Расчет шнекового рабочего органа

Содержание

Введение…………………………………………………………………….5

Состояние вопроса………………………………………………………….7

Исходные данные ………………………………………………………….13

Расчет параметров шнекового  рабочего органа ………………………...14

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

 

 Разраб.

 

 Провер.

 

 Реценз.

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

Расчет шнекового

дозатора

Лит.

Листов

 

Расчет привода шнекового  рабочего органа……………………………..20

Кинематическая схема……………………………………………………..25

Заключение…………………………………………………………………26

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

 

 Разраб.

 

 Провер.

 

 Реценз.

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

Расчет шнекового

дозатора

Лит.

Листов

 

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.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

 

 Разраб.

 

 Провер.

 

 Реценз.

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

Расчет шнекового

дозатора

Лит.

Листов

 

Введение

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; 

2) экструзия; 

3) процессы совмещения  веществ (материалов);

4) процессы разделения веществ (материалов);

5) процессы взаимодействия (химического  превращения)   веществ;  

6) теплообменные процессы.

 

 

Лист

6

 

Важной характеристикой  винта является его шаг – расстояние между вершинами витков в горизонтальной проекции.

Шнековые дозирующие машины применяют для подачи зернистых , мелкокусковых и порошкообразных  продуктов в тех случаях , когда  дополнительное измельчение шнеком отдельных частиц подаваемого продукта не имеет значения. Производительность регулируют, изменяя скорость вращения винта шнека для этого в  приводном устройстве предусмотрен вариатор. Шнековые дозирующие машины можно устанавливать горизонтально  и наклонно.

Шнековый дозатор:

1 - приемное устройство;

2 - корпус шнека;

З - винт;

4 - вал.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

 

 Разраб.

 

 Провер.

 

 Реценз.

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

Расчет шнекового

дозатора

Лит.

Листов

 

Состояние вопроса

Для автоматического отмеривания (дозирования) заданной массы или  объема твердых сыпучих, а также  вязко-пластичных материалов, в том  числе и теста применяются  различные виды дозаторов.

Упрощенная классификация  дозаторов по структуре рабочего цикла и конструктивным признакам  выглядит так:

Дозаторы обеспечивают выдачу дозы одного или нескольких продуктов (одно- и многокомпонентные дозаторы) одному или разным потребителям (одно- и многоканальные дозаторы); изменяют количество компонентов в заданном соотношении с изменяющимся количеством  других дозируемых компонентов (дозаторы соотношения); дозируют вещества в заданной временной или логической последовательности (программные дозаторы).

Блок управления каждого  дозаторы - автоматический регулятор. Наибольшая эффективность использования  дозаторов достигается, если регулятором  или его основой служат ЭВМ, позволяющие  компенсировать влияние внешних  возмущающих воздействий 

 

 

Лист

8

 

(например, параметров технологического  режима процесса), вести дозирование  по заданной программе, удобно  представлять информацию оператору  и передавать результаты дозирования  (например, общий объем прошедшего  продукта) на дозаторы уровня  управления.

Рассмотрим некоторые  виды дозаторов.

Объемные дозаторы. Применяют  для дозирования газов, жидкостей, паст, реже твердых сыпучих материалов. Дозы от долей см³ до сотен (тысяч  для газов) м³, производительность от менее чем см³/ч до тысяч м³/ч (для газов десятков тысяч), погрешность  от 0,5 до 10-20%. Эти дозаторы просты по конструкции, достаточно надежны. Недостатки: зависимость объема дозы от температуры  и давления (особенно для газов), значительная погрешность при дозировании  пенящихся материалов.

Дозаторы дискретного  действия в простейшем случае состоят  из одной калиброванной емкости, снабженной датчиком уровня, двух клапанов на входе в емкость и выходе из нее (для повышения точности и  производительности дозаторы могут  иметь несколько разных по объему емкостей) и блока управления - двухпозиционного автоматического регулятора. Погрешность  до 1,5%. Наименьшие погрешность и  габариты имеют дозаторы дискретного  действия (рис.1) на основе объемных счетчиков  продукта (роторы - лопастные, с овальными  шестернями, винтовые). Угол поворота ротора, соответствующий объему прошедшего продукта, преобразуется в сигнал, поступающий в блок управления, который  вычисляет общий объем прошедшего продукта, сравнивает его с заданием и формирует сигнал на прекращение  подачи продукта.

Объемный дозатор дискретного  действия на основе счетчика жидкости работает следующим образом (рисунок 1). Для повышения точности дозирования  при достижении 90-95% дозы вентиль 4 закрывают, а расход продукта уменьшают в 4-5 раз с помощью вентиля 5. Для  стабилизации или программного изменения  расхода блок управления определяет и устанавливает требуемый расход посредством вентиля 6. Дозы от 1 дм³ до десятков м³, погрешность 0,5-1,5%.

Лист

9

 

Рисунок 1. Объемный дозатор  дискретного действия на основе счетчика жидкости: 1- счетчик; 2 -датчик; 3- блок управления; 4-6- вентили.

Для надежной работы таких  дозаторов дозируемую среду тщательно  очищают от твердых и газообразных примесей, не допускают кристаллизацию или полимеризацию продуктов  в полостях счетчиков, для вращения ротора создают достаточный перепад  давлений между входом и выходом  дозатора.

При дозировании в емкости (реакторы), работающие под давлением, равным или превышающем давление среды на входе в дозаторы, а  также для дозирования вязких и пастообразных продуктов применяют  дозаторы на основе насосов вытеснения (поршневых, плунжерных, шестеренчатых, диафрагменных). При равенстве задания  и фактической дозы блок управления отключает насос, перекрывая поток  продукта, показывает и регистрирует величину дозы. Диапазон последней  от 1 см³ до сотен дм³, минимальная  погрешность 1-3%, давление продукта на выходе дозатора до сотен кПа.

В дозаторах малой производительности (единицы см³/ч) продукт вытесняется  с помощью газа или инертной жидкости (рисунок 2). При открытом вентиле 4 и  закрытом вентиле 5 в случае опускания  сосуда 2 емкость 1 заполняется дозируемым продуктом. Для выдачи дозы закрывается  вентиль 4 и открывается вентиль 5. При этом сосуд 2 поднимается, что  обеспечивает вытеснение части продукта из емкости 1.

Лист

10

 

Рисунок 2. Объемный микродозатор на основе вытеснения дозы: 1-емкость; 2- напорный сосуд; 3 -привод; 4,5 -вентили; 6- блок управления.

Дозаторы непрерывного действия состоят из расходомера (например, индукционного), регулятора и запорного органа (вентиль, задвижка), блока управления и информации. Заданный расход обеспечивается благодаря  изменению гидравлического сопротивления  регулятора по сигналу от блока управления, в котором определяется также  общий объем прошедшего продукта. Запорный орган прекращает его подачу при достижении заданного объема. Дозы от 1 см³ до тысяч м³, точность поддержания расхода в пределах от 1,5- до 2-кратной точности расходомера. Наряду с этими дозаторами на основе расходомеров используют дозаторы в  виде емкости с дозируемым продуктом, на выходе которой установлено постоянное гидравлическое сопротивление (диафрагма, спираль, лента, капилляр и т. п.). Стабильность расхода достигается поддержанием уровня или соответствующего давления в емкости.

Весовые дозаторы. Применяют  для дозирования твердых сыпучих  материалов, реже - жидкостей. Дозы от нескольких грамм до сотен килограмм, производительность от сотен до десятков т/ч, погрешность  дозирования от 0,1 до 0,5%. Из дозаторов  дискретного действия наиболее распространены в промышленности такие, в которых  загружаемая емкость установлена  на силоизмерительных преобразователях - тензометрических или платформенных  весах. Сигнал от преобразователя 2 (рисунок 3) поступает в блок управления 3, с помощью которого автоматически  взвешивается емкость 1 и формируется  команда для управления устройствами загрузки 4 и выгрузки 5. В открытых емкостях с жидкостями массу продукта при дозировании определяют по пропорциональной ей высоте слоя жидкости. Достоинство таких дозаторов - компактность датчиков давления; недостаток - необходимость предварительной градуировки (определение зависимости гидростатического давления от веса продукта в емкости).

Лист

11

 

Рисунок 3. Весовой дозатор  дискретного действия: 1- емкость; 2 - силоизмерительный преобразователь; 3 - блок управления; 4, 5 - устройства загрузки и выгрузки.

В дозаторах непрерывного действия регулируется скорость потока материала или площадь поперечного  сечения его слоя. Схема одного из таких дозаторы представлена на рисунке 4, а. Дозируемый материал поступает  на силоизмерительный транспортер. Вес материала на ленте, пропорциональный производительности дозаторы, измеряется силоизмерительным преобразователем и сравнивается в регуляторе с  сигналом задания. В результате устройство 7 вырабатывает корректирующий сигнал, регулирующий высоту слоя материала  на ленте.

На рисунке 4, б показана схема дозатора с регулируемой скоростью потока материала. Дозируемый материал поступает на силоизмерительный транспортер через питатель. Сигналы задания и расхода подаются в регулятор, который вырабатывает корректирующий сигнал на привод питателя, увеличивая или уменьшая скорость потока материала. Регулирование потока материала можно осуществлять также изменением скорости движения самого весоизмерительного транспортера.

 

Лист

12

 

Рисунок 4. Весовые дозаторы непрерывного действия с регулированием высоты слоя материала на ленте (а) и  скорости потока материала (б): 1 - привод; 2 - заслонка; 3 - бункер; 4, 6 - силоизмерительные  транспортер и преобразователь; 5 - электродвигатель; 7 - регулятор; 8 - питатель.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

 

 Разраб.

 

 Провер.

 

 Реценз.

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

Расчет шнекового

дозатора

Лит.

Листов

 

Исходные данные

Производительность: 750 кг/ч;

Рабочее давление: 0,06 МПа;

Наружный диаметр шнека: 0,12 м;

Число рабочих витков шнека: 3;

Общее число витков шнека: 6;

Коэффициент трения продукта: 0,45.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

 

 Разраб.

 

 Провер.

 

 Реценз.

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

Расчет шнекового

дозатора

Лит.

Листов