Технологический расчет сепаратора воздушного

Эффективность сепарирования Е (%) в производственной практике оценивают отношением массы примесей, выделяемых воздушным потоком из зерновой смеси, к массе аэроделимых примесей, находившихся в исходной смеси. При этом, на основе баланса фракций и количественно- качественного анализа навеса очищенного продукта и отходов, используют формулу: При расчете используем литературный источник 2.

, (4.4)

где А - масса отходов, кг; а - содержание полноценного продукта (зерна) в отходах, % от их массы; В - масса отделяемых воздухом примесей в исходной (зерновой) смеси, кг.

Воздушный режим в воздушных сепараторах устанавливают такой, чтобы содержание полноценного зерна в отходах а не превышало 2 %.

Содержание нормального зерна в отходах характеризует чёткость сепарирования, т.е. качественную сторону процесса.

Степень неравномерности воздушного потока оценивается по коэффициенту вариации Ф:

,% (4.5)

где v - средняя скорость воздушного потока в пневмоканале, м/с; - среднее квадратичное отклонение скоростей в отдельных точках сечения пневмоканала от средней скорости воздушного потока.

Определяющее влияние на эффективность пневмосепарирования в установках с вертикальным каналом оказывает удельная нагрузка на канал q [кг/(ч·см)], скорость воздушного потока (м/с) и ширина канала В (мм). При реальных режимах сепарирования эти факторы связаны с эффективностью следующим соотношением:

= 0,5018 - 0,0031 q + 0,0613 v + 0,0008В, (4.6)

Здесь численно выражает эффектиность пневмосепарирования не в процентах, а в долях единицы, его часто называют коэффициентом извлечения примесей. Для эффективного ведения процесса удельная нагрузка не должна превышать 200-220 кг/(ч·см).

Пневмосепарирующий канал характеризуется шириной В, высотой Н от места поступления зерна в канал до поворота в осадочное устройство, высотой Н₂ от места поступления воздуха в канал до места поступления в него зерна.

С увеличением ширины канала эффективность очистки возрастает, достигая некоторой максимальной величины. Оптимальную ширину определяют в зависимости от удельной зерновой нагрузки на канал.

Длина сепарирующего канала тесно связана с производительностью аспиратора и оптимальной удельной зерновой нагрузке:

L=Q/q (4.7)

Тогда Q=L·q,

где Q- производительность;

q- удельная зерновая нагрузка.

Для разных машин в зависимости от назначения, вида обрабатываемой культуры и конструкции канала она колеблется в широких пределах. Однако для эффективного ведения процесса удельная нагрузка не должна превышать 200-220 кг/(ч-см) даже при максимальной ширине канала (до 200 мм). Удельная зерновая нагрузка в современных воздушных сепараторах составляет 100-130 кг/(ч*см) при очистке зерна.

В нашем случае q =111кг/(ч·см).

Длина сепарирующего канала L=0,6 м.

Тогда Q=111·60=6660 кг/ч. (4.8)

Эффективность очистки зерна воздушным потоком зависит от начальной скорости С ввода зерновой смеси в пневмосепарирующий канал и средней скорости воздушного потока. Оптимальная начальная скорость С₀ для зерна пшеницы находится в области 0,3-0,8 м/с. С повышением средней скорости воздушного потока эффективность очистки увеличивается до известного предела, после чего зерно переходит в «кипящее» состояние, при котором резко возрастает унос нормального зерна в отходы. Ориентировочные значения средней скорости воздушного потока , м/с, в вертикальном пневмосепарирующем канале при очистке зерна пшеницы (для q= 90-115 кг/(ч-см)) составляют 6-8 м/с. Меньшие значения средней скорости относятся к большим удельным зерновым нагрузкам. Это связано, как показали исследования, с различной плотностью продуваемого воздухом слоя разделяемой смеси.

4.3 Кинематический расчёт привода сепаратора воздушного

Привод сепаратора состоит из электродвигателя и клиноременных передач. На рисунке 4.1 представлена кинематическая схема пневмосевпаратора.

Рисунок 4.1 – Кинематическая схемав в оздушного сепаратора АСХ-5

В таблице 4.1 приведены данные для кинематического расчёта привода.

Таблица 4.1 – Данные для кинематического расчёта

Показатели	Величина показателей
Тип Мощность электродвигателя, кВт Частота вращения вала эл/дв (синхронная), об/мин	АИР80S4УЗ 1,1
Привод вентилятора
Диам. ведущего шкива, мм
Диам. ведомого шкива, мм
Привод шнека
Диам. ведущего шкива, мм
Диам. ведущего шкива №3, мм
Диам. ведомого шкива, мм
Диам. ведомого шкива №64, мм

4.3.1 Кинематический расчёт привода вентилятора

Асинхронная частота вращения вала электродвигателя:

n = (1-S)·n, об/мин (4.9)

где n - синхронная частота вращения вала эл/дв, (об/мин);

S - скольжение, при номинальной нагрузке S = 0,04…0,07.

Тогда

n = (1-0,065)·980 = 916 об/мин.

ω = n π/30 = 916·3,14/30 = 95,87 рад/с. (4.10)

Так как диаметры ведущего и ведомого шкивов соответственно равны 100 и 120 мм, то можем рассчитать передаточное отношение клиноременной передачи:

(4.11)

Определим частоту вращения рабочего органа (вентилятора):

(4.12)

где – угловая скорость вращения (рад/с) и рассчитывается по формуле:

рад/с. (4.13)

Тогда об/мин.

Принимаем об/мин.

Определим КПД привода от двигателя к вентилятору:

; (4.14)

=0,96;

- КПД ременной передачи,

- КПД подшипников качения (одной пары),

= ;

Тогда ;

Крутящий момент на валу электродвигателя:

Нм. (4.15)

Мощность на валу вентилятора:

кВт. (4.16)

Крутящий момент на рабочем органе:

Н м. (4.17)

где -угловая скорость вала вентилятора.

4.3.1 Кинематический расчёт привода шнека

Определим частоту вращения шнека:

Диаметры ведущего и ведомого шкивов первой ременной передачи соответственно равны 100 и 250 мм, то можем рассчитать передаточное отношение клиноременной передачи:

(4.18)

Т.к. диаметры шкивов второй ременной передачи равны диаметрам шкивов первой, то u₂=u₁.

Общее передаточное отношение для привода шнека:

u_общ=u₁ u₂=2,5·2,5=6,25

Тогда частота вращения шнека:

Угловая скорость вращения (рад/с) шнека:

рад/с. (4.19)

Крутящий момент на рабочем органе (шнеке):

Н м. (4.20)

где -угловая скорость вала шнека.

4.4 Конструктивный, прочностной расчеты

4.4.1 Расчет клиноременной передачи

Исходные данные для расчета клиноременной передачи от электродвигателя к вентилятору:

Крутящий момент на ведущем валу: Н м.

Угловая скорость ведущего вала: рад/с.

Угловая скорость ведомого вала: рад/с.

В зависимости от передаваемого крутящего момента на ведущем валу выбираем тип ремня и минимальный допустимый диаметр . Расчет передачи производим для двух секций.

Принимаем два сечения ремня - О и А. Минимальный допустимый диаметр ведущего шкива .

мм.; мм.

Скорость ремня:

; (4.21)

м/с;

м/с;

Диаметр ведомого шкива :

; (4.22)

мм;

мм;

Принимаем:

мм; мм;

Уточняем угловую скорость ведомого вала:

; (4.23)

где: - коэффициент упругого скольжения ремня:

рад/с;

рад/с;

Фактическое передаточное отношение:

; (4.24)

;

;

Ориентировочное значение межосевого расстояния:

; (4.25)

мм;

мм;

Расчетная длинна ремня:

; (4.26)

мм;

мм;

Принимаем стандартные длины ремня по ГОСТ 1284-68:

мм; мм;

По принятой стандартной длине определяем соответствующее межосевое расстояние:

; (4.27)

мм;

мм.

Угол обхвата ремнем малого шкива:

; (4.28)

;

;

Допускаемое полезное напряжение

; (4.29)

где: - исходное удельное окружное усилие.

При н/мм

; ; - справочные коэффициенты;

; (4.30)

;

; (4.31)

;

;

.

Окружное усилие:

; (4.32)

Н;

Н.

Требуемое число ремней:

; (4.33)

где: А – площадь поперечного сечения ремня;

мм ; мм ;

, принимаем ;

, принимаем ;

Принимаем ремень сечением (2 шт.). Кроме того, окружное усилие со стороны ремня сечением меньше, чем со стороны ремней сечением ;

Усилие действующие на вал:

H; (4.34)