A k a d e m i a G ó r n i c z o - H u t n i c z a
i m . S t a n i s ł a w a S t a s z i c a
w K r a k o w i e
W y d z i a ł I n ż y n i e r i i M a t e r i a ł o w e j i
C e r a m i k i
M a s z y n o z n a w s t w o C e r a m i c z n e
P r o j e k t n r 1
T e m a t :
D o b r a ć u r z ą d z e n i a k r u s z ą c e d l a w ę z ł a
r o z d r a b n i a n i a o r a z o k r e ś l i ć w a r u n k i p r a c y d l a
w y b r a n e j k r u s z a r k i a n a l i z o w a n e g o w ę z ł a .
Dane
Obliczenia
Wyniki
1
. Dobrać urządzenia kruszące dla węzła rozdrabniania oraz
określić warunki pracy dla wybranej kruszarki analizowanego
węzła przy następujących danych:
1) rodzaj rozdrabnianego surowca - marmur
2) maksymalna wielkość brył nadawy- D
max
= 900 [mm]
3) pożądany produkt z węzła kruszenia - d
max
=15 – 40 [mm]
4) wydajność węzła kruszenia – Q=120 [t/h]
2. Charakterystyka surowca:
Skała
metamorficzna
powstała z przeobrażenia
wapieni
, rzadziej
dolomitów
.
Składa się głównie z
krystalicznego
kalcytu
lub
dolomitu
(
marmur
dolomitowy
).Od
starożytności
stosowany jako cenny materiał budowlany,
rzeźbiarski oraz architektoniczny. Znane marmury wydobywa się w
Carrarze
we
Włoszech
i na
chorwackiej
wyspie
Brač
. Marmury wydobywa się przy użyciu
różnych urządzeń tnących, nie stosuje się materiałów wybuchowych, gdyż
prowadzą one do spękania skał i drastycznej redukcji bloczności złoża, co
uniemożliwia wydobycie bloków na tyle dużych by pociąć je na płyty
okładzinowe lub przeznaczyć na rzeźby. W Polsce marmur wydobywany jest
wyłącznie w
Sudetach
, przede wszystkim w
Masywie Śnieżnika
, gdzie występuje
w dwóch odmianach kolorystycznych, jako "Biała Marianna" (na górze
Krzyżnik
) i "Zielona Marianna". Innym złożem marmuru jest złoże marmuru
szarego z odcieniem niebieskawym w
Sławniowicach
. Eksploatuje się także
dolomity przeobrażone (nazywane przez większość geologów marmurem lub
dolomitem krystalicznym) w
Rędzinach
. Marmur znajduje szerokie zastosowanie
w wykańczaniu wnętrz, jako materiał okładzinowy na wszelkie wykładziny
wewnętrzne poziome i pionowe w budownictwie, przemyśle kamieniarskim i
zdobniczym.
Właściwości:
1)
gęstość ρ = 2720 kg/m
3
2)
gęstość nasypowa ρ
n
= 1620 kg/m
3
3)
współczynnik tarcia surowca o stal µ = 0,5
4)
wytrzymałość na ściskanie σ
c
= 127 MPa
5)
moduł Younga E = 54 GPa
3. Warianty węzła kruszenia:
I model węzła kruszenia:
15÷40 Q
p1
=20 t/h
Q
1
=99 t/h Q
2
= 108 t/h
Q
n
=132 t/h i=5 i= 5 0÷36 Q
p2
=100 t/h
Nadawa Ruszt 200÷900 I st. kruszenia 0÷180 Sortownia >40 II st. kruszenia Sortownia
s= 200
kr. szczękowa kr. stożkowa
0÷900
Q
R
= 33 t/h 0÷200 odpad odpad
Q
O
= 4 t/h Q
O
=8 t/h
II model węzła kruszenia
Q
1
= 99 t/h
i= 5
Q
n
= 132 t/h
Nadawa Ruszt I st. Kruszenia 0÷200 Sortownia Q
p
= 120 t/h
e= 600
kr. szczękowa
a
0÷900 15÷40
<40 >40
0÷600 200÷600 Q
2
= 50 t/h
II st. kruszenia
kr. stożkowa
Ruszt
e= 200 i= 6 odpad
Q
O
= 12 t/h
0÷200 Q
R
= 33 t/h
i= 5
D
max
=900 mm
ρ
n
= 1,62 t/m
3
d
max I
=180 mm
i= 4
ρ
n
= 1,62 t/m
3
3.1. Dobór urządzeń kruszących dla I węzła kruszenia.
Założono 10 % odpadu, ok. 3 % po pierwszym stopniu kruszenia i 7 % po
drugim stopniu kruszenia.
3.1.1. I stopień kruszenia:
Dla tego stopnia
dobrano kruszarkę o prostym ruchu szczęki firmy Makrum, model
40.17.
Parametry kruszarki.
Wielkość wlotu
800x1000 [mm]
Zakres regulacji wielkości szczeliny
wylotowej
80÷180 [mm]
Maksymalna wielkość materiału
wejściowego
750 [mm]
Wydajność
35÷90 [m
3
/h]
Moc silnika napędowego
35÷90 [kW]
Masa największego zespołu
14,0 [t]
Masa kruszarki
38,
1 [t]
Obliczenie wielkości d
max I
:
d
max I
=
180
5
900
=
mm
b=
150
2
,
1
180
=
, b- maksymalna wielkość szczeliny wylotowej.
Q
1
=
(
)
120
62
,
1
35
80
150
80
180
35
90
=
⋅
+
−
⋅
−
−
t/h
3.1.2. II stopień kruszenia:
Dla tego stopnia dobrano kruszarkę stożkową również firmy Makrum,
model 44.51 G.
Parametry kruszarki.
Obliczenie wielkości d
max II
:
d
max II
=
36
4
180
=
mm
b=
30
2
,
1
36
=
Q
2
=
(
)
141
62
,
1
37
15
30
15
40
37
120
=
⋅
+
−
⋅
−
−
t/h
3.2. Dobór urządzeń kruszących dla II węzła kruszenia.
d
max I
=180
mm
Q
1
=120 t/h
d
max II
=36mm
Q
1
=141 t/h
Średnica stożka wewnętrznego
900 [mm]
Zakres regulacji wielkości szczeliny
wylotowej
15-40 [mm]
Maksymalna wielkość materiału
wejściowego
175 [mm]
Wydajność
37÷121 [m
3
/h]
Moc napędu
55 [kW]
Masa bez osprzętu
7,3 [t]
Masa z osprzętem – na fundamencie
10 [t]
Masa z osprzętem – na ramie
11,8 [t]
Skok mimośrodu
16;22,5;29 [mm]
i= 5
D
max
=900 mm
ρ
n
= 1,62 t/m
3
d
max I
=180 mm
i= 6
ρ
n
= 1,62 t/m
3
Założono 10 % odpadu.
3.2.1. I stopień kruszenia:
Dla tego stopnia
dobrano kruszarkę o prostym ruchu szczęki firmy Makrum, model
40.17.
Parametry kruszarki.
Wielkość wlotu
800x1000 [mm]
Zakres regulacji wielkości szczeliny
wylotowej
80÷180 [mm]
Maksymalna wielkość materiału
wejściowego
750 [mm]
Wydajność
35÷90 [m
3
/h]
Moc silnika napędowego
35÷90 [kW]
Masa największego zespołu
14,0 [t]
Masa kruszarki
38,
1 [t]
Obliczenie wielkości d
max I
:
d
max I
=
180
5
900
=
mm
b=
150
2
,
1
180
=
Q
1
=
(
)
120
62
,
1
35
80
150
80
180
35
90
=
⋅
+
−
⋅
−
−
t/h
3.2.2. II stopień kruszenia:
Dla tego stopnia dobrano kruszarkę stożkową również firmy Makrum,
model 44.52 G.
Parametry kruszarki.
Obliczenie wielkości d
max II
:
d
max II
=
30
6
180
=
mm
b=
25
2
,
1
30
=
Q
2
=
(
)
77
62
,
1
25
20
25
20
50
25
159
=
⋅
+
−
⋅
−
−
t/h
4. Ocena i wybór wariantu węzła kruszenia.
Do procesu rozdrabniania wybrano I model węzła kruszenia. Kierowano się
d
max I
=180
mm
Q
1
=120 t/h
d
max II
=30mm
Q
1
=77 t/h
Średnica stożka wewnętrznego
1200 [mm]
Zakres regulacji wielkości szczeliny
wylotowej
20-50 [mm]
Maksymalna wielkość materiału
wejściowego
200 [mm]
Wydajność
25÷159 [m
3
/h]
Moc napędu
90 [kW]
Masa bez osprzętu
15,9 [t]
Masa z osprzętem – na fundamencie
19 [t]
Masa z osprzętem – na ramie
22,4 [t]
Skok mimośrodu
19;25;31 [mm]
μ= 0,5
D
max
= 900 mm
następującymi kryteriami:
1) względny wskaźnik masowy- dla pierwszej linii jest on o wiele niższy od
wskaźnika dla drugiej linii kruszenia;
2) I linia kruszenia pozwala na osiągnięcie wyższych wydajności produkcji,
a więc jest bardziej opłacalna;
3) serwis- producent oferuje różne typy maszyn zapewniając 24 godzinną
dyspozycyjność oraz błyskawiczną realizację powierzonego zadania
przez wysoko wyspecjalizowany zespół serwisowy. Dzięki silnemu
zapleczu konstrukcyjno-technologicznemu firma przeprowadza
szczegółowe ekspertyzy techniczne oraz inwentaryzacje maszyn i
urządzeń. Wykonuje także okresowe przeglądy i bieżące remonty
instalacji technologicznych oraz świadczy serwis gwarancyjny i
pogwarancyjny.
5. Warunki pracy kruszarki szczękowej, model 40.17, pracującej na I
stopniu, I węzła kruszenia
.
5.1 Obliczenie kąta rozwarcia, α:
μ ≥tg
2
α
μ= tgφ
tgφ≥tg
2
α
α
≤2φ
μ =0,5
μ= tgφ
φ=arctg0,5
φ≈27
o
α
≤2φ
α
≤2• 27
α
≤54
μ – współczynnik tarcia materiału
α
- kąt między szczękami
Dla kruszarek szczękowych kąt
α
wynosi 21-23
o
. Przyjęto kąt równy 22
o
.
5.2 Obliczenie wielkości produktu (d
max
):
b- wielkość szczeliny wylotowej (zakładam 80 mm).
d
max
=1,2×b
d
max
=1,2×80 [mm]
d
max
=96 [mm]
d
max
≈100 [mm]
b= e + s
e - nastawa szczeliny
Ustawiono wielkość e na 72 mm.
s = b
- e
s = 8 [mm].
5.3 Obliczenie szerokości komory na wejściu (B):
α
=22
o
B= 1060 mm
α= 22°
g≈ 10
2
s
m
s= 0,008 m
n= 7,94
s
obr
e= 0,072 m
s=0,008 m
L= 1 m
k= 0,5
α= 22°
D
80
=0,72 m
d
80
= 0,144 m
L= 1m
σ
c
=127 MPa
E=54000MPa
n=7,94
s
obr
D
max
= (0,8÷0,85) B
⇒
B =
85
,
0
max
D
= 1060 mm
5.4 Obliczenie liczby obrotów na sekundę korzystając ze wzoru:
n= 0,5
s
gtg
2
α
gdzie:
g – przyspieszenie ziemskie
s – skok
α
- kąt między szczękami
n= 0,5
s
obr
tg
94
,
7
008
,
0
2
22
10
=
⋅
⋅
⋅
5.5 Obliczenie wydajności objętościowej Q
V
, korzystając z następującego
wzoru:
k
tg
L
n
s
s
e
Q
V
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
+
=
2
2
)
2
(
α
Gdzie:
L – długość szczęki, zakładam L= 1 m.
k – współczynnik rozluźnienia materiału, zakładam k= 0,5.
h
m
h
m
tg
Q
V
3
3
7
,
44
3600
5
,
0
2
22
2
1
94
,
7
008
,
0
)
008
,
0
072
,
0
2
(
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
+
⋅
=
5.6 Określenie mocy silnika kruszarki N:
Korzystano ze wzoru:
N= k
1
• k
2
(
)
n
d
D
L
E
c
⋅
−
⋅
⋅
2
80
2
80
2
6
2
η
π
σ
k
2
=
ρ
ρ
n
=
72
,
2
62
,
1
=0,6
k
1
– współczynnik osłabienia materiału
Przyjęto k
1
= 0,8
c
η
- sprawność mechaniczna kruszarki
Przyjęto
c
η
= 0,8
N= 0,8 • 0,6
(
)
184
,
0
94
,
7
144
,
0
72
,
0
8
,
0
6
1
14
,
3
54000
2
127
2
2
2
=
⋅
−
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
W
n= 7,94
s
obr
Q
V
=44,7
h
m
3
N= 0,184 W
Typ
Wymiar
40.17
A
B
C
D
E
F
G
H
800
1000
80÷180
4500
3000
2650
2440
2605
Literatura:
1) Bolesław Stefan „ Maszynoznawstwo ceramiczne” 1956;
2) B. Stefan, M. Mikoś, E. Marecki – „Maszyny ceramiczne” PWN Kraków 1964
3)
www.makrum.pl
;
4)
www.wikipedia.org
.
A k a d e m i a G ó r n i c z o - H u t n i c z a
i m . S t a n i s ł a w a S t a s z i c a
w K r a k o w i e
W y d z i a ł I n ż y n i e r i i M a t e r i a ł o w e j i
C e r a m i k i
M a s z y n o z n a w s t w o C e r a m i c z n e
P r o j e k t n r 2
T e m a t :
O k r e ś l i ć w a r u n k i p r a c y m ł y n a
k u l o w e g o o k r e s o w e g o d z i a ł a n i a .
Dane
Obliczenia
Wyniki
t
m
= 19 h
1. Określić warunki pracy młyna kulowego okresowego działania
dla następujących danych:
1) roczne zapotrzebowanie na produkt- Q
r
= 650 Mg;
2) straty rozlania s
w
= 0,07;
3) współczynnik udziału wody k
w
= 0,35;
4) średnica komory młyna D
Ł
=2,0 m;
5) współczynnik prędkości obrotowej k
n
= 0,65;
6) rodzaj mielonego surowca: iły porcelanowe;
7) czas mielenia T
m
= 19 h;
8) gęstość usypowa surowca- ρ
u
=2,06 g/cm
3
.
2. Charakterystyka surowca.
Iły porcelanowe- są to iły (gliny) biało wypalające się, po wypaleniu w
temperaturze 1300ºC mają stopień białości co najmniej 50%, a po wypaleniu
w temperaturze 1200ºC co najmniej 60%. Podstawowy surowiec w przemyśle
ceramiki szlachetnej, stosowane do produkcji wyrobów o białym czerepie.
Tworzą złoża na obszarze bolesławieckim na Dolnym Śląsku, także występują
w okolicach Nowogrodźca i Węglińca. Są to złoża: Czerwona Woda, Zofia w
Czerwonej Wodzie, Maria I i Maria II w Czernej, Maria III w Ołdrzychowie,
Bolko, Ocice, Anna, Janina, Jaroszowice. Na skalę przemysłową iły biało
wypalające się eksploatowane są w dwóch podziemnych kopalniach: Bolko i
Janina. Dotychczas udokumentowano 6 złóż glin biało wypalających się o
łącznych zasobach 17 mln ton. Gliny biało wypalające się są stosowane do
produkcji wyrobów porcelitowych, fajansowych, sanitarnych, płytek
okładzinowych, oraz porcelany elektrotechnicznej.
3.
Wyznaczenie ilości cykli pracy w ciągu jednego roku.
Czas mielenia t
c
:
t
c
= t
m
+t
z
+t
r
t
z
- czas załadunku
t
r
- czas rozładunku
Przyjęto, że: t
z
=
m
t
4
1
=
19
4
1
⋅
≈ 5 h
t
r
=
m
t
3
1
=
19
3
1
⋅
≈ 6 h
t
c
= 19+5+6=30 h
t
c
= 30 h
Q
r
=650 Mg
n
c/r
= 192 cykli/
rok
s
w
=0,07
m
s
=3,62
cykl
Mg
D
Ł
=2,0 m
ρ
u
=2,06 t/m
3
D
Ł
=2,0 m
φ=0,5
L=2,8
cykl
m
ρ
nm
=1,55 t/m
3
m
s
=3,62
cykl
Mg
ρ
u
=2,06 t/m
3
k
w
=0,35
m
m
=10 Mg
Przyjęto
pracę 24 h/dobę w systemie trójzmianowym przez 5 dni w tygodniu:
•
Ilość godzin roboczych w jednym tygodniu:
24 · 5 = 120 h
•
Ilość cykli w jednym tygodniu:
4
30
120
/
=
=
t
c
n
cykle
Przyjęto 48 tygodni w ciągu roku:
•
Ilość cykli w ciągu jednego roku:
n
c/r
= 4· 48 = 192 cykli mielenia / rok.
4. Wyznaczenie wydajności jednego cyklu.
cykl
Mg
n
Q
Q
r
c
r
c
38
,
3
192
650
/
=
=
=
Q
c rzecz.
= Q
c
+s
w
·Q
c
Q
c rzecz.
=3,38+0,07·3,38=3,62
cykl
Mg
-masa mielonego surowca m
s
5. Wyznaczenie długości młyna.
L=
s
m
u
Ł
s
V
V
D
m
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
ρ
ϕ
π
2
4
Dobrano φ=0,5
.
5
,
2
=
s
m
V
V
L=
cykl
m
8
,
2
5
,
2
06
,
2
5
,
0
2
62
,
3
4
2
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
π
4
,
1
2
8
,
2
=
=
Ł
D
L
-warunek spełniony.
6. Obliczenie masy:
a). mielników:
nm
Ł
m
L
D
m
ρ
ϕ
π
⋅
⋅
⋅
⋅
=
4
2
Przyjęto mielniki Steatyt , o gęstości nasypowej ρ
nm
=1,55 t/m
3
.
8
,
6
55
,
1
5
,
0
8
,
2
4
2
2
=
⋅
⋅
⋅
⋅
= π
m
m
Mg
b). wody:
V
s
=
3
75
,
1
06
,
2
62
,
3
m
m
u
s
=
=
ρ
V
H2O
=k
w
·V
s
=0,35 ·1,75=0,6125 m
3
m
H20
= V
H2O
·ρ
H2O
=0,6125· 1= 0,6125 Mg.
n
c/r
= 192
cykli/rok
Q
c
=3,38
cykl
Mg
Q
c rzecz.
=3,62
cykl
Mg
L=2,8
cykl
m
m
m
=6,8 Mg
m
H20
=0,6125
Mg
m
H20
=0,6125
Mg
m
s
=3,62 Mg
α=180º
φ=0,5
D
Ł
=2,0 m
R= 1 m
g=9,81m/s
2
k
n
= 0,65
m
c
=11 Mg
ω
opt
=2
s
1
Masa całkowita:
m
c
= m
s
+ m
m
+m
H20
= 3,62+6,8+0,6125=11 Mg
7. Obliczenie współrzędnej środka ciężkości x
C
:
x
c-
odległość od środka ciężkości
β – kąt odchylenia środka ciężkości
x
C
=
ϕ
π
α
⋅
⋅
3
2
sin
3
· D
Ł
=
5
,
0
3
2
180
sin
3
⋅
⋅
π
· 2= 0,4246
Dla k
n
= 0,65 i φ=0,5; kąt β= 0,6766 rad= 38º46´.
sin β= 0,6262
8. Obliczenie prędkości kątowej krytycznej i optymalnej:
ω
kr
=
R
g
R- promień komory młyna.
ω
kr
=
s
1
13
,
3
1
81
,
9
=
ω
opt
= k
n
· ω
kr
= 0,65· 3,13= 2,0345
min
1
122
1
=
s
9. Obliczenie mocy N
m
:
G= m
c
· g= 11 · 9,81= 108 [
2
s
m
Mg
]
l= x
C
· sin β= 0,4246 · 0,6262=0,266
m
M
m
= G · l= 108· 0,266=28,728 [
3
2
s
m
Mg
⋅
]
N
m
= M
m
· ω
opt
=28,728· 2=57,4 [
s
m
N
1
⋅
⋅
]
10. Dobór napędu:
m
c
=11Mg
ω
kr
=3,13
s
1
ω
opt
=2
s
1
N
m
=57 kW
ω
opt
=2
s
1
n
s
=1482
obr/min
N
m
= 57 kW
Wybrano napęd czołowy.
Przyjęto:
η
pp
=0,9
η
pz
=0,97
η
sp
=0,99
η
c
=0,9·0,97·0,99=0,86 η
c
- sprawność całkowita układu napędowego.
N
s
=
kW
44
,
67
86
,
0
58
=
Dobrano typ młyna
Sg 250 M - 4B
o mocy 75 kW, firmy Tamel S.A. z
Tarnowa.
N
s
= 75 kW
n
s
=1482 obr/min
η=0,94
k
p
=2,2
Przełożenie:
n
opt
=
min
1
1
,
19
14
,
3
2
30
30
=
⋅
=
⋅
π
ω
opt
i=
opt
s
n
n
=
78
1
,
19
1482
=
11. Dobór reduktora:
Moc reduktora:
N
R
= f· N
m,
gdzie f to współczynnik warunków pracy.
Założono f=1,23.
N
R
=1,23· 57=70 kW\
Dobrano reduktor firmy Befared z Bielska Białej:
N
R
=76 kW
n
wej
=1500 obr/min
i
R
= 64
n
opt
=19,1
1/min
i= 78
N
R
=76 kW
n
1
= 1482 1/min
i
pp
=1,22
i
pp
=1,22
D
1
=0,355 m
i
pp
=
22
,
1
64
78
=
12. Przekładnia pasowa:
Założono V
p
=25 m/s
d
1
=
m
n
V
p
322
,
0
1482
25
60
60
1
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
π
π
Przyjęto wg PN: d
1
= 355 mm
d
2
=d
1
· i
pp
=355 · 1,22= 433 mm
Liczenie długości pasa:
L= 2·a·cosγ+
)
(
180
2
)
(
1
2
2
1
d
d
d
d
−
+
°
⋅
+
+
⋅
γ
π
π
)
(
2
50
2
2
1
2
1
d
d
a
d
d
+
⋅
<
<
+
+
)
433
355
(
2
50
2
433
355
+
⋅
<
<
+
+
a
1576
444
<
<
a
Przyjęto a= 1000 mm
sin γ=
039
,
0
1000
2
355
433
2
1
2
=
⋅
−
=
⋅
−
a
d
d
γ= 2,23º
L= 2·1000·cos(2,23)+
mm
66
,
3238
)
355
433
(
180
23
,
2
2
)
433
355
(
=
−
⋅
°
⋅
+
+
⋅
π
π
Dobrano znormalizowaną długość paska L= 3350 mm
13. Ilość pasów:
D
e
– średnica równoważna przekładni
c
i
– współczynnik zależny od przełożenia przekładni
D
e
= D
1
· c
i
Dla przełożenia przekładni pasowej i
pp
> 1,80 → c
i
= 1,15
D
e
= 0,355 · 1,15= 0,408 m
Moc przenoszona przez pasek typu D.
Dla V
1
= V
p
=25 m/s i D
e
= 408 mm dobrano moc przenoszoną przez pasek:
N
1
= 19,785 kW
i
pp
= 1,22
d
1
=0,355 m
d
2
=433 mm
a= 1000mm
γ= 2,23º
L=3350mm
D
e
=408mm
N
p
.=75 kW
N
1
= 19,785 kW
Obliczenie ilości pasków:
z=
ϕ
c
c
c
N
N
L
T
p
⋅
⋅
1
gdzie:
z – liczba pasków klinowych,
N
1
- moc przenoszona przez jeden pas klinowy
przekładni wzorcowej dobierana z tablic na podstawie średnicy równoważnej D
e
i prędkości obwodowej V
p
,
c
L
- liczba uwzględniająca zmienność obciążeń pasa zależnej od
długości pasa klinowego,
c
φ
- liczba uwzględniająca kat opasania mniejszego koła
rowkowego przekładni,
c
T
– liczba uwzględniająca trwałość pasa klinowego.
Dobrano: c
L
=0,91; c
φ
= 0,99; c
T
= 1,3.
z=
47
,
5
99
,
0
91
,
0
3
,
1
785
,
19
75
=
⋅
⋅
≈6 pasków
z= 6
pasków
14. Ogólny schemat młyna kulowego:
15. Literatura:
1) Zajęcia projektowe z Maszynoznawstwa Ceramicznego.
Prowadzący: dr inż. B. Kurek.
2) Poradnik mechanika.
3) Bolewski A., Budkiewicz M., Wyszomirski P., Surowce ceramiczne, Wydawnictwa
Geologiczne, W-wa 1991.
4)
http://www.kmpkm.ps.pl/pub/Podstawy_Konstrukcji_Maszyn/PKM_cwiczenia_projekt
owe/Przekladnia_pasowa/PRZEKLADNIA_PASOWA2.pdf
5)
www.tamel.pl
6)
http://www.befared.com.pl
A k a d e m i a G ó r n i c z o - H u t n i c z a
i m . S t a n i s ł a w a S t a s z i c a
w K r a k o w i e
W y d z i a ł I n ż y n i e r i i M a t e r i a ł o w e j i
C e r a m i k i
M a s z y n o z n a w s t w o C e r a m i c z n e
P r o j e k t n r 3
T e m a t :
P r o j e k t t e c h n i c z n y m i e s z a d ł a d o
m i e s z a n i a c i e c z y ( z a w i e s i n y ) w r a z z d o b o r e m
n a p ę d u .
Dane
Obliczenia
Wyniki
d
m
= 1250 [mm]
D
w
=1,786 m
H
m
= 1,786 m
D
w
=1,786 m
H
w
= 2,38 m
H
m
= 1,786 m
1
.
Projekt techniczny mieszadła do mieszania cieczy (zawiesiny) wraz z
doborem napędu:
1) rodzaj mieszadła - dwułopatowe proste
2) średnica mieszadła- d
m
= 1250 [mm]
3) rodzaj surowca - kaolin
4) ilość stałego surowca – 36%.
2. Obliczenie średnicy wewnętrznej komory mieszalnika.
7
,
0
=
w
m
D
d
→
7
,
0
m
w
d
D
=
7
,
0
1250
=
w
D
= 1786 mm= 1,786 m
3. Obliczenie wysokości wypełnienia komory H
m
.
H
m
= (0,8 -1,3) ∙D
w
[m]
gdzie: H
m
– wysokość wypełnienia mieszalnika
Przyjmuję: H
m
=1,0∙ D
w
H
m
= 1,0 ∙ 1,786= 1,786 [m]
H
m
= 1,786 [m]
4. Obliczenie wysokości zbiornika mieszalnika H
w
.
38
,
2
75
,
0
786
,
1
75
,
0
=
=
=
m
w
H
H
m
5. Obliczenie objętości komory mieszalnika V
w
.
w
w
w
H
D
V
4
2
⋅
=
π
=
6
38
,
2
4
786
,
1
2
=
⋅
⋅
π
m
3
6. Obliczenie objętości mieszaniny w mieszalniku V
m
.
5
,
4
786
,
1
4
786
,
1
4
2
2
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
π
π
m
w
w
H
D
V
m
3
7. Obliczenie gęstości zastępczej mieszaniny.
2
2
1
1
1
ρ
ρ
ρ
x
x
z
+
=
gdzie:
ρ
z
– gęstość zastępcza [kg/m
3
]
ρ
1
– gęstość kaolinu [kg/m
3
]
ρ
2
– gęstość wody [kg/m
3
]
x
1
– udział kaolinu w mieszaninie [-]
x
2
– udział wody w mieszaninie [-]
D
w
=1,786 m
H
m
= 1,786 m
H
w
= 2,38 m
V
w
= 6 m
3
V
m
= 4,5 m
3
x
1
=0,36 [-]
x
2
=0,64 [-]
ρ
1
=2650 [kg/m
3
]
ρ
2
=1000 [kg/m
3
]
V
m
= 4,5 m
3
ρ
z
= 1289
3
m
kg
x
1
=0,36 [-]
m
m
=5800,5 kg
ρ
1
=2650 [kg/m
3
]
m
k
=2088,18 kg
x
2
=0,64 [-]
m
w
=3712,32 kg
ρ
2
=1000 [kg/m
3
]
μ
w
=0,001 Pa∙s
V
k
= 0,78 m
3
V
m
= 4,5 m
3
]
[
1289
99
,
1288
1000
64
,
0
2650
36
,
0
1
3
m
kg
z
=
=
+
=
ρ
8. Obliczenie masy mieszaniny w mieszalniku m
m
.
z
m
m
V
m
ρ
⋅
=
= 4,5 ∙ 1289=5800,5 kg
9. Obliczenie masy kaolinu m
k
.
18
,
2088
5
,
5800
36
,
0
1
=
⋅
=
⋅
=
m
k
m
x
m
kg
10. Obliczenie objętości kaolinu V
k
.
78
,
0
2650
18
,
2088
1
=
=
=
ρ
k
k
m
V
m
3
11. Obliczenie masy wody m
w
.
32
,
3712
5
,
5800
64
,
0
2
=
⋅
=
⋅
=
m
w
m
x
m
kg
12. Obliczenie objętości wody V
wod
.
V
wod
=
=
2
ρ
w
m
71
,
3
1000
32
,
3712
=
m
3
13. Obliczenie lepkości zastępczej mieszaniny μ
z
.
)
5
,
2
1
(
m
k
w
z
V
V
⋅
+
⋅
=
µ
µ
gdzie: μ
w
– lepkość wody[Pa*s]
V
k
– objętość kaolinu [m
3
]
V
m
– objętość mieszaniny [m
3
]
00143
,
0
)
5
,
4
78
,
0
5
,
2
1
(
001
,
0
=
⋅
+
⋅
=
z
µ
Pa∙s
14. Obliczenie prędkości obrotowej mieszadła.
m
d
n
⋅
Π
= ω
gdzie: ω – optymalna prędkość obwodowa mieszadła [m/s];
d
m
– średnica mieszadła [m].
Optymalna prędkość obwodowa mieszadła zależy od konstrukcji mieszadła i
lepkości mieszanej substancji. Wielkość prędkości obwodowej
rozpatrywanego mieszadła wg danych projektowych mieści się w zakresie
ρ
z
= 1289
3
m
kg
m
m
=5800,5 kg
m
k
=2088,18 kg
V
k
=0,78 m
3
m
w
=3712,32 kg
V
wod
=3,71 m
3
μ
z
=0,00143 Pa∙s
ω=3 [m/s]
d
m
=1,25 [m]
ρ
z
= 1289
3
m
kg
n= 0,76 [1/s]
d
m
= 1,25 m
μ
z
=0,00143 Pa∙s
H
m
= 1,786 m
D
w
=1,786 m
2,5 – 4,0 [m/s], przyjęto wartość: ω = 3 [m/s].
s
n
1
76
,
0
25
,
1
3
=
⋅
Π
=
15. Obliczenie liczby Reynoldsa.
84
,
1070410
00143
,
0
25
,
1
76
,
0
1289
Re
2
2
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
z
m
z
d
n
µ
ρ
[-]
Re >10000 – przepływ turbulentny (burzliwy).
16. Obliczenie mocy mieszadła N
m
.
Liczbę mocy wyznaczono z wykresu zależności M
i
= f(Re) zamieszczonego
w [1], rys. XIII, 22; str. 131; krzywa nr 29. Dobrano M
i
~ 0,12 [-]
]
[
5
3
W
d
n
M
N
m
z
i
m
⋅
⋅
⋅
=
ρ
]
[
207
25
,
1
76
,
0
1289
12
,
0
5
3
W
N
m
=
⋅
⋅
⋅
=
=0,2 [kW]
17. Obliczenie mocy na wale mieszadła N
w
.
]
[
3
2
1
W
N
k
k
k
N
m
w
⋅
⋅
⋅
=
gdzie:
N
m
– moc mieszania [W];
k
1
– współczynnik uwzględniający stopień napełnienia mieszalnika;
k
2
– współczynnik uwzględniający wzrost mocy przy rozruchu mieszadła i
wzrost mocy przy ewentualnym wzroście oporów mieszania w procesie
mieszania;
k
3
– współczynnik uwzględniający wzrost oporów wskutek zabudowania w
mieszalniku elementów wspomagających np. przegród.
Wyznaczono współczynniki k
1
, k
2
, k
3
:
1
786
,
1
786
,
1
1
=
=
=
w
m
D
H
k
Dla mieszadeł wielołopatkowych k
2
=2,5.
Dla mieszadeł bez dodatkowych elementów k
3
= 1.
Uwzględniając wartości przyjętych współczynników, moc na wale mieszadła
jest równa:
]
[
52
,
0
]
[
5
,
517
207
1
5
,
2
1
kW
W
N
w
=
=
⋅
⋅
⋅
=
18. Obliczenie sprawności zespołu przekładni.
η
z
= η
r
∙ η
sp
η
z
– sprawność zastępcza; η
r
– sprawność reduktora;
η
sp
– sprawność sprzęgła
n= 0,76 [1/s]
Re=1070410,84
N
m
=0,2 kW
N
w
=0,52 kW
η
r
=(0,97)
n
[-]
η
sp
=0,98 [-]
N
w
=0,52 kW
η
z
=0,95 [-]
n=0,76
[obr/s]=45,6
[obr/min]
f=1,2 [-]
N
wej
=0,55 [kW]
N
w
=0,52
n=45,6
[obr/min]
η
z
= 0,97*0,98=0,95 [-]
19. Obliczenie zapotrzebowania mocy silnika N
s
.
]
[W
N
N
z
w
s
η
=
gdzie: N
w
– moc na wale mieszadła [W];
η
z
- zastępcza sprawność układu [-].
]
[
55
,
0
95
,
0
52
,
0
kW
N
s
=
=
Dobrano silnik typu
Sg71-2B firmy TAMEL o mocy 0,55 kW.
Dobór motoreduktora
Korzystając z informacji, że prędkość obrotowa mieszadła wynosi ~ 0,76
[obr/s]= 45,6[obr/min], szukano reduktora o prędkości obrotowej (na
wejściu) znajdującej się w pobliżu tej właśnie wartości. Jak również brano
pod uwagę wyliczoną moc mojego reduktora.
.
wej
R
N
f
N
⋅
=
gdzie: N
r
- moc reduktora; N
wej
- moc wejścia (ponieważ nie ma przekładni
pasowej, jest ona równa mocy silnika z danych technicznych); f -
współczynnik warunków pracy silnika
N
R
=1,2∙0,55=0,66[kW]
Dobrano motoreduktor firmy Redor, typu S230/950/1,1 (do pracy pionowej),
o mocy 0,9 [kW].
20. Obliczenie momentu skręcającego wału.
]
[
9550
m
N
n
N
M
w
s
⋅
⋅
=
M
s
– moment obrotowy na wale mieszadła [Nm]
N
w
– moc na wale mieszadła [kW]
n - prędkość obrotowa mieszadła [obr/min]
]
[
9
,
108
6
,
45
52
,
0
9550
m
N
M
s
⋅
=
⋅
=
21. Wyznaczenie dopuszczalnego naprężenia na skręcanie k
s.
]
[
6
,
0
MPa
k
k
r
s
⋅
=
k
r
– naprężenia dopuszczalne na rozciąganie;
k
s
– naprężenia dopuszczalne na skręcanie
η
z
=0,95 [-]
N
s
=0,55 kW
N
R
=0,66[kW]
M
s
=109 [N∙m]
R
e
=360 [MPa]
M
skr
=109
[N∙m]=109000
[N∙mm]
k
s
=124,14
[MPa]
k
r
= R
e
/x
w
R
e
– granica plastyczności; x
w
– współczynnik bezpieczeństwa
Współczynnik bezpieczeństwa można wyznaczyć w sposób
uproszczony ze wzoru:
x
w
= x
1
⋅
x
2
⋅
x
3
⋅
x
4
Założono, że wał jest wykonany ze stali St 7 (stal konstrukcyjna węglowa
zwykłej jakości).
x
1
, x
2
, x
3,
x
4
– cząstkowe współczynniki
bezpieczeństwa:
x
1
-współczynnik pewności założeń (x
1
= 1,2);
x
2
-współczynnik ważności przedmiotu (x
2
= 1,2);
x
3
-współczynnik jednorodności materiału (x
3
= 1,1);
x
4
-współczynnik zachowania wymiarów (x
4
= 1,1).
x
w
= 1,2*1,2*1,1*1,1=1,74
]
[
14
,
124
9
,
206
6
,
0
6
,
0
]
[
9
,
206
74
,
1
360
MPa
k
k
k
k
MPa
k
k
x
R
k
s
s
r
s
r
r
w
e
r
=
⋅
=
⋅
=
=
=
=
22. Wyznaczenie średnicy wału (dobór wału ze względu na skręcanie).
Z warunku na skręcanie obliczam średnicę wału:
3
16
s
skr
k
M
d
⋅
⋅
≥
π
]
[
88
,
66
14
,
124
14
,
3
109000
16
3
mm
d
=
⋅
⋅
≥
Dobrano średnicę wału- 70 mm.
23. Sprawdzenie wału z warunku na dopuszczalny kąt skręcenia
dop
ϕ
ϕ
≤
dop
o
s
I
G
l
M
ϕ
ϕ
≤
⋅
⋅
=
gdzie:
M
s
- moment skręcający
x
w
=1,74 [-]
d=70 mm
M
s
=109 [N∙m]
l=1,786 m
G=81000
⋅
10
6
[Pa]
d=70 mm= 0,07
m
l – długość wałka (zakładam, że jest równa wysokości mieszalnika
H
m
)
G- moduł sprężystości postaciowej (81000
⋅
10
6
[Pa] dla stali St7);
I
0
- biegunowy moment bezwładności przekroju.
]
/
[
00436
,
0
180
4
m
rad
dop
=
⋅
Π
=
ϕ
Kąt skręcania:
4
32
d
G
l
M
s
⋅
⋅
⋅
⋅
=
π
ϕ
4
6
07
,
0
10
81000
786
,
1
109
32
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
π
ϕ
= 0,00102[rad/m]
d – dobrana średnica wału [m]
0,00102<0,00436 - warunek
ϕ
dop
ϕ
≤
jest spełniony.
24. Dobór dławnicy:
Ze względu na średnicę wału d=70[mm] dobrano dławnicę typu C –
są to dławnice odlewane, żeliwne, nie chłodzone, o średnicy
nominalnej d
nom
=70 [mm] (wg normy BN–68/2214–10).
25. Dobór sprzęgła
Ze względu na średnicę wału d=70 [mm] dobrano sprzęgło
niepodatne skrętnie, sztywne, kołnierzowe, z obsadzeniem z
ochronnymi obrzeżami (wg PN–66/M-85251).
φ
dop
=0,00436
[rad/m]
Literatura:
1. J. Pikoń, Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej, Warszawa 1978.
2. M. E. Niezgodziński, T. Niezgodziński, Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe,
Warszawa 1996.
3. F. Stręk, Mieszanie i mieszalniki, Warszawa 1981.
4. Maszynoznawstwo ceramiczne - materiały z wykładów oraz zajęć projektowych, dr inż.
Bronisław Kurek.
5. Strony internetowe:
http://www.redor.com.pl/
http://www.tamel.pl/katalogi/seriasg/trojfazowe_silniki_indukcyjne.pdf
http://www.lb-minerals.cz/pl/produkty/2-kaoliny/11-kaoliny-jako-wypelniacze
Schemat mechaniczny mieszalnika wraz z napędem
Oznaczenia:
1- silnik
2- reduktor
3- sprzęgło
4- wał mieszadła
5- mieszadło łopatkowe
6- zbiornik mieszadła
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
notatek pl projekt drogi przykl Nieznany
notatek pl projekt przychodnia system ocen
notatek pl zarzadzanie projektami pojecia
notatek pl w, technologia betonu, beton projekt
notatek pl klimek Ochab, mikrobiologia przemys owa,Bakterie kwasu octowego
notatek pl klimek Ochab, mikrobiologia przemys owa,przemys owe wykorzystanie ple ni
notatek pl zarzadzanie projektami wyklady prof adam stabryla(1)
notatek pl ekologia wyklady zielen miejska
notatek pl karotenoidy
notatek pl g owacki,bazy danych Nieznany
opracowane Notatek pl id 321371 Nieznany
notatek pl W,ANATOMIA,SCHEMAT B Nieznany
operator urzadzen przemyslu ceramicznego 813[01] z2 07 u
test3-Notatek.pl, Studia, Rynki Finansowe
więcej podobnych podstron