Расчет оборудования для подготовки формовочных материалов и приготовления смесей

1. Расчет оборудования для подготовки формовочных материалов и приготовления смесей

2. Расчет пневмотранспортной установки всасывающего типа

Исходные данные
1.
2.
3.
4.
5.
Производительность установки по сухому материалу – Qм, т/ч
Расчетный диаметр частиц dr, м
Протяженность горизонтального участка трассы – lгор, м
Протяженность вертикального участка трассы – lверт, м
Общее количество поворотов ( =900) – n.
Задача расчета: определение диаметра трубопровода и основных
параметров вентилятора (производительности, требуемого напора,
расхода мощности)

3.

Схема установки

4.

Методика расчета:
1. Выбирается весовая концентрация аэросмеси -
Для песка – 1,7…3,0
2. Весовой расход воздуха
Qв
Qм
, кг/ч
где , Qм – производительность установки по материалу, кг/ч
3. Объемный расход воздуха
Vв
Qв
в
, м3/ч
где , в – удельный вес воздуха, ( 1,2 м3/ч )

5.

4. Скорость витания частиц материала и рабочая скорость
воздуха
м
вит с
dn , м / с
в
где , с – коэффициент учитывающий форму и состояние поверхности частиц
материала (для песка с=5…6); м – удельный вес частиц материала,
кг/м3
Рабочую скорость воздуха находят из соотношения:
в (1,1...2,0) вит, м / с
5. Диаметр магистрального трубопровода расчитывают из
условия равенства расходов:
4 Vв
d
Vв
,м
в , откуда d тр
3600 в
3600
4
2
тр

6.

6. Необходимый напор – сумма сопротивлений - потерь
- Потери в загрузочном устройстве:
hзагр 1
2
в в
2g
, кг / м
2
где , 1 – коэффициент местного сопротивления в загрузочном устройстве
(1,4 … 1,6); g – ускорение силы тяжести, м/с2
- Потери в горизонтальном участке трубопровода
hгор
lгор в в2
1 К гор , кг / м 2
d тр 2 g
где , - коэффициент трения при движении воздуха в магистральном
трубопроводе (0,015 … 0,02); Кгор = 1,15 постоянный коэффициент для
горизонтального трубопровода

7.

- Потери в вертикальном участке трубопровода
lв ерт в в2
1 К в ерт , кг / м 2
hв ерт
d тр 2 g
где Кверт = 1,25 постоянный коэффициент для вертикального трубопровода
- Потери в закруглениях трассы
hзакр 0,26 1 0,64
2
в в
2g
n, кг / м
2
где n – количество поворотов трубопровода на трассе
- Потери на преодоление местных сопротивлений (в циклоне)
hцикл 2
в в2
2g
, кг / м 2
где 2 – коэффициент местного сопротивления в циклоне (2,4 … 2,6)

8.

- Потери в фильтре
hф 60, кг / м2
Суммарное сопротивление всей сети
h h
загр
hгор hцикл hзакр hф hверт, кг / м
2
Напор , который должен преодолеть вентилятор, с учетом сопротивления
на выбросе отработанного воздуха в атмосферу:
H h hвыбр , кг / м2
где hвыбр – сопротивление на выбросе (4,4 … 4,6)
7. Мощность на валу вентилятора
Vв H
N
, кВт
102 3600
где - КПД вентилятора (0,2 … 0,8)

9.

Выбирается весовая концентрация аэросмеси -
Для песка – 1,7…3,0, угольная пыль – 20 … 30, молотая глина – 5 … 20
В зависимости от приведенной дальности транспортирования:
Lпр
1500
1300
1100
1000
800
600
500
400
100
50
5-10
8-15
9-16
10-17
12-18
13-19
15-20
17-25
65
90
L l г ,в lэкв
где lг,в – сумма геометрических длин участков, lэкв – сумма прямых участков
эквивалентных коленам и др. R/dтр 3 в горизонтальной плоскости принимают
5 м. R/dтр 5 в вертикальной плоскости – 8 м.

10. Расчет установки для сушки песка в пневмопотоке

Исходные данные
1.
2.
3.
4.
Производительность установки по суммарному материалу – Qм, т/ч
Начальная и конечная влажности песка – Wнач, Wкон, %
Расчетный диаметр песчинок – dn, м
Температура воздуха в сушильной трубе – t, 0С
Задача расчета: определение основных конструктивных параметров
установки (длины и диаметра сушильной трубы), скорости воздуха в
сушильной трубе и характеристик вентилятора.

11.

Схема установки

12.

Методика расчета:
1.Рабочая скорость воздуха в трубе
м
в 1,5К
dn
вt
, м/с
0
где , м – удельный вес материала песчинки, кг/м3, вt0 – удельный
вес воздуха при t 0C, кг/м3.
вt
0
273
273 t 0
К=5 … 10 коэффициент зависящий от формы и состояния поверхности песчинки

13.

2. Площадь сечения и диаметр сушильной трубы
Q
Fтр
3600 в вt0
, м2
d тр
4 Fтр
, м
где , =1,7 … 3,0 – весовая концентрация воздушнопесчаной смеси кг/кг.
3. Рабочая длина сушильной трубы
Lтр
Wнач Wкон в вt 3600
0
А 100
, м
где , А = 500 – 600 кг/м3 час – часовое напряжение
сушильной трубы по влаге (вес влаги в кг испаряемой за
1 час из 1 м3 объема трубы)

14.

4. Выбор вентиляторной установки
Производительность вентилятора:
Vвент
Q
вt
, м3 / ч
0
Давление воздуха создаваемое вентилятором
H вент Q h, кг / м2
где , Q=1,25 … 1,5 – коэфф. запаса, h – сумма потерь давления воздуха.
Lверт
Lгор
(1 К гор )
(1 К верт )
2
d тр
h
,
кг
/
м
h 2 g вt0 d тр
фильт
(n пов загр цикл )(1 )
2
в
где - коэффициент трения при движении воздуха по трубам ( =0,015 … 0,02),
Кгор=1,15, Кверт=1,25 - опытные коэффициенты, пов, загр , цикл коэффициенты сопротивления, зависящие от угла поворота трубопровода,
конструкции загрузочного устройства, циклона и др. пов=0,2 загр =2,0 ,
цикл =2,6
n – кол-во поворотов, hфильт=60 кг/м3 – сопротивление фильтра

15.

Потребляемая мощность двигателя вентилятора
Vв ент H в ент
N в ент
, кВт
2
3600 10 в ент пер
где вент – КПД вентилятора (0,7 … 0,8), пер – КПД передачи от
двигателя к вентилятору (0,8 … 0,9)

16. Расчет щековой дробилки

Исходные данные
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Длина пасти дробилки (ширина дробилки) – В, м
Диаметр куска материала. Загружаемого в дробилку – D, м
Ширина загрузочной щели дробилки – d, м
Ход подвижной щеки дробилки – S, м
Угол захвата дробилки - 0
Характеристика дробимого материала (прочность , модуль
упругости Е, удельный вес м)
Задача расчета: определение производительности дробилки и
потребной для дробления мощности

17.

Схема установки

18.

Методика расчета:
1.
Угол захвата между подвижной и неподвижной щеками определяем
из условия равновесия сил.
х = 0
y=0
или
или
Р 1- f s i n - P c o s = 0 :
P s i n - f P 1- f P c o s = 0
Решив эти уравнения, находим
tg
2f
2tg
tg (2 )
2
2
1 f
1 tg
где - угол трения
Рекомендуется принимать =15 …220
При этом глубина камеры дробления Н
должна быть в 2 …2,5 раза больше ее
приемной части
D составляет 0,8 … 0,85 этой ширины

19.

2. Число оборотов главного вала. (макс. производительность)
Высота трапеции h=S/tg
Рационально такое число качений подвижной щеки, при котором за
один отход призма материала опуститься на h со скоростью
свободного падения
2
S
gt
h
tg
2
n
g 60
2n
2
3600 g tg
tg
665
,
8S
S
2
n – число оборотов главного вала
об / мин
На практике принимают
n=(360 … 380)/S
3. Объем призмы материала выпадающий их дробилки за один отход
щеки
Vприз
2а S
2a S S
h b
b, м3
2
2
tg

20.

4. Производительность дробилки
Q Vприз n 60 м , т / ч
где - коэффициент разрыхления материала (0,3 … 0,65)
5. Мощность потребляемая на дробление
A n
N
, кВт
100 60 102
А
2
2E
V
2
2E
Vнач Vкон
где А – работа, затрачиваемая на
разрушение твердого тела за одно
нажатие щеки, кг см
2 в
2E
D
6
3
d3
Мощность двигателя необходимая для работы дробилки:
N дв
N
, кВт
где - КПД дробилки

21.

6. Усилия в элементах дробилки
Рм акс Рм ин
A
S 0 , кг / см
2
где Рмакс – максимальное усилие раздавливания, возникающее в крайне
левом положении щеки, кг, Рмин - минимальное усилие в крайне правом
положении, S0 – ход подвижной щеки в месте приложения усилия
2 А в2 D 3 d 3
Рмакс
, кг
S0
6 ES0

22. Расчет валковой дробилки

Исходные данные
1.
2.
3.
4.
Диаметр валков – D, м
Длина валков – L, м
Расстояние между валками – l, м
Прочность дробимого материала
Задача расчета: определение угла захвата между валками,
частоты вращения валков, производительности дробилки и
потребной для ее работы мощности.

23.

Схема установки

24.

Методика расчета:
1.
Угол захвата между валками дробилки .
Для захвата куска материала воображаемыми плоскостями ОМ и ОN
валковой дробилки :
где =arctgf - угол трения куском материала о валки; f – коэффициент
трения.
Для угля f=0,3 и =16042 для глины и известняка f=0,3 – 0,35 и =180
Диаметр куска Dк должен удовлетворять следующему условию:
Dв
Dв Dк
l,
cos
2
2
2
Dв 1 cos 2l
Dк
cos
где : Dв – диаметр валка, м; 2е – расстояние между валками, м

25.

Если принять для глины
=180,
Для рифленых валков:
Для зубчатых валков:
то
1
Dк Dв 2е
19
1 1
Dк ... Dв
10 12
1 1
Dк ... Dв
2 4
Степень измельчения материала в дробилках с гладкими валками е=3 … 5,
с рифлеными – е=7 … 8
2. Предельная частота вращения валка не должна превышать
определенной величины
f
nмакс 6
, с 1
r Rв
где : f – коэффициент трения (0,3 … 0,4); r – радиус куска материала, м

26.

3. Производительность:
П 1,2 10 4 f n Lв Rв
где : f – коэффициент разрыхления материала (для средней твердости
0,2 … 0,3, для влажной глины – 0,5 … 0,6); n – частота вращения
валков, с-1; Lв – длина валков, м; Rв – радиус валков, м; - плотность
материала, т/м3.
4. Мощность, затраченная на дробление:
N
2 n Lв Rв r 2 e 2
E r
, кВт

27. Расчет роторной дробилки мелкого дробления

Исходные данные
1.
2.
3.
4.
Диаметр валков – D, м
Длина валков – L, м
Расстояние между валками – l, м
Прочность дробимого материала
Задача расчета: определение угла захвата между валками,
частоты вращения валков, производительности дробилки и
потребной для ее работы мощности.

28.

Методика расчета:
1.
Производительность дробилки
Согласно ГОСТ 12376-71 может быть определена умножением
требуемой производительности на поправочные коэффициенты:
g QK пр К кр К щ К ск К аб
К пр
Dp
p
700
Dp 0,0053
0,53
K kp
0,66 0,36a

29.

S
K щ 0,3 0,6
Dp
Тогда требуемая паспортная производительность однороторной
дробилки
q
Q
, т/ч
K пр К кр К щ К ск К аб
В соответствии с производительностью дробилки рассчитывают
работающий в паре грохот
Q F q k l m o p, т / ч
Рабочая площадь просеивающей поверхности (сита)
Q
F
, м2
q k l m o p

30. Расчет шаровой мельницы

Исходные данные
1.
2.
Диаметр барабана – D, м
Длина барабана – L, м
Задача расчета: Определение оптимального числа оборотов
барабана, производительности шаровой мельницы и потребной
мощности для ее работы

31.

Схема установки

32.

Методика расчета:
1.
Число оборотов барабана
Из равенства действующих на шар сил в точке отрыва А находим:
G
G cos опт Рц (2 n) 2 R,
g
1 cos опт
n
,
2
R
с 1
где G – сила тяжести шара, Н; R – радиус окружности, проходящей
через центры шаров внешнего слоя.
2. Оптимальный диаметр шаров
Dш 28 d
3
или
D Dш
Dш
, откуда
18
D
Dш
18
где d – наибольший размер кусков измельчаемого материала,м

33.

3. Расчетный радиус барабана мельницы
D Dш
Rб
2
4. Редуцированный радиус шаровой загрузки
Rз 0,785R
5. Вес шаровой загрузки
Коэффициент заполнения:
F1
F1
2
F R
где F1 – площадь загрузки шарами поперечного сечения неподвижной
мельницы, F – площадь поперечного сечения всей мельницы
принимают 0,2 … 0,35

34.

Полная загрузка мельницы G
G
D 2
4
L 1 ,
Т
где D – внутренний диаметр футерованного барабана, м; L – длина
барабана, м; - плотность шаров (3,5 .. 4,0 т/м3); 1 – коэффициент
разрыхления загружаемого материала (0,5 … 0,6)
6. Производительность мельницы
Эмпирическая формула
П АG 0,8
где А – опытный коэффициент размолоспособности материала
(уголь 1,5 … 4,5, глины – 0,5 … 2,5)
7. Мощность потребляемая мельницой
N 0,01G R ,
кВт

35. Расчет вибрационного сита

Исходные данные
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Вес сита с нагрузкой – G, кг
Число оборотов вала вибратора – n, об/мин
Эксцентриситете (радиус центра тяжести возмущающих грузов) – e, мм
Амплитуда колебаний – a, мм
Радиус подшипников качения – r, мм
Приведенный коэффициент трения – f
Механический КПД -
Число опор - i
Задача расчета: Определить производительность сита, общий вес
возмущающих грузов, жесткость пружинных опор, приводную мощность.

36.

Схема установки

37.

Методика расчета:
1.
Производительность горизонтальных сит с квадратными отв-ми при
влажности материала не более 3,5%
П 0,8 F g K1 K 2 , м3 / ч
На наклонных ситах
П 0,5 F g K1 K 2 , м3 / ч
где F – площадь сита, м2; g – удельная производительность сита м3/м2 ч; К1 –
коэффициент зависящий от содержания зерен нижнего класса в исходном материале;
К2 – коэффициент, зависящий от содержания в нижнем классе зерен с размером менее
0,5 размера отв-я.
Значение g зависит от размера отверстий сита
Размер отв-й,
мм
5
7
10
16
22
42
48
52
65
80
85
g
18
22
28
38
45
64
69
71
80
89
92

38.

Коэффициент К1 определяется содержанием зерен нижнего класса в
исходном материале
Содержание зерен, %
10
20
30
40
50
60
70
80
90
К1
0,58
0,66
0,76
0,84
0,92
1,0
1,08
1,17
1,25
Коэффициент К2 определяется содержанием зерен нижнего класса размер
которых меньше 0,5 размера отверстия
Содержание зерен, %
10
20
30
40
50
60
70
80
90
К2
0,63
0,72
0.82
0,91
1,0
1,09
1,18
1,28
1,37

39.

2. Общий вес возмущающих грузов.
Для сита, работающего с резонансом
G a
G0
, кг
e
Для сита, работающего без резонанса
900 i K a
G0
, кг
2
2 n e
3. Жесткость каждой из пружинных опор
G n2
K
, кг / м
900 i

40.

4. Приводная мощность сита
N N кол N тр , кВт
Nкол – мощность расходуемая на сообщение вибрирующим массам
кинетической энергии
Nтр – мощность расходуемая на преодоление сил трения в подшипниках
вибратора.
При работе сит с резонансом
G0 n3 e d
N Nтр f
, кВт
4
176 10
где f – коэффициент трения в подшипниках вибратора (для подшипников скольжения –
0,06 … 1,0, для шарикоподшипников – 0,001 … 0,004); d – диаметр цапф, м; - КПД
передачи, 0,7 … 0,8
При работе сит с без резонанса
G0 n 2 а 2
Nкол
, кВт
4
338 10

41. Расчет барабанного полигонального сита

Исходные данные
1.
2.
3.
Производительность сита – Q, т/ч
Средний размер частиц в просеянном материале – dч=0,0012, м
Средний радиус барабана – Rб,
D1 D2
Rб
4
Задача расчета: Определить частоту вращения барабана, его длину,
размер ячеек сита, мощность двигателя

42.

Схема установки

43.

Методика расчета:
1.
Частота вращения барабана
1 sin( )
n
, с 1
2 Rб sin
где . =350 – угол трения материала о поверхность, определяется из расчета, что
коэффициент трения частиц о поверхность барабана из-за наличия в нем отверстий
увеличивается до 0,7; =450 … 480 - угол поднятия материала
2. Скорость движения материала вдоль оси сита
ос 2 Rб n tg 2 , м / с
D1 D2
где tg
2 Lб
2 n R12 R22 F1
Lб
,
Q
м

44.

Lб – конструктивная длина барабана, F1 – площадь сечения материала в барабане
F1 1,9 Rб n 1,9 Rб 0,15 Rб , м 2
3
3
=1200 – 1500 г/м3 – удельный (насыпной) вес просеиваемого материала; =0,9 –
коэффициент, учитывающий отходы при просеивании; Q – производительность сита, кг/с
3. Скорость движения частиц относительно полотна сита
ос
отн
, м/с
tg 2
4. Размер ячеек сита
dя
отн
dч
,
2
g
dч
м

45.

5. Мощность двигателя сита
Nэ
M сум n
975
, кВт
где – Мсум – суммарный момент сил, действующих на центральный вал
М сум f1
dц
2
Gб Gм f 2Gм Rб 0,3Gм Rб ,
кгм
где – f1=0,3 … 0,4 – коэффициент трения цапф вала в подшипниках; f2=0,6 … 0,7 –
коэффициент трения материала о сито; Gб – вес барабана, определяется по чертежу, кгс;
Gм =F1Lб - вес просеиваемого материала в барабане, кгс; dц – конструктивный диаметр
цапф, м; =0,7 … 0,8 – КПД привода