Исследование механических процессов.

1. Цель работы.

1.1 Изучение устройства, принципа действия машин для проведения механических процессов.

1.2 Определение основных параметров машин.

2. Основы теории [1,с. 23...45], [2, с. 14...23], [3, с. 7...13].

к механическим процессам относятся6

а) Механический транспортер (с тяговым и без тягового органа).

б) Измельчение (с помощью дробилок, мельниц, резательных машин).

в) Сортирование (просеивание, гидравлическое и пневмоническое, магнитная сепарация).

г) Прессование — отжатие жидкости из твердых материалов. Формирование пластических материалов.

д) Смешивание, уплотнение сыпучих материалов.

Движущей силой является сила механического воздействия рабочего органа машины на обрабатываемый материал.

3. Описание установки (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема установки.

4. Методика проведения.

После ознакомления с установкой изучаем устройство, принцип действия, работу и расчет каждого элемента. Производим необходимые замеры, по которым определяем основные параметры машин.

5. Обработка данных.

5.1 Механический транспортер.

а) зернохранилище (см. поз. 1, рис.1). Определяем время пребывания зерна в зернохранилище.

               Vφρ

        τ = ———, с,

                   П_с

где V — объем зернохранилища,

                           l    h

V= L*B*H + 2 —* в — =...м³,

                           2   3

L — длина зернохранилища, L=...м,

В — ширина зернохранилища, В=...м,

Н — высота зернохранилища, Н=...м (призматической части),

h — высота днища, h=...м (пирамидальной части),

φ — коэффициент заполнения, φ= 0,6...0,8,

ρ — объемная масса зерна, ρ=...кг/м³,

П — производительность, кг/ч,

                                                                            П

П_с — секундная производительность, П_с= ——, кг/с,

                                                                           3600

б) Шнек - дозатор (см. поз. 3 рис 1).

Осевая скорость зерна.

                      П_с

       W_ос = ————, м/с,

                    πd²

                    ^{—— φρ}

                      4

 где d — диаметр шнека, d=...м,

  φ — коэффициент заполнения, φ=.0,3...0,4,

в) Труба самотечная (см. поз.4 рис. 1).

Скорость движения зерна в трубе

            П_с

W = ———— =...м/с,

         l*b*φ*ρ

где l — длина поперечного сечения трубы, l=...м,

b — ширина трубы, b=...м,

φ — коэффициент заполнения трубы, φ= 0,1...0,4,

г) Нория (см. поз. 5 рис.1).

Скорость движения ковшей нория.

                    П_с h

        W = ————, м/с

                  V*φ*ρ

где h — шаг между ковшами, h =...м,

V — объем ковша, V= l_к b_к h_к/2=...м³,

  l_к — длина ковша, l_к =...м,

  b_{к —} ширина ковша, b_к =...м,

  h — высота ковша, h =...м,

  φ — коэффициент заполнения ковша, φ =0,6...0,8,

д) Бункер (см. поз. 6 рис. 1).

Время пребывания зерна в бункере

                 V*φ*ρ

         τ = ————=...с,

                    П_с

 где V - геометрический объем бунера,

  V = l_б b_б h_б =...м³ + l_б b_б h_q/3=...м³,

   l_б — длина бункера,м,

   b_б — ширина бункера, м,

   h_{б —} высота бункера, м (призматической части),

   h_{q —} высота пирамидальной части, м.

е) Дозатор — питатель (см. поз. 7 рис. 1)

Объем кармана дозатора

                          П_с

                        V_к = ———— =...м³,

                      Ζ n φ ρ

где Ζ — число карманов, шт,

n — частота вращения, об/с,

φ — коэффициент заполнения, φ=.0,6...0,8.

ж) Сепаратор магнитный (см. поз. 8 рис. 1).

Толщина слоя зерна на ленте

                         П_с

                      h = ———— =...м,

                    ω* b*φ*ρ                         L

где ω — скорость движения ленты, ω= ——=...м/с,

                                                                  τ

  L — длина ленты,,

  τ — время прохождения, с,

b — ширина ленты, м,

φ — коэффициент заполнения ленты, φ=.0,6...0,8.

5.2    Машины для измельчения.

а) Весы автоматические (см. поз. 9 рис. 1),

б) Дробилка молотковая (см. поз. 10 рис. 1).

Производительность дробилки.

П = 35 D*L*ρ, кг/ч,

где D — диаметр ротора дробилки, м,

L — длина ротора, м.

Окружная скорость ротора

               Рτ

     W = ——, м/с,

               m

где P — сила удара, Р=118..120 н,

τ — продолжительность удара, с,

m — масса зерна, кг.

Мощность на молотковую дробилку.

N= 0,15*D² L*n=...кВт,            D_рn_эд

где n — частота вращения, n = ——— =...об/мин

                                                     d_р

 

  D_р и d_{р —} диаметры шкифов клиноременной передачи,

  n_эд — частота вращения электродвигателя, об/мин.

в) Дробилка вальцевая (см. поз. 11 рис. 1).

Производительность дробилки.

П = ω*b*l*φ*ρ, кг/с,                              ПDn

где ω — окружная скорость валов, ω= ———, м/с,

                                                                  60

D — диаметр, м,                         φ

n — частота вращения, n = 616 √———, об/с

                                                           ρd_н D

φ — коэффициент трения зерна,                                                           φ = 0,37 — для пшеницы, ржи, ячменя,

0,33 — для бобовых,

0,28 — просо.

Мощность электродвигателя вальцевой дробилки.

N = 0,117 D* L*n (120d_н + D²)=...кВт,

d_{н —} начальный диаметр зерен, м.

г) Дисковая дробилка (см. поз. 12 рис. 1)

Производительность дробилки.

П = FδωρК₁К₂φ=...кг/с,       πD²

где F — площадь диска, F = ———, м,

                                               4

D — диаметр диска, м,

δ — зазор между дисками, δ= 0,5...2мм,

ω — угловая скорость диска, ω =υ/R=...1/с,

υ — окружная скорость, υ =7..8 м/с,      d_{н о}

К₁ — коэффициент соотношения, К₁= ——

                                                                        D_q

  d_{н о —} диаметр загрузочного отверстия,

К_{2 —} опытный коэффициент, К₂ =0,01,

φ — коэффициент заполнения, φ= 0,7...0,8.

д) Машина резательная (см. поз. 13 рис. 1)

            πD²

П= nZδρ —— К₁К₂ =...кг/с,

              4

где V — скорость резания, м/с,

                                                 V

n — частота вращения, n= —— =...об/с,

                                               πD

К_{1 —} коэффициент уплотнения, К₁= 0,6...0,65,

К₂ — коэффициент использования режущей части ножей, К₂ =0,6...0,9,

φ =0,6...0,8,

Z — число ножей,

 δ — толщина стружки, δ= 0,002 м,

ρ — плотность свеклы, ρ= 1050 кг/м³.

5.3   Сортирование.

а) Виброгрохот (см. поз.14 рис. 1).

просеиваем помол солода: состояние

– шелуха,

– крупная крупка — 20%,

– мелкая крупка — 30%,

– мука — 30%.

Производительность виброгрохота.

П= АF(55+а) (60+в)√d_с ρ0,28*10^-3=...кг/ч,

где а — амплитуда колебания, А= ZR=...мм,

    

  F — площадь сита,

               πD²

      F = ———, м,

                 4

  D — диаметр сита, м,

  а — содержание крупной крупки, пройденной через отверстия верхнего сита, %,

  в — количество зерна, прошедшего через верхние сита, размер которого мельче половины отверстия верхнего сита в=65%,

d_с — диаметр верхнего отверстия сита, м,

ρ — обменная масса солода, кг/м³.

Мощность для вращения вала эксцентрика

         к*n³*ι²(G_с+G_м)

  N = ——————, кВт,

                250

где к — опытный коэффициент, к-2...2,5,

                                                   30

n — частота вращения, n= ———, об/с,

                                                 √Zvqα

G_{с —} вес качающей части, G_с =mq=...Н, q= 9,81 м/с²,

α — угол наклона пружин к вертикали, α=3...5°,

G_{м —} вес смеси на сите, G_м= G_м q = Fρqh=...Н,

h — высота слоя на сите, м.

5.4    Пневмотранспорт.

а) Пневмопривод (см. поз.15 рис.1).

 

Скорость воздушно- зерновой смеси

               П

W_п = ———, м/с

           Fρ_вμ                                                   πd²

где F — площадь поперечного сечения, F = ———, м²,   

                                                                            4

  ρ_в - плотность воздуха, кг/м³,

  μ - коэффициент концентрации, μ = 0,5...5,

L — массовый расход воздуха, L=μ *П_с,

  d — диаметр внутренний, м.

Мощность на пневмопривод.

            V_сНq

    N = ——— =...Вт,

               η                                               

                                                                 П_сd

где V_с — секундный объем воздуха, V_с= ——=...м³/с

                                                                 ρ_вμ

а — коэффициент неравномерности,

Н — потери напора, Н= 2500...2800 Па,

η — КПД вентилятора, η= 0,7...0,75,

б) Разгрузитель (см. поз. 15А рис. 1).

Скорость воздушно — зерновой смеси

                  4,68² П_с

         W_р = ——————=...м/с

              D_ц² μρ_ур*60 

где D_{ц —} диаметр цилиндрической части, м,

     ρ_{ур —} плотность воздуха в разгрузителе, кг/м³.

в) Затвор шлюзовой (см. поз. 15Б рис. 1)

                П_с

V_к = ———————— =...м/с

     Z*n*ρ*β*φ*0,06    

где Z — число карманов, шт,

n — частота вращения барабана, об/мин,

φ — коэффициент заполнения, φ= 0,6...0,85,

β — поправочный коэффициент на оэрирование, β= 0,7.

5.5 Прессование.

а) Пак — пресс (см. поз. 18 рис. 1)

Масса одного пакета

G= V_рρ, кг,

где V_{р —} объем рамки, V_р = l_р b_р h_р=...м³,

  l_р - длина рамки, м,

  b_{р —} ширина рамки, м,

  h_{р —} высота рамки, м,

  ρ — плотность прессуемого материала, кг/м³.

Высота пакета с дренажной решеткой

h = h_р+ h_п=...м,

где h_{р —} высота решетки, м,

   h_{п —} высота пакета, м.

Количество пакетов.

         Н

n = ———=...шт,

       h_п ρ

где Н — расстояние от поддона до верхней плиты, м.

Производительность пак — пресса по сырью.

           nG

П = ——— =...кг/с,

         τ_у

где τ_у  - продолжительность цикла,

    τ_у = τ_заг + τ_раз+ τ_пресс =...с,

   τ_заг — время загрузки, 4...8 с,

   τ_{раз —} время разгрузки, 3...6 с,

    τ_{пресс —} время прессования, 10...15с.

6. Вопросы самопроверки.

6.1 Устройство, действие, расчет машин для измельчения, сортирования, прессования.

6.2  Регулируемые параметры этих машин.

7. Вывод, анализ.