Техническая характеристика перемешивающей установки УПН-1

Полезная вместимость бункера, м………………………………………… 125

Диаметр бункера, м…………………………………………………………. 10

Полезная высота бункера, м……………………………………………....… 1,7

Частота вращения, :

поворотного моста………………………………………………….…….. 1,75

коромысла…………………………………………………………………. 0,04

перемешивающих шнеков………………………………………………… 3,6

Установочная мощность двигателей, кВт…………………………............. 91,2

Производительность, т/ч……………………………………………………. 8-15

Масса оборудования установки, кг………………………….………………17 000

Используя формулы (2.39) и (2.40), получаем

. (2.41)

Отсюда

. (2.42)

Подставляя полученное выражение для в формулу (2.38), имеем

или . (2.43)

Выражение (2.43) представляет зависимость между n _ш и n _кор при условии отсутствия лобового сопротивления шнеку при его вращении относительно оси коромысла.

Для тщательного перемешивания всего объема торфа в бункере за один поворот коромысла поворотная платформа должна повернуться на угол , соответствующий (на коромысле установлено два шнека).

Время (с) одного оборота коромысла

. (2.44)

Окружная скорость (м/с) оси коромысла (точка В) относительно
оси вращения поворотной платформы (точка С)

. (2.45)
Аналогично формуле (2.40) имеет

, (2.46)

где - частота вращения поворотной платформы, . С учетом формул (2.45) и (2.46)

. (2.47)

Используя формулы (2.44) и (2.47), можно записать

, (2.48)

т.е. получена зависимость между частотами вращения коромысла n _кор и поворотной платформы n _пп.

Вместе с тем, за один оборот поворотной платформы шнеки должны перемешать весь объем бункера диаметром .

При объемной производительности (м³/с) шнека

за время одного оборота поворотной платформы

(2.50)

будет перемешан весь объем (м³) бункера

, (2.51)

где – высота слоя материала в бункере, м.

Итак, или с учетом формул (2.49) - (2.51) при имеем

После упрощения

Таким образом, зная размеры бункера, коромысла и шнека, имеем три уравнения (2.43), (2.48) и (2.52) с тремя неизвестными n _ш , n _кор и n _пп.

Решая совместно эти уравнения, определяются значения частот вращения шнека n _ш, коромысла n _кор и поворотной платформы n _пп.

Величина n _шпроверяется по условию (2.13). В случае, если n _ш> n _max, то частоту вращения шнека уменьшают: n _ш= n _max, а величину производительности шнека оставляют прежней за счет увеличения его размеров и .

Мощность Р_ш (кВт) привода перемешивающих шнеков определяется из расчета подъема материала на высоту Н.

Р_ш.п.=(Р'_ш.п.+ Р''_ш.п.+ Р'''_ш.п.+ Р^IV_ш.п.)/η_пр.

Составляющая мощности Р'_ш.п. на преодоление сил трения - по ана­логии с формулой (2.17)

где – скорость материала, м/с; S = 0,3 м – шаг шнека; v _o=2π n _ш D _ср/2=3,14·3,58·0,3,37 – окружная скорость шнека, м/с.

Силы трения между торфом и с одной стороны кожухом, а с другой — впереди лежащим материалом, практически одинаковы (f _вн = 0,65; f _ст = 0,6) (рис. 60)

(Н).

Сила трения между материалом и витками шнека

(H).

Центробежная сила, Н

Вес материала, заполняющего шнек, Н

Составляющая мощности Р''_ш.п. (кВт) на преодоление сопротивления трения в опорах вала шнека

где – коэффициент трения в подшипниках цапфы; d _с – диаметр цапфы, м.

Составляющая мощности Р'''_ш.п. (кВт) привода шнека на фрезерование материала

.

Объёмная производительность шнека

– коэффициент сопротивления резанью (2.19), –толщина слоя, м.

За время поворота коромысла t ' шнек переместит объём ω_м Н, где ω_м – площадь поперечного сечения слоя материала (площадь сегмента), Н – высота слоя в бункере.

Тогда, по формуле (2.42), производительность шнека перемешивающего равна

,

и с учётом формулы (2.23) можно записать

.

Откуда

.

Толщина h_сл срезанного слоя (2.9)

Составляющая мощности Р^IV_ш.п. (кВт) привода на подъём материала

Мощность привода P _кор (кВт) вращения коромысла складывается из двух составляющих: мощности P’ _кор на преодоление сопротивле­ния трения в опорах вала коромысла, возникающего от действия веса коромысла G _кор(Н) и материала G _м (Н), заполняющего шнеки. Вторая составляющая мощности учитывает реакцию со стороны впереди лежащего материала.

Составляющая мощности (кВт) определяется по формуле

где G _кор – вес коромысла, Н; d _ц> n _max – диаметр цапфы вала (в месте установки подшипников опоры), м; G _м= V _мρ g – вес материала, заполняю­щего объем шнека, Н; f _ц – коэффициент трения в опорах коромысла; ω_кор – угловая скорость вращения коромысла, c^-1; ω_кор=2 πn _кор.

Вес материала (Н), заполняющего объем шнека, восприни­мается наклонной поверхностью винта. Если сила трения, равная (α_В – угол наклона винтовой линии) больше второй составляющей веса вес материала будет полностью передаваться на опоры шнека.

Мощность на фрезерование шнеком материала (см. выше) можно представить в виде

= 10^-3 F _ф v ₀ = 10^-3 F _ф2π n _ш D _ср/2, (2.53)

где F _ф – усилие фрезерования.

F _ф = 10³ /π n _ш. D _ср.

Тогда подача шнека F _п (реакция неподвижного слоя)

F _п=φ F _ф, (2.54)

где φ = (0,3÷0,7) |48|.

Мощность привода коромысла на преодоление реакции слоя материала

где L _кор – расстояние между осями шнеков перемешивающих.

Мощность привода коромысла (кВт)

. (2.55)

Мощность привода (кВт) поворотной платформы (их три в установке УПН-1) также состоит из двух составляющих: – на преодоление сопротивления, возникающего при качении колес по направляющим и – на преодоление сопротивления вращению коромысла – преодоление реакции неподвижного слоя F_п.

Вес поворотной платформы и материала, заполняющего объем шне­ков, передается на четыре пары колес, три из которых ведущие. Причем на одну ведущую пару – III (рис. 62, б) передается вес

где – вес поворотной платформы, распределенный между всеми четырьмя парами колес, Н; и – веса соответственно коромысла и материала, заполняющего объем одного шнека, Н; веса и – распре-деляются между одной парой ведущих колес и двумя дру­гими поровну (предполагаем, что ).

Сопротивление (Н) передвижению на одной паре ведущих колес определится по формуле, аналогичной (2.26),

Тогда составляющая мощности привода

где v '''_o – окружная скорость поворота платформы на радиусе , м/с.

Вторая составляющая мощности определяется при расположе­нии перемешивающих шнеков таким образом, чтобы их продольные оси и ось вращения поворотной платформы лежали бы на одной линии (ось коромысла — т. В₁).

В этом случае относительно оси вращения (т. О)поворотной платформы следует приложить крутящий момент T (Н м), преодолевающий силы , приложенные к шнекам (рис. 60,б).

,

где – расстояние от оси вращения поворотной платформы до оси вращения коромысла, м.

Составляющая мощности привода поворотной платформы на преодоление этого сопротивления

Мощность одного приводного механизма передвижения

, (2.59)

где i _п – количество механизмов передвижения в УПН-1.

Частоту вращения приводного колеса можно определить по следующему соотношению (равенству скоростей)

,

где D _к и n _к – диаметр и частота вращения приводного колеса.

Откуда

. (2.60)

Мощность приводного механизма можно представить в виде

,

где 2 – число колес в приводном механизме.

Откуда определяется усилие тяги на одном приводном колесе

. (2.61)

Проверка возможности вращения поворотной платформы по усло­виям достаточности сцепления ведущих колес с направляющей про­водится для случая нахождения ведущей пары в положении IV(рис.60), ось коромысла в т. В (вес коромысла и материала в одном шнеке на ведущие колеса не передается). В этом положении на опорные колеса передается вес

.

Передвижение поворотной платформы без пробук­совки возможно при условии

. (2.62)

где f _к – коэффициент трения качения.

Расчет на прочность. Вал шнека представляет собой балку на двух опорах, расчетная схема которой приведена на рис. 62, а.

Расчет вала проводят по аналогии с валом выгружающего шнека машины с учетом распределенной окружной и осевой , нагрузок при известной мощности привода и частоте вращения , а также крутящего момента .

Кожух шнеков. Проверяют крепления кожуха к коромыслу. Кожух нагружен усилиями, возникающими в опорах шнека (опоры закреплены на кожухе), и нормальной составляющей (рис. 62,б).

Вал коромысла нагружен силами и , действующими в зубчатом зацеплении (рис. 62, в), осевыми , передающимися от шнеков, и крутящим моментом ( определяется по вычис­ленной мощности P _кор привода коромысла и частоте n _кор его вращения).

Расчетная схема вала приводного колеса приведена на рис. 62, г.

Кроме веса вал нагружен силами и возникающими в цепной передаче, контактные напряжения на поверхности колеса про­веряются по формуле (2.6).

Рис. 62. Схема к расчету на прочность элементов установки УПН-1

Остальные элементы установки УПН-1 рассчитываются по обще­принятым методикам. В установке УПШ-1 сочетается способ усреднения как в конструкции КСС “Bord na Mona”, что позволяет снизить энергозатраты на усред­нение физико-механических свойств сырья, с непрерывной подачей его в бункер как в УПН-1(рис. 63).

Фрезерный торф по ленточному конвей­еру 4 через воронку 3 попадает на распределительный механизм уста­новки — скребковый конвейер 2, вращающийся вокруг центральной колонны 5.

Дно скребкового конвейера имеет фасонный вырез, через который материал ссыпается в бункер установки 1. Форма отверстия в дне обеспечивает равномерную разгрузку торфа по всей длине конвейера и распределение внутри бункера горизонтальными слоями.

Перемешивающий механизм представляет собой вращающуюся вокруг центральной колонны раму 7 с пятью обрушающими шнеками 6 и двумя выдающими шнеками 8.

Усреднение фрезерного торфа происходит за счет одновременного срезания всех горизонтальных слоев. Усредненный материал через ворон­ку 9 ленточным конвейером 10 подается в сушильно-топочное отделение ТБЗ.

Рис. 63. Схема перемешивающей шнековой установки УПШ-1