Расчет моечных установок

   ,                 (2.4)

где  Рy - потеря напора на участке, Па;

R - потери напора на трение в воздуховоде длиной 1м, Па (таблица 2.1);

l - длина участка воздуховода, м;

Z - потери напора в местных сопротивлениях на том же  участке воздуховода, Па

,                   (2.5)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на рассматриваемом участке воздуховода (таблица 2.2);

ρ - плотность воздуха, кг/м3.

   

   

 

Таблица 2.1 - Данные для расчета круглых стальных воздуховодов

Динами-ческое давление	Скорость движения воздуха, м/с	Количество проходящего воздуха в м3/ч и сопротивление трения, Па на 1 м воздуховода при внутренних диаметрах, м
		0,18	0,2	0,23	0,25	0,28	0,32	0,36	0,4	0,45	0,5	0,56
2,403	2	183	226	286	353	443	561	712	904	1145	1413	1772
		0,353	0,265	0,265	0,235	0,206	0,176	0,147	0,128	0,108	0,098	0,088
3,453	2,4	220	271	343	424	532	673	865	1085	1373	1696	2127
		0,49	0,432	0,373	0,324	0,284	0,245	0,206	0,176	0,157	0,137	0,118
4,709	2,8	256	317	401	495	620	785	997	1266	1602	1978	2481
		0,647	0,559	0,49	0,432	0,373	0,324	0,275	0,235	0,206	0,176	0,157
6,141	3,2	293	362	458	465	709	897	1140	1447	1831	2261	2836
		0,824	0,716	0,628	0,549	0,471	0,412	0,353	0,304	0,265	0,226	0,196
7,779	3,6	330	407	515	636	798	1009	1282	1628	2060	2543	3190
		1,02	0,892	0,775	0,677	0,589	0,51	0,441	0,373	0,324	0,284	0,245
9,604	4	366	452	572	706	886	1122	1426	1809	2289	2826	3534
		1,236	1,079	0,932	0,814	0,706	0,608	0,53	0,451	0,391	0,343	0,296
11,576	4,4	403	497	629	777	975	1234	1567	1990	2518	3109	3899
		1,472	1,285	1,108	0,971	0,853	0,736	0,628	0,54	0,471	0,412	0,353
13,83	4,8	440	543	687	848	1063	1346	1710	2170	2747	3391	4254
		1,426	1,51	1,305	1,148	0,991	0,853	0,736	0,638	0,549	0,481	0,422
15,01	5	458	565	715	883	1108	1402	1781	2261	2861	3532	4431
		1,854	1,619	1,402	1,236	1,069	0,922	0,795	0,589	0,589	0,52	0,451
17,462	5,4	494	610	773	954	1196	1514	1923	2442	3090	3815	4786
		2,138	1,874	1,619	1,422	1,236	1,06	0,912	0,785	0,677	0,598	0,52
20,21	5,8	531	656	830	1024	1285	1626	2066	2623	3319	4098	5140
		2,443	2,129	1,844	1,619	1,403	1,216	1,05	0,902	0,775	0,677	0,589
21,582	6	549	678	858	1060	1329	1682	2137	2713	3434	4239	5317
		2,6	2,266	1,962	1,726	1,491	1,296	1,108	0,961	0,824	0,726	0,628
24,623	6,4	586	724	916	1130	1418	1795	2279	2894	3662	4522	5672
		2,923	2,56	2,217	1,942	1,687	1,452	1,256	1,079	0,932	0,814	0,706
27,762	6,8	623	769	973	1201	1501	1907	2422	3075	3892	4804	6026
		3,276	2,864	2,472	2,168	1,884	1,628	1,403	1,207	1,04	0,912	0,795
29,42	7	641	791	1000	1236	1551	1963	2493	3165	4006	4945	6204
		3,453	3,021	2,609	2,286	1,991	1,717	1,481	1,275	1,099	0,961	0,834
33,746	7,5	687	848	1075	1325	1662	2103	2571	3391	4292	5299	6647
		3,924	3,434	2,972	2,6	2,256	1,952	1,678	1,452	1,246	1,099	0,952
38,357	8	733	904	1145	1413	1772	2243	2849	3617	4578	5652	7090
		4,424	3,856	3,345	2,933	2,551	2,217	1,893	1,628	1,402	1,236	1,069
43,36	8,5	778	961	1216	1501	1885	2383	3027	3843	4864	6005	7533
		4,954	4,326	3,747	3,286	2,855	2,462	2,119	1,824	1,579	1,383	1,197
48,56	9	824	1017	1288	1590	1994	2524	3205	4069	5150	6359	7976
		5,513	4,817	4,169	3,659	3,169	2,737	2,364	2,031	1,756	1,54	1,334
54,151	9,5	870	1074	1359	1678	2105	2664	3383	4296	5437	6712	8419
		6,102	5,327	4,611	4,042	3,512	3,031	2,609	2,246	1,942	1,697	1,472
60,04	10	916	1130	1431	1766	2216	2804	3561	4522	5723	7065	8862
		6,71	5,866	5,072	4,454	3,865	3,335	2,874	2,472	2,139	1,874	1,619

 

Примечание: В числителе дано количество проходящего по воздуховоду воздуха, м3/ч; в знаменателе - сопротивления трения, Па.

 

Таблица 2.2 - Значения коэффициентов местных сопротивлений     воздуховодов

Наименование местного сопротивления	Коэффициент Е
Внезапное расширение         Внезапное сужение     Диффузор круглого сечения   Поворот под углом 90˚   Ответвление под углом 90˚   Соединение вентилятора с воздуховодом   Сопротивление воздухоприёмников	,  при  ,   , при ,

 

Примечание: F – площадь сечения воздуховода до сужения или после расширения; 

f - площадь сечения воздуховода до расширения или после сужения.Общая величина потерь напора в магистральном канале равна

                                         (2.6)

2. Подбор вентиляционного агрегата

В состав вентиляционного агрегата входят вентилятор и электродвигатель, приводящий в движение рабочее колесо вентилятора. В настоящей работе для рассчитываемой системы вентиляции применяются центробежные вентиляторы. Подбор вентилятора может производиться двумя путями.

Во первых - по прототипу. В этом случае для имеющегося вентилятора определяется частота вращения рабочего колеса, которая обеспечивает необходимые подачу и давление.

Во вторых - по критерию быстроходности. По этому критерию подбирается вентилятор, который обеспечит максимальный К.П.Д. при заданных напоре и подаче.

Выполним подбор вентилятора по прототипу

Частоту вращения рабочего колеса подбирают по необходимым подаче и напору, пользуясь характеристиками (приложение Б). Характеристики - это графические зависимости напора и КПД от подачи вентилятора при различных оборотах рабочего колеса.

Для подбора вентилятора необходимую подачу Lвент определяют по формуле:

                                            ,                                (2.7)

где Lрасч - полученная по расчету суммарная подача для всех ответвлений сети, м3/ч;

k - коэффициент запаса, k =1,1 для стальных воздуховодов длиной до 50 м; k =1,15 для стальных воздуховодов длиной более 50 м.

                                    ,                         (2.8)

где L1,L2,L3- подача для 1,2,3-го ответвления сети из исходных данных, м3/ч;

Напор для подбора вентилятора Рвент определяют по формуле:

,                                  (2.9)

где Р0 - общая величина потерь напора в магистральном канале, подсчитанная по формуле (2.6), Па;

δ - коэффициент запаса, учитывающий подсосы воздуха δ = 1,1.

Электродвигатель подбирается по установленной мощности и частоте вращения рабочего колеса по таблице в приложении Г.

Необходимую мощность на привод вентилятора определяют по формуле

 ,     (2.13)

где  Nв - мощность, потребляемая вентилятором, Вт;

ηв - КПД вентилятора (по характеристике);

ηп - КПД привода, принимаемый:

- для электровентиляторов  ηп=1,0;

- для муфтового соединения ηп=0,98;

- для клиноременной передачи ηп=0,95.

Установленную мощность электродвигателя определяют по формуле:

,     (2.14)

где m - коэффициент запаса мощности электродвигателя (таблица 2.3).

 

Таблица 2.3 - Коэффициент запаса мощности электродвигателей у радиальных  вентиляторов

Мощность на валу электродвигателя, кВт	до 0,5	От 0,5 до 1,0	От 1,0 до 2,0	От 2,0 и выше
Коэффициент запаса, m	1,5	1,3	1,2	1,1

 

 

3. Расчет  механизмов электромеханического  подъемника

Задание: В соответствии с индивидуальным вариантом исходных данных выполнить расчёт основных механизмов электромеханического подъемника и определить параметры электродвигателя для его привода.

Исходные  данные

Грузоподьёмность, кН	40
Количество стоек, шт	4
Скорость подъема, м/мин	1,8
l1 , м	0,4
Высота подьёма, м	1,8

 

1. Расчет силовой винтовой передачи

Грузоподьёмность равна 40000 Н. Тогда Q = 10000Н.

По формуле (3.1) получим:

Параметры трапецеидальной резьбы которая применяется для грузовых винтов указаны в приложении В. Выберем с запасом резьбу с номинальным (наружным) диаметром 22 мм и шагом 2. Принимаем материал винтовой пары: для винта Сталь 45, для гайки – бронза Бр ОЦС-6-6-3.

Затем проверяем условия самоторможения винта

   < r,             

где L - угол подъема винтовой линии;

       r - угол трения, для винтовой пары сталь - бронза r = 40;  tg40 = 0,07.

 

 

 

Угол подъема винтовой линии определяем по формуле (3.3)

,

где Р - шаг резьбы.

Согласно рисунка В.1, внутренний диаметр резьбы равен: d2 – 0,5Р, а наружный диаметр: d2 + 0,5Р.

Мы выбрали по таблице наружный диаметр d = 22 мм, то средний диаметр будет равен 21 мм, а внутренний – 20 мм. Тогда

1,70 < 40, следовательно, условие самоторможения выполняется.

Коэффициент полезного действия винтовой пары определяется выражением (3.4)

Выполним проверку винта на прочность с учетом совместного действия деформации растяжения и кручения.

Напряжение растяжения sр по формуле (3.7) равно

                            sр = =  = 28,9 МПа               

        Момент трения  на опорах винта Мn по формуле (3.10) равен

                        Мn = = =0,525 Нм,

Величина крутящего момента Мкр определяется выражением (3.9)

   Мкр = = = 11,025 Нм

Величина полярного момента сопротивления для круглого сечения, вычисляется по выражению (3.11)

                                  =                

где d1 - внутренний диаметр резьбы, в нашем примере d1 = 20 мм

Определим значение касательного напряжения t действующего на винт по формуле.

                                 t = =  ,   

где Мкр - крутящий момент прилагаемый к винту, Н × м;

Wр - полярный момент сопротивления, м3.

Затем определим приведенное напряжение в соответствии с формулой (3.6).

                         = , 

Допускаемое напряжение [s] для материала Сталь 45 равно 160МПа. 32,1МПа<160МПа. Условие прочности по приведенному напряжению, действующему на винт, соблюдается.

Затем определим необходимое число витков резьбы в гайке Z из расчета по допускаемому давлению. Подставив в формулу (3.12) значения указанных величин, получим требуемое число витков с округлением до ближайшего целого значения. Для пары сталь - бронза примем допускаемое удельное давление [g] = 12 МПа.

             =    

Определим высоту гайки по формуле (3.13)

h = Р × z = 2×13 =26мм

Определим наружный диаметр гайки по формуле (3.14)

           =

2. Проверка на прочность поперечной балки

Поперечная балка испытывает деформацию изгиба. Выполним ее проверку на прочность. Расчетная схема дана на рисунке 3.3.

Проверку на прочность производим по условию

,                     (3.15)

где - максимальное напряжение изгиба в балке, МПа;

- максимальный изгибающий момент, Н · м;

Wz - осевой момент сопротивления поперечного сечения, м3;

- допускаемое напряжение изгиба, МПа.

Для материала Сталь 3 принимаем = 120 МПа.

- условие на прочность выполняется.

Максимальный изгибающий момент для данного вида нагружения определяется по формуле

= R1 l1,                 (3.16)

 = 5000 ∙ 0,4= 2000 Па

где R1 и  l1 - указаны на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Расчетная схема для проверки на прочность поперечной балки

     R1 = Q l1/ (l1 + l2)              (3.18)

Принимаем что l1 = l2. Подставив в уравнение указанные величины получим значение R1.

R1 = 10000 ∙ 0,4 / (2 ∙ 0,4) = 5000 Н

Далее определим необходимые размеры и толщину стенок поперечной балки.

Момент сопротивления для полого прямоугольного сечения балки определяется по выражению

                                            Wz =   ,                                (3.19)

где h, h1, в, в1 - размеры сечения балки в соответствии с рисунком 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема сечения поперечной балки

Подберем величины h, h1, в, в1.

h = 1,0 м

h1 = 0,8 м

b = 0,4 м

b1 = 0,2 м

Подставим их в уравнение (3.19), получим значение максимального допустимого напряжения изгиба.

Wz =  

44,4 кПа < 120 Мпа – условие прочности для поперечной балки соблюдается.