ωв = nдв /nв,

де ωдв — кутова швидкість обертання електродвигуна, рад/с. Вибирають значення коефіцієнта проковзування ψ для клинопасової

передачі і мінімальну величину розрахункового діаметра шківа dдв на валу привідного електродвигуна. За вибраними даними розраховують діаметр веденого шківа на валу абразивного вальця

dв = dдв · i1 · ψ, м.

Вибирають остаточну величину діаметра великого шківа dв і обчислюють дійсні значення:

передаточного відношення;

i = dв/ (dдв · ψ); кутової швидкості абразивного вальця

ωв = ωдв / i, рад/с; частоти обертання абразивного вальця

nв = 30·ωв/π, об/хв; колової швидкості абразивного вальця

υв = D·ωв/2, м/с.

Привід живильного валика виконаємо від індивідуального моторредуктора. Враховуючи визначену частоту обертання живильного валика, знайдем передаточне відношення між ним і привідним електродвигуном

iдв.жв1 = nдв.жв /nжв1,

де nдв.жв – частота обертання електродвигуна моторредуктора (найближча до частоти обертання живильного валика, або 1500 об/хв – найбільше поширена синхронна частота обертання електродвигунів).

За попереднім передаточним відношенням iдв.жв1 знаходим по довіднику моторредуктор. Треба розглянути декілька типів моторредукторів і вибрати з ближчим передаточним відношенням і з більшим к.к.д. По вибраному моторредуктору уточнюють частоту обертання живильного валика і робочу щілину живильної засувки.

35

Уточнюють теоретичну продуктивність вальцедекового верстату

Qp = L·γ· υпр·δ·к3 , кг/с.

Виконаємо розрахунок потужності, необхідної для приводу верстата і обґрунтування вибору привідного електродвигуна, що задовольняє заданим умовам роботи (рис.10.3).

Активна площа вальця S1 = L·lр, м2 і підраховується загальна кількість зерен, що одночасно знаходяться в робочій зоні

К = S1· кз/ d2.

Тоді нормальне зусилля притиснення деки до абразивного вальця визначиться з виразу

Кц — коефіцієнт нерівномірності і зниження навантаження для збереження цілісності ядра, Кц = 0,004 ... 0,006.

Сила тертя абразивного вальця об продукт становить

між декою і абразивним вальцем.

Маса продукту, що знаходиться одночасно в робочій зоні між декою і абразивним вальцем

m = L·l·δ·γ·кз , кг;

де кз — коефіцієнт заповнення робочої зони, кз = 0,4 ... 0,5.

За величиною маси продукту, що знаходиться одночасно в робочій зоні, обчислюють втрати потужності на подолання сил тертя продукту об нерухому деку

Nд = кд·m·f·υпр3/( D + δ), Вт.

До втрат потужності слід віднести також витрати на подолання динамічних сил інерції, пов'язаних з розгоном потоку продукту до робочої швидкості υпр

Np = Q · υпр2, Вт.

36

Отже, повні витрати потужності на подолання сил інерції, і опору руху робочих органів у машині, обчислюють

Nст = (кд·( Nд + Nв) + Nр)/( ηпjп · ηппjпп), Вт,

де ηп, ηпп — коефіцієнти корисної дії підшипників та пасової передачі в машині;

jп, jпп — кількість зазначених елементів у привідному пристрої; Тоді потужність привідного електродвигуна складе

Nдв ≥Nст , Вт.

10.5. Висновок з розрахунку.

У результаті розрахунку визначена потужність для приводу вальцедекового верстата. Це дозволяє винайти по довідникам тип і модель привідного електродвигуна.

11. ЛУЩИЛЬНО-ШЛІФУВАЛЬНА МАШИНА ТИПУ А1-ЗШН 11.1. Технологічний розрахунок.

11.1.1. Мета і завдання розрахунку.

Розрахунки при проектуванні нового лущильно-шліфувального обладнання зводяться до визначення геометричних параметрів робочої зони (рис. 11.1).

11.1.2. Дані для розрахунку.

Пт – продуктивність теоретична, кг/годину; υ – лінійна швидкість обертання абразивних дисків;

Dд і hд — діаметр і висота абразивного диска лущильношліфувальної машини, м;

γ — об'ємна маса зерна, кг/м3;

f і φ — коефіцієнт і кут тертя зерна об поверхню абразивного диска.

11.1.3.Схема розрахунку.

11.1.4.Розрахунок.

Діаметр еквівалентної кулі:

d = 3√(9·l·b·c/8), м,

де l – довжина зерна, м; b – ширина зерна, м;

c – товщина зерна, м.

Мінімальне дроблення досягається при величині зазору δ між абразивними дисками і ситовою обичайкою, більшого ніж діаметр еквівалентної кулі δ > 1,5d. Конструктивно приймаємо δ = 10 мм.

Враховуючи рекомендовану лінійну швидкість руху абразивних дисків υ = 20 м/с, знайдемо частоту обертання ротора

nр = 60 · υ/(π · Dд), об/хв, де Dд - діаметр абразивних дисків, м.

Площа поперечного перерізу робочої зони

S1 = π·(Dсо2 – Dд2)/4, де Dсо – діаметр ситової обичайки, м;

Dд – діаметр абразивних дисків, м. Загальна висота абразивних дисків

37

Hд = hд · nд, де hд – висота одного диска, м;

nд – кількість абразивних дисків на валу ротора. Площа абразивної поверхні

S2 = π · Dд · Hд, де Dд - зовнішній діаметр абразивних дисків.

Довжина ротора

Lр = Hд + Lк · nк , де Lк – висота дистанційного кільця;

nп – кількість дистанційних кілець.

Висоту ситової обичайки приймем рівною довжині ротора. Площа ситової поверхні

S3 = π · Dсо · Lр, де Dсо – діаметр ситової обичайки, м.

Об’єм робочої зони

Vрз = S1 · Lр, м. Кількість зерна в робочої зоні

Мрз = Vрз · γ, кг, де γ - об'ємна маса зерна, кг/м3.

Тривалість обробки зерна в машині

t = Mрз/Пт, с, де Пт – продуктивність теоретична, кг/с.

Довжина теоретичного шляху по абразивній поверхні

L = π · Dд · t · nр/(60 · 1000), м, де nр – частота обертання ротора, об/хв.

Всередньому довжина теоретичного шляху зерна по абразивній поверхні сучасних лущильно-шліфувальних машин складає 200 - 300 м.

11.1.5. Висновок з розрахунку.

Врезультаті розрахунку знайдені основні технологічні параметри для подальшого проектування лущильно-шліфувальної машини.

11.2. Кінематичний розрахунок. 11.2.1. Мета і завдання розрахунку.

Розрахувати кінематичні параметри приводу машини.

11.2.2. Дані для розрахунку.

Початковими даними є результати отримані при виконані технологічного розрахунку.

11.2.3. Розрахунок.

Враховуючи частоту обертання ротора, знайдену в технологічному розрахунку, визначимо передатне відношення між електродвигуном і ротором

i = nдв /nр,

де nдв - частота обертання електродвигуна, об/хв.

Електродвигун вибираєм з найближчою частотою обертання, до частоти обертання ротора лущильно-шліфувальної машини. Враховуючи

38

невелику величину отриманого передавального відношення, встановим між електродвигуном і ротором пасову передачу. Потім здійснюють розрахунок діаметрів шківів та інших параметрів. Для визначення діаметра ведучого шківа треба знати встановлену потужність електродвигуна. Із практики машинобудування витікає, що питома потужність цього типу машин складає в середньому 46,5 кВт на один квадратний метр абразивної поверхні. Тоді встановлена потужність електродвигуна

Nдв = Nп · S2, кВт, де Nп – питома потужність, кВт/м2;

S2 – площа абразивної поверхні дисків ротора, м2.

На основі рекомендацій з довідників по розрахункам деталей машин, знаходимо швидкість привідного паса, і враховуючи рекомендовані перетини пасів, приймаємо діаметр ведучого шківа Dдв. Тоді знаходимо діаметр веденого шківа

Dв = Dдв · i/ξ, м, де ξ - коефіцієнт проковзування паса.

Призначаємо Dв з нормального ряда діаметрів. Знаходимо по довідниках потужність яка передається одним пасом. Попередньо визначаємося з кількістю пасів z.

Вибирають остаточну величину діаметра веденого шківа Dв і обчислюють дійсні значення:

передаточного відношення i = Dв /(Dдв· ηпп); кутової швидкості ротора ωр = ωдв / i, рад/с; частоти обертання ротора nр = nдв /i, об/хв;

колової швидкості абразивних дисків υ = ωр ·Dд/2, м/с.

11.3. Розрахунок потужності, необхідної для приводу машини. 11.3.1. Мета і завдання розрахунку.

Розрахувати потужність, необхідну для вибору електродвигуна приводу машини.

11.3.2. Дані для розрахунку.

Початковими даними є результати, отримані при виконані технологічного і кінематичного розрахунків.

11.3.3. Розрахунок.

Виконаємо розрахунок потужності, необхідної для приводу лущильно-шліфувальної машини і обґрунтування вибору приводного електродвигуна, який задовольняє заданим умовам роботи (рис.11.1).

Прийняті умовні позначення:

f1 — коефіцієнт тертя зерна о ротор з абразивними дисками; d — приведений діаметр зерна;

Т1 — нормальне зусилля в робочій зоні між абразивними дисками і зерном, Н;

vз — швидкість зерна в робочій зоні машини, м/с; ωр — кутова швидкість ротора, рад/с;

Dд — діаметр ротора, м;

39

кз — коефіцієнт заповнення робочої зони зерном; δ — середня величина робочого зазору, м; γ — об'ємна маса зерна, кг/м3.

Обчислимо кількість зерен, що одночасно знаходяться в контакті з абразивними дисками

К1 = S2 · кз / d2,

де S2 – площа абразивної поверхні дисків ротора, м2; кз - коефіцієнт заповнення робочої зони зерном.

Тоді нормальне зусилля в робочій зоні між абразивними дисками на роторі і зерном визначиться з виразу

Т1 = К1·F·Кц, Н,

де F — зусилля руйнування зерна стисненням;

Кц — коефіцієнт нерівномірності і зниження навантаження для збереження цілісності ядра, Кц = 0,004 ... 0,006.

Сила тертя в робочій зоні між абразивними дисками і зерном становить

F1 = f·1·T1 , Н,

де f1— коефіцієнт тертя зерна о ротор з абразивними дисками. Момент опору обертанню ротора з абразивними дисками о зерно

обчислюють

Меф1 = F1 · Dд/2, Н·м.

Обчислимо кількість зерен, що одночасно знаходяться в контакті з ситовою обичайкою

К2 = S3 · Кз/ d2, де S3 – площа поверхні ситової обичайки, м2.

Тоді нормальне зусилля в робочій зоні між зерном і ситовою обичайкою визначиться з виразу

Т2 = К2·F·Кц, Н.

Сила тертя в робочій зоні між зерном і ситовою обечайкою становить

F2 = f·2·T2 , Н,

де f2 — коефіцієнт тертя зерна о ситову обичайку.

Момент опору обертанню ротора з зерном о ситову обичайку

Меф2 = F2 · (Dд + 2δ)/2, Н·м.

Розрахуємо прискорення з яким розганяється зерно при подачі в робочу зону

a = dv/dt,

де dv – зміна швидкості, м/с; dt - час розгону, с.

Зусилля необхідне для розгону зерна

F3 = m · a, де m - секундна продуктивність,

Момент опору ротора з абразивними дисками при розгоні зерна Меф3 = F3 · Dд/2.

40

Загальний ефективний момент на валу ротора

Меф = Меф1 + Меф2 + Меф3 .

Момент приведений до вала електродвигуна

Мст = Меф/ (i·η),

де i – загальне передатне відношення між валом ротора і валом електродвигуна;

η – к.к.д. всіх передатних механізмів між валом ротора і валом електродвигуна (в даному випадку ηn, ηп.n— коефіцієнти корисної дії підшипників та пасової передачі в машині).

Потужність яка потрібна для подолання цього моменту

Nст = Мст · ωдв ,

де ωдв - кутова швидкість електродвигуна, рад/с Тоді потужність привідного електродвигуна складе

Nдв ≥Nст , Вт.

11.3.4. Висновок з розрахунку.

У результаті розрахунку визначена потужність для приводу лущильно-шліфувальної машини і вибору електродвигуна.

12.ЛУЩИЛЬНИК З ОБГУМОВАНИМИ ВАЛЬЦЯМИ

12.1.Технологічний розрахунок.

12.1.1. Мета і завдання розрахунку.

Визначення геометричних і технологічних параметрів лущильної машини.

12.1.2. Схема розрахунку.

D і L - діаметр і довжина робочих валків, м;

ωш і ωп - кутова швидкість швидкого та повільного вальців, рад/с; β - кут втягування частинки в робочу зону, радіан;

dч - діаметр частинки оброблюваного продукту;

Nв і Fв нормальна і дотична сили взаємодії частинки і валка; δ - величина робочого зазору між валками.

12.1.3 . Початкові дані:

Q - продуктивність вальцьового лущильника, кг/с; vш - окружна швидкість швидкого валка, м/с;

l , b , c - розміри зерна, м;

iз - передавальне відношення між валками; γ - об'ємна маса зерна, кг/м3;

f - коефіцієнт тертя зерна о поверхню вальця.

12.1.4. Розрахунок.

Середній діаметр частинки

dч = 3√(0,9l(1,6b2+c(b+c))/π), м. Мінімальний діаметр валка складе

Dmin = dч·сosφ/(1-сosφ), м.

На підстави отриманого значення і виходячи з конструктивних міркувань вибирають дійсну величину діаметра валків D яка повинна задовольняти нерівності D > Dmin. Фірми-товаровиробники дотримуються