Расчет шнекового дозатора для подачи песка в барабанную сушилку

Технологическая схема.cdw

ВлГУ КП.240502.19.ТЗ
Установка сушильная.
Технологическая схема.
ВлГУ.КП.240502.19.ТЗ
Бункер влажного материала
Бункер высушеного материала
Ленточный транспортёр
Условное обозначение

Спецификация2.cdw

Электродвигатель ГОСТ 17494-87
Редуктор ГОСТ 13861-89
Манжета 1.1-12х20-1 ГОСТ 8752-79
Подшипник 10000901 ГОСТ 8338-75
Крышка подшипника 1-36-31 ГОСТ 13975-68
Шпонка 3-3-12ГОСТ 23360-78
Гайка 3М6-6Н ГОСТ 5915-70
Шайба 6 ГОСТ 9649-78
Уплотнительное кольцо

Спецификация.cdw

Чертеж общего вида (шнек).cdw

Число оборотов вала обмин
Производительность кгч
Скорость транспортирования мс
Транспортируемый материал: сырой песок.
Рекомендуемое передаточное число редуктора Uред=25

Эпюры.cdw

КП_Шнек.doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Владимирский Государственный университет
Кафедра химической технологии стекла и керамики
по дисциплине “Процессы и аппараты химической технологии”
на тему “Расчет шнекового дозатора для подачи
песка в барабанную сушилку”
студент гр. ХП – 104
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА7
2 Подробные свойства транспортируемого материала.9
3 Выбор и расчет основных характеристик шнекового дозатора.9
3.1 Определение скорости транспортирования материла.11
4 Определение мощности.11
5 Анализ характеристик.12
7 Выбор подшипников.18
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК20
В данном курсовом проекте выполнен расчёт основных параметров шнекового дозатора а именно: выбран оптимальный диаметр шаг винта и число оборотов для заданной производительности. Также выполнен подбор подшипников муфт редуктора и электродвигателя.
Шнек или винт – это элемент машины с помощью которого могут транспортироваться жидкие высоковязкие и твердые вещества.
При транспортировке подаваемый материал может подвергаться дополнительным воздействиям зависящим от конструктивного исполнения шнеков корпусов и типа привода машин.
В последние 100 лет разработаны шнековые машины различных типов (в том числе со специальными конструктивными отличиями) Для проведения процессов совмещения материалов разделения сред и взаимодействия веществ.
Применение шнековых машин переросло первоначальное и широко известное их использование для подачи сыпучих материалов экструзии пластических масс и каучуков и охватывает в настоящее время почти все технологические процессы с участием сыпучих веществ пластических и упруговязких сред. Особое значение при этом имеют технологические процессы смешения гомогенизации отжима фильтрования сушки выпаривания а также химические реакционные процессы в вязко пластичных фазах.
При современном уровне развития техники основные области применения шнековых машин могут быть объединены в шесть технологических групп [1]:
) транспортировка (подача) и дозирование;
) процессы совмещения веществ (материалов);
) процессы разделения веществ (материалов);
) процессы взаимодействия (химического превращения) веществ;
) теплообменные процессы.
Важной характеристикой винта является его шаг – расстояние между вершинами витков в горизонтальной проекции.
Шнековый дозатор обладает рядом преимуществ перед другими транспортерами. Это высокое разнообразие транспортируемых материалов высокая стабильность производительности в долгий период работы простота обслуживания и ремонта малогабаритность высокий КПД и в тоже время низкие энергозатраты.
Технологическая схема.
Рис.1 Технологическая схема барабанной сушилки.
Бункер влажного материала
Бункер высушенного материала
Ленточный транспортер
Условное обозначение
Наименование среды в трубопроводе
На рис.1 представлена технологическая схема транспортировки материала с помощью шнекового дозатора. Транспортируемый материал подается в бункер (Б1) соединенный фланцем с корпусом шнека (ШД). Шнек приводится в движение электродвигателем (М) соединенным через редуктор (Р). Что бы снизить на двигатель подшипники и редуктор двигатель редуктор и вал шнека соединены через втулочно-фланцевые муфты (МУ). Транспортируемый материал вращением червяка захватывается из бункера и подается через корпус к выходному отверстию которое связано с сушильным барабаном (БС). Параллельно материалу в сушилку подается сушильный агент образующийся от сгорания топлива в топке (Т) и смешения топочных газов с воздухом в смесительной камере (СК). Воздух в топку и смесительную камеру подается вентиляторами В1 и В2. Высушенный материал с противоположного конца сушильного барабана поступает в бункер (Б2) а из него на транспортирующее устройство (ЛТ). Отработанный сушильный агент перед выбросом в атмосферу очищается от пыли в циклоне (Ц). При необходимости производится дополнительное мокрое пылеулавливание. Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу (ЗП).
а) Транспортируемый материал сырой песок.
б) Производительность шнекового дозатора Q = 10 кгч
в) Длинна трассы транспортирования L = 5D
г) Высота транспортирования H = 0м угол наклона φ=0.
д) Место установки – помещение.
2 Подробные свойства транспортируемого материала.
Табличные величины [2]:
Насыпная плотность ρ=1400-1600 кгм3
Принимаем ρ=1400 кгм3 ρ=1400 тм3
Объемная массаρ = 144 тм3
3 Выбор и расчет основных характеристик шнекового дозатора.
Формула производительности шнековых конвейеров [3]:
где: Q – производительность тч; D – диаметр винта м; S – шаг винта – коэффициент наполнения желоба; ρ – насыпная плотность материала тм3; n – число оборотов винта обмин; с – коэффициент учитывающий влияние угла наклона оси шнека к горизонту на его производительность.
Диаметр в шнековом дозаторе является главным параметром влияющим на производительность. Нормальные размеры диаметров винтов [1] :
D= 60;100;120;150; 200; 250; 300; 400; 500; 600 мм.
В случае низкой производительности транспортера допускается выбирать диаметр меньшего размера.
Принимаем диаметр D = 40 мм; D=004 м.
Определение шага винта.[3]
При угле наклона оси шнека к горизонту больше 8º шаг винта принимают S=08·D а при нормальных условиях работы рекомендуется S = D.
Принимаем S = 004 м.
Определение коэффициента наполнения желоба.
Коэффициент наполнения желоба рассматривается в виде отношения средней площади насыпки материала в желобе к площади нормальной проекции винта. Допускаемый коэффициент наполнения желоба принимается по таблице 1 [3]:
Коэффициент наполнения желоба
Наименование материала
Продукты помола (угольная мыль мука известь графит)
То же абразивные (сухая зола цемент гипсмел)
Землистые или зернистые (зерно древесные опилки)
То же абразивные (песок формавочная земля гранулированные шлаки)
Мелкокосковые неабразивные и полуабразивные (орешковый уголь известковая порода
То же абразивные (сухая глина сера руда)
Липкие (влажный сахар)
Тестообразные (цементный раствор мучное тесто)
Слеживающиеся и спекающиеся (сырая глина битуминозные материалы)
Хлопьеобразные и волокнистые (торфяные очесы химикалии)
Транспортируемый материал сырой песок относится к зернистым абразивным. Принимаем коэффициент наполнения желоба = 03
Коэффициент учитывающий влияние угла наклона оси шнека к горизонту.
Коэффициент учитывающий влияние угла наклона оси шнека к горизонту определяется из таблицы 2 [3]:
Коэффициент угла наклона оси шнека к горизонту
Работа установки предполагается без наклона на горизонтальной поверхности. Принимаем коэффициент с = 10.
Определение числа оборотов винта.
Определим число оборотов вала из формулы производительности подставив в нее определенные ранее параметры:
3.1 Определение скорости транспортирования материла.
4 Определение мощности.
Определим мощность дозатора по формуле [3]:
где: Ls – горизонтальная проекция пути перемещения груза м; H – высота подъема груза м; W – опытный коэффициент сопротивления при движении груза по желобу.
Коэффициент сопротивления при движении груза по желобу определяется по таблице 3 [3]:
Коэффициент сопротивления при движении груза по желобу
Сухой неабразивный (зерновые продукты мука древесные опилки угольная пыль)
Влажный неабразивный (сахар-рафинад сырой солод хлопковые семена)
Полуабразивный (сода кусковой уголь поваренная соль)
Абразивный (гравий песок цемент)
Сильно абразивный и липкий (зола формовочная земля известь сахарный песок сырой сера)
Дозатор транспортирует абразивный материал – песок. Принимаем коэффициент сопротивления при движении груза по желобу W=32
Мощность будет равна:
5 Анализ характеристик: производительность скорость транспортирования мощность при разных числах оборота винта:
Характеристики дозатора при разных числах оборотов винта
Число оборотов обмин
Производительность кгч
Проанализируем графически полученную зависимость.
Представим на рисунке 1 зависимость мощности от производительности а на рисунке 2 зависимость числа оборотов от производительности.
Рис.1 Зависимость мощности от производительности
Рис.2 Зависимость числа оборотов от производительности
Графическая зависимость линейна без скачков и разрывов. Видно при увеличении числа оборотов увеличивается производительность и потребляемая мощность.
Расчет вала произведем при максимальной мощности.
Диаметр вала определяется по формуле [6]:
где: Np мощность на валу с учетом КПД подшипников двигателя и редуктора.
общ=дв.·ред.· подшип.=095·065·095=05866
Np=N общ =00001321805866=0000225336 кВт
То минимальный диаметр вала будет:
Стоить отметить что в моей конструкции будет использован съемный шнек – труба с наваренным червяком надеваемая на цельнометаллический вал.
По этому выбираем вал диаметром 12 мм.
Проверка на прочность.
Определим крутящий момент на валу.
Рассчитаем массу вала при 12 мм:
где Lр длина ротора (вала) м; ρст – плотность стали кгм3
Рассчитаем массу витков червяка:
Мр=Мв+Мвит=01786+03611=053977 кг; Для дальнейшего расчета нужно значение в Ньютонах.
Мр = 053977 · 981 = 52951 H;
Определим погонный вес ротора:
Для определения опасного сечения постоим эпюры сил и моментов действующих на вал:
Рис.3 Эпюр действующих на вал сил и моментов
Из эпюр видно что максимальный изгибающий момент возникает в середине вала и он равен:
А максимальный крутящий момент возникает на конце вала. Вал на прочность рассчитываем по формуле [6]:
Где: Ми – максимальный изгибающий момент [H·м] Мкр – максимальный крутящий момент [H·м] W – момент сопротивления в опасном сечении [м3]
Момент сопротивления в опасном сечении равен:
Определим предельный момент на валу:
Для проверки на прочность вала выберем самый доступный материал Сталь 40Х для которой [из] = 103 · 107 Hм2 [4];
Диаметр вала выбран верно т.к. из >р.
7 Выбор подшипников.
Выбираем в качестве опор шарикоподшипники качения радиальные однорядные средней серии по ГОСТ 8338 – 75:
Характеристика шарикоподшипников:
d= 12мм D=24мм b=6мм;
Рис. 4 Эскиз шарикоподшипника
Для снижения нагрузок на подшипники редуктор и электродвигатель выбираем муфту по ГОСТ 24246 – 80 исполнение с призматическими шпонками.
В ходе расчета производительности выяснилось что при заданной производительности 10 кгч число оборотов червяка будет 79 обмин.
Поэтому рекомендуется использовать редуктор с передаточным числом Uред=25.
В качестве движущей силы рекомендуется использовать электродвигатель постоянного тока с низким числом оборотов.
В ходе выполненных расчетов были определены основные размеры и характеристики шнекового дозатора. Был проведен анализ производительности и мощности зависимости от числа оборотов. Выбран и проверен запас прочности вала шнека. Также были приведен выбор подшипников муфт редуктора а также рекомендации по выбору электродвигателя.
В результате получили шнековый дозатор с диаметром червяка 4см шагом винта 4см выдающий заданную производительность 10 кгч при 79 оборотах в минуту. Скорость транспортирования равна 52·10-3 мс. Затраты мощности составляют 2253·10-4 кВт. Выбран вал червяка равный 12мм с большим запасом прочности. Оптимальное передаточное число редуктора – 25. Рекомендуется выбрать электродвигатель постоянного тока для упрощенного и удобного изменения числа оборотов вала дозатора а следовательно и изменения производительности.
Установка рассчитана на проведение исследовательских работ для курса ПАХТ.БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Герман Х. Шнековые машины в технологии. – Л.: Химия 1975. – 232с.
Павлов К.Ф. Романков П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия 1987. – 576с.
Григорьев А.М. Винтовые конвейеры – М.: Машиностроение 1972. – 184с.
Анурьев В.И. Справочник - Машиностроителя в 3-х томах – 7-е издание. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1982.
Зенков Р.Л. Машины непрерывного транспорта – М.: Машиностроение 1987. – 432с.
Серенсен С.В. Громан М.Б. и др. Валы и оси. Конструирование и расчет – М.: Машиностроение 1970.

Лист задания.doc

Федеральное агентство по образованию
ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Студенту III курса группы ХП – 104
Окулову Кириллу Валерьевичу
Тема проекта Расчет шнекового дозатора для подачи песка в барабанную сушилку
Дата выдачи задания: « 10 » февраля 2007 г.
Срок сдачи законченного проекта: «20» мая 2007 г.
Производительность дозатора = 100 кгчас
Транспортируемый материал сырой песок
Длинна трассы транспортирования 02 м
1Разработать следующие вопросы
2.Конструктивно разработать (вычертить)
Общий вид шнекового дозатора 1 лист
Технологическую схему установки 1 лист
Рекомендуемая литература
Герман Х. Шнековые машины в технологии. – Л.: Химия 1975. – 232с.
Павлов П.Ф. Романков П.Г. Носков А.А. "Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии" Л.: Химия 1987. –556с
Кудрявцева З.А. Яскевич А.М. "Содержание и оформление курсовых и дипломных проектов и работ
Григорьев А.М. Винтовые конвейеры – М.: Машиностроение 1972. – 184с..
Зенков Р.Л. Машины непрерывного транспорта – М.: Машиностроение 1987. – 432с.