Смесители предназначены для смешивания различных ингредиентов и взаиморастворимых сред с целью равномерного распределения их по всему объему смеси без изменения структуры. Специальные емкостные смесители снабжаются рабочим инструментом, изменяющим консистенцию ингредиентов, а также «рубашкой» для тепловой обработки смеси. Смесители, применяемые в промышленности, можно классифицировать по различным признакам: по принципу действия; по технологическому назначению; по конструктивным особенностям аппаратов смешивания.
По принципу действия аппараты делятся на смесители непрерывного и периодического действия.
В связи с тем, что достижение равномерности распределения ингредиентов является процессом, зависящим, в частности от времени, смесители, как правило, относятся к емкостному оборудованию периодического действия, где смешивание дозированных ингредиентов осуществляется в резервуаре определенной вместимости, снабженном мешалкой, в течение заданного времени. В то же время встречаются конструкции смесителей непрерывного действия.
По виду перемешиваемых ингредиентов аппараты делятся на смесители:
- для жидких ингредиентов и взаиморастворимых сред;
- сыпучих ингредиентов;
- комбинированные — для сыпучих ингредиентов и жидких сред.
По конструктивным особенностям аппараты делятся:
- на смесители, снабженные мешалкой;
- смесители, снабженные мешалкой и рабочим инструментом (ножами);
- смесители, снабженные мешалкой, рабочим инструментом (ножами) и «рубашкой».
В первом типе смесителей осуществляется только перемешивание ингредиентов и взаиморастворимых жидких сред, без изменения их структуры; во втором возможно также измельчение твердых и пластичных ингредиентов; в третьем — перемешивание, измельчение ингредиентов и тепловая обработка смеси.
Проектируемый привод состоит из электродвигателя, муфты, конического редуктора, двух цепных передач, двух пар подшипников качения, промежуточного и приводного вала, кожухов, сварной рамы. Привод приводится в действие при помощи электродвигателя.
1. Кинематическая схема привода
Таблица 1 — Параметры на валах
|
I |
II |
III |
IV |
V |
||
|
74,3 |
74,3 |
11,8 |
5,9 |
1,9 |
||
|
4,741 |
4,66 |
4,38 |
4,18 |
4,00 |
||
|
63,39 |
62,72 |
371,19 |
708,47 |
2105,26 |
||
Электродвигатель:
? мощность:
? частота вращения: об/мин Цепная передача:
? число зубьев ведущей звездочки
? число зубьев ведомой звездочки
? передаточное число цепной передачи = 2
Цепная передача:
? число зубьев ведущей звездочки
? число зубьев ведомой звездочки
? передаточное число цепной передачи = 3,1.
2. Расчетная часть
2.1 Кинематический расчёт привода
В соответствии с заданной кинематической схемой привода оценим коэффициент полезного действия передач, входящих в привод:
(1)
где — КПД привода и составляющих его элементов.
Значения коэффициентов полезного действия выбираем в соответствии с табл. 1.1, где
- КПД муфты (=0,99)
- КПД конического редуктора (=0,94)
- КПД цепной передачи (=0,96)
- КПД цепной передачи (=0,96)
- КПД подшипников качения (=0,99)
Определяем расчётную мощность двигателя:
кВт (2)
где — мощность рабочего органа, кВт
кВт Оценим возможные передаточные отношения каждого элемента.:
(3)
= (1…6,3) конического редуктора
= (2…4) цепной передачи
= (2…4) цепной передачи Число оборотов электродвигателя соответственно:
об/мин (4)
об/мин (5)
об/мин
об/мин По значениям частоты вращения двигателя и мощности двигателя осуществляем подбор двигателя по справочнику [таблица 3.1; 1].
АМУ160МВ8
Для него мощность кВт, частота вращения =750 об/мин.
Определяем уточнённое передаточное отношение.
Принимаем передаточное число конического редуктора = 6,3.
Принимаем передаточное число цепной передачи = 2.
(6)
(7)
Определяем частоту вращения на валах:
= (8)
=710 об/мин
= (9)
=710 об/мин
(10)
=710/6,3=112,7об/мин
(11)
112,7/2=56,35 об/мин
=/ (12)
=56,35/3,1=18,18 об/мин Определяем угловые скорости на валах:
(13)
рад/с
рад/с (14)
(15)
рад/с
(16)
рад/с
(17)
рад/с Определяем мощности на валах:
(18)
кВт
(19)
кВт
(20)
кВт
(21)
кВт
(22)
=4,180,960,995=4,00 кВт По известным мощностям и угловым скоростям определим крутящие моменты:
(23)
смеситель двигатель привод цепной
(24)
(25)
(26)
(27)
2.2 Выбор редуктора
Конический редуктор выбираем по двум параметрам: передаточное отношение и крутящий момент на тихоходном валу.
Нм По крутящему моменту на тихоходном валу определяем значение отношения:
; (28)
где — заданный наибольший момент на тихоходном валу редуктора.
K 1 — коэффициент, учитывающий характер нагрузки
K 2 — коэффициент, учитывающий продолжительность работы
K 1 = 1; K2 = 1,25
Принимаем срок службы редуктора t = 20 000 ч. Тогда по графику 14 на с. 321, находим коэффициент К 2 =1,25 по поверхностной прочности зубьев и К2 =1,1 по изгибу зубьев.
По поверхностной прочности зубьев:
По изгибу зубьев:
По таблице 192 и 193 при об/мин для передаточного числа находим значение, близкие к расчётным по поверхностной прочности. Эти значения соответствуют редуктору узкого типа мм.
2.3 Расчёт цепной передачи 1
Исходными данными для расчета цепной передачи являются:
мощность ведущего вала передачи N III = 4,38 кВт;
частота вращения ведущего вала передачи n ІІІ =112,7 об/мин;
- передаточное отношение ведущего вала передачи U = 2.
Расчет числа зубьев звездочек :
Числа зубьев звездочек находятся по формулам: Ведущей
; (29)
z 1
ведомой
(30)
z 2
Условия эксплуатации:
Коэффициент эксплуатации находим по формуле [8, с.5−6]:
(31)
где1,2- коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки ;
1 — коэффициент, учитывающий межосевое расстояние;
1 — коэффициент, учитывающий наклон линии центров звёздочек к горизонтали (угол наклона цепи равен нулю (цепь не наклонена));
1,1 — коэффициент, зависящий от способа регулирования натяжения цепи;
1,3 — коэффициент, учитывающий характер смазки;
1,25 — коэффициент, зависящий от продолжительности работы в сутки;
Таким образом, получим:
Среднее допускаемое давление в шарнирах ([8]табл. 3.1) Н/мм 2
Ориентировочное значение шага цепи :
Шаг цепи находим по формуле:
(32)
где m р =1 — цепь однорядная;
ГОСТ 13 568–75
Таблица 2 — Расчёт цепной передачи
|
Определяемая величина |
Расчётная формула |
Шаг цепи t, мм |
Примечание |
|||
|
25,4 |
31,75 |
38,1 |
||||
|
Частота вращения меньшей звёздочки n 1 , об/мин Допускаемая частота вращения меньшей звёздочки об/мин |
по таблице 3.4 |
112,7 |
112,7 |
112,7 |
Условие соблюдается |
|
|
Характеристики цепи: разрушающая нагрузка Q, H ширина внутреннего звена В вн , мм диаметр оси d, мм масса 1 м цепи g, кг/м |
по таблице 3.2 (однорядная) |
15,88 7,95 2,6 |
19,05 9,55 3,8 |
25,4 11,1 5,5 |
||
|
Площадь проекции опорной поверхности шарнира А, мм 2 |
183,06 |
263,79 |
408,81 |
|||
|
Диаметр делительной окружности звёздочки D, мм |
218,78 437,93 |
273,47 547,41 |
328,17 656,9 |
|||
|
Радиус делительной окружности звёздочки R 1 , м |
0,109 |
0,137 |
0,164 |
|||
|
Cредняя скорость цепи х, м/с Допускаемое значение [х], м/с |
1,286 |
1,62 |
1,94 |
Условие соблюдается |
||
|
Ориентировочное значение межосевого расстояния а о , мм |
||||||
|
Длина цепи в шагах или число звеньев цепи |
Принимаем чётное число звеньев цепи |
|||||
|
Уточнённое межосевое расстояние а у , мм Окончательно принимаем межосевое расстояние с учётом провисания цепи а, мм |
1029,26 |
1286,57 |
1543,89 |
|||
|
Число ударов цепи н, с -1 Допускаемое значение [н], с -1 |
по таблице 3.5 |
0,83 |
0,83 |
0,83 |
Условие соблюдается |
|
|
Окружное усилие F t , Н |
3405,4 |
2709,4 |
2263,4 |
|||
|
Уточняем коэффициент эксплуатации К э |
2,145 |
2,145 |
2,145 |
оставляем прежним |
||
|
Расчётное давление в шарнирах цепи Р, Н/мм 2 Допускаемое значение [Р о ], Н/мм2 |
по таблице 3.1 |
39,90 29,4 |
22,03 28,1 |
11,87 28,1 |
Условие для цепи с t =25,4 мм не соблюдается |
|
|
Натяжение от центробежных сил F ц , Н |
; |
9,97 |
20,7 |
|||
|
Натяжение от провисания цепи F f , Н |
при по пункту |
; |
287,2 |
499,2 |
||
|
Коэффициент безопасности S Допускаемое значение [S] |
по таблице 3.6 |
;
|
24,47 8,2 |
38,5 8,5 |
Условие соблюдается |
|
|
Натяжение ветвей: ведущей F 1 , Н ведомой F2 , Н |
; |
3006,6 287,2 |
2783,2 499,2 |
|||
|
Нагрузка на валы Q В, Н |
где по таблице 3.7 |
; |
3744,89 |
3601,23 |
||
ГОСТ 13 568–75
2.3.1 Конструктивный расчёт цепной передачи
Исходными данными для расчета цепной передачи являются:
мощность ведущего вала передачи N III = 4,18 кВт;
частота вращения ведущего вала передачи n ІІІ =56,35 об/мин;
- передаточное отношение ведущего вала передачи U =3,1.
Расчет числа зубьев звездочек :
Число зубьев ведущей звездочки находится по формуле (29):
z 1
Число зубьев ведущей звездочки находится по формуле (30):
z 2
Условия эксплуатации:
Коэффициент эксплуатации рассчитываем по формуле (31):
Среднее допускаемое давление в шарнирах ([8]табл. 3.1)
Н/мм 2
Ориентировочное значение шага цепи определяем по формуле (32):
мм, где m р =1 — цепь однорядная;
ГОСТ 13 568–75
Таблица 3- Расчёт цепной передачи
|
Определяемая величина |
Расчётная формула |
Шаг цепи t, мм |
Примечание |
|||
|
31,75 |
38,1 |
44,45 |
||||
|
Частота вращения меньшей звёздочки n 1 , об/мин Допускаемая частота вращения меньшей звёздочки об/мин |
по таблице 3.4 |
56,35 |
56,35 |
56,35 |
Условие соблюдается |
|
|
Характеристики цепи: разрушающая нагрузка Q, H ширина внутреннего звена В вн , мм диаметр оси d, мм масса 1 м цепи g, кг/м |
по таблице 3.2 (однорядная) |
19,05 9,55 3,8 |
25,4 11,1 5,5 |
25,4 12,7 7,5 |
||
|
Площадь проекции опорной поверхности шарнира А, мм 2 |
263,79 |
408,81 |
467,74 |
|||
|
Диаметр делительной окружности звёздочки D, мм |
774,39 |
304,8 929,27 |
355,6 1084,2 |
|||
|
Радиус делительной окружности звёздочки R 1 , м |
0,127 |
0,152 |
0,178 |
|||
|
Cредняя скорость цепи х, м/с Допускаемое значение [х], м/с |
0,75 |
0,899 |
1,05 |
Условие соблюдается |
||
|
Ориентировочное значение межосевого расстояния а о , мм |
||||||
|
Длина цепи в шагах или число звеньев цепи |
Принимаем чётное число звеньев цепи |
|||||
|
Уточнённое межосевое расстояние а у , мм Окончательно принимаем межосевое расстояние с учётом провисания цепи а, мм |
1290,9 |
1549,1 |
1807,2 |
|||
|
Число ударов цепи н, с -1 Допускаемое значение [н], с -1 |
по таблице 3.5 |
0,35 |
0,35 |
0,35 |
Условие соблюдается |
|
|
Окружное усилие F t , Н |
5578,5 |
4648,7 |
3980,2 |
|||
|
Уточняем коэффициент эксплуатации К э |
2,145 |
2,145 |
2,145 |
оставляем прежним |
||
|
Расчётное давление в шарнирах цепи Р, Н/мм 2 Допускаемое значение [Р о ], Н/мм2 |
по таблице 3.1 |
45,36 28,1 |
24,39 28,1 |
18,25 25,7 |
Условие для цепи с t =31,75 мм не соблюдается |
|
|
Натяжение от центробежных сил F ц , Н |
; |
4,45 |
8,27 |
|||
|
Натяжение от провисания цепи F f , Н |
при по пункту |
; |
500,5 |
796,4 |
||
|
Коэффициент безопасности S Допускаемое значение [S] |
по таблице 3.6 |
;
|
20,48 8,5 |
30,31 9,3 |
Условие соблюдается |
|
|
Натяжение ветвей: ведущей F 1 , Н ведомой F2 , Н |
; |
5153,7 500,5 |
4784,8 796,4 |
|||
|
Нагрузка на валы Q В, Н |
где по таблице 3.7 |
; |
6347,02 |
6169,96 |
||
ГОСТ 13 568–75
2.4 Расчёт шпоночных соединений, подбор муфты
Расчет шпоночных соединений необходимо произвести по напряжениям смятия и среза.
Рассчитаем шпонку для промежуточного и приводного валов.
Рассчитаем диаметр промежуточного вала:
(33)
[]=25 Мпа Принимаем стандартное значение диаметра промежуточного вала d=54 мм [с.6, 6].
b=16 мм, h=10 мм, t=6 мм Рабочая длина шпонки:
(34)
мм Проверяем условие прочности на срез:
(35)
Так как условие прочности выполняется, то полная длина шпонки:
l= l p см +b (36)
ГОСТ 23 360–78
Рассчитаем диаметр приводного вала в месте посадки ведомой звездочки:
[]=25 Мпа Принимаем стандартное значение диаметра приводного вала d=76 мм [с.6, 6].
b=22 мм, h=14 мм, t=9 мм Рабочая длина шпонки:
мм Проверяем условие прочности на срез:
Так как условие прочности выполняется, то полная длина шпонки :
l= l p см +b
ГОСТ 23 360–78
Подбор муфты Подбираем втулочно-пальцевую муфту.
Муфты подбирают с соблюдением условия: Т р ? [T],
Т р — расчетный крутящий момент;
- [Т] — допускаемый крутящий момент, принимаемый из справочных таблиц к выбираемой муфте .
T p =TI K (37)
где T — крутящий момент на соединяемых валах, T I =Нм
K — коэффициент режима работы муфты, К=2 [с.30, 6].
T p =
Диаметры валов электродвигателя и цилиндрического редуктора равны d дв. =38 мм и dр. =50 мм. Длины валов — lдв. =80 мм и lр. =80 мм.
ГОСТ 21 424–93
3. Рекомендации по выбору масла и смазки всех узлов привода
Смазывание узлов уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а также предохраняет детали от коррозии. Снижение потерь на трение обеспечивает повышение КПД редуктора. Для редуктора применяем картерный (окунанием) способ смазки зубчатых колёс — применяемый при окружных скоростях зубчатых колёс, не превышающих 12 м/с. Подшипники приводного вала целесообразно смазывать индивидуально густой (пластичной) смазкой. В этом случае подшипник закрывают с внутренней стороны защитным или маслосбрасывающим кольцом. Свободное пространство внутри подшипникового узла заполняют густой смазкой. Через каждые три месяца производят добавку свежей смазки, а через год — разборку, промывку узла и сборку со свежей смазкой. В крышках подшипников для подвода смазки выполняют канавки, а на торце делают один-два паза. В стаканах также выполняют канавки и сверлят одно-два поперечных отверстия. Для смазки подшипников, валов принимаем пластичную смазку ЦИАТИМ-201, которую закладываем в подшипники при сборке.
ГОСТ 19 853–74
Для смазки цепных передач применяют преимущественно лёгкие масла, вязкость которых должна быть тем выше, чем больше удельное давление в цепи. Периодическая смазка назначается при скорости не более 4 м/с и производится через 6−8 ч. Пластическая внутришарнирная смазка применяется для цепных приводов при скорости цепи не более 8 м/с. Осуществляется она погружением цепи в подогретую до температуры разжижения смазку. Периодичность 120−180 часов.
4. Краткое описание порядка сборки, работы и обслуживания привода
Порядок сборки привода описывается по сборочным чертежам.
В начале в шпоночный паз вала электродвигателя закладывается шпонка и в осевом направлении насаживается левая полумуфта. Затем электродвигатель устанавливают на раму и наживляют болтовые соединения. На быстроходный вал редуктора посредством шпонки насаживают правую полумуфту, устанавливают редуктор на раму и соединяют полумуфты в осевом направлении путём перемещения редуктора по раме. Закрепляют редуктор и электродвигатель на раме при помощи болтовых соединений.
В шпоночный паз тихоходного вала редуктора закладывают шпонку, насаживают ведущую звездочку в осевом направлении. Затем на один конец промежуточного вала посредством шпонок устанавливают ведомую звездочку, закрепляют её при помощи концевой шайбы, болта; таким же образом на другой конец промежуточного вала устанавливают ведущую звездочку второй цепной передачи. На звездочки надевают приводную роликовую цепь и осуществляют натяжение при помощи натяжного устройства.
Звездочки, установленные на промежуточном валу, соединяют, соблюдая параллельность валов, и закрепляют промежуточный вал к раме через корпуса подшипников при помощи болтовых соединений.
При сборке привода в шарикоподшипники валов закладываем пластичную смазку ЦИАТИМ-201.
После установки всех элементов привода осуществляется монтаж защитных кожухов, выполняется контроль уровня масла в редукторе.
5. Требования техники безопасности к проектируемому объекту
Важную роль в обеспечении безопасной эксплуатации оборудования принадлежит его конструкции, оснащенной необходимой контрольно-измерительной аппаратурой, приборами безопасности, блокировочными устройствами, автоматическими средствами сигнализации и защиты, позволяющими контролировать соблюдение нормальных режимов технологического процесса, а также исключающими возможность возникновения аварий и несчастных случаев.
В процессе работы категорически запрещается техническое обслуживание привода (устранение неполадок, доливка или смена масла в редукторе, смазка зубчатой цилиндрической передачи и т. д. ).
Конструкция привода должна обеспечивать безопасную эксплуатацию. Элементы механической и электрической части машины выполняются в требуемом климатическом исполнении. В обязательном порядке устанавливается защитное заземление. Привод защищают от попадания капельной влаги посредством установки кожухов.
Цепные передачи привода снабжают защитными кожухами.
Привод устанавливается на прочное, тщательно выровненное основание. В обязательном порядке раму привода закрепляют анкерными болтами во избежание смещения от заданного проектного положения в процессе эксплуатации.
Расположение и установка оборудования в технологическом цехе осуществляется с соблюдением следующих условий: последовательность расстановки оборудования по технологической схеме, обеспечение удобства и безопасности обслуживания и ремонта, максимального естественного освещения и поступления свежего воздуха.
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта на тему «Привод смесителя» я ознакомилась с принципом его действия и назначением.
Получила навыки по расчету и проектированию приводов, на примере привода смесителя. В расчетной части по заданным параметрам был подобран электродвигатель с мощностью 5,5 кВт и асинхронной частотой 750 об/мин, а также был подобран конический редуктор. Был начерчен сборочный чертеж с рамой, а также выполнены основные разрезы элементов привода.
Список используемых источников
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/sistema-avtomaticheskogo-upravleniya-smesitelya/
Шуляк В. А.
М. И. Редукторы, В. А. Кеворкянц, С. Н. Ничипорчик, В. Г. Харкевич, В. А. Кеворкянц, В. И. Справочник
8. Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов: СТП СМК 4.2.3−01−2011. — Введ. 2011;04−07. — Могилев.: МГУП, 2011. — 43с.
