МЕТОДОЛОГИЯ И АЛГОРИТЪМ ЗА ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПАРАМЕТРИТЕ НА ВЕРТИКАЛНИЯ СРЕД НА СМЕСИТЕЛЯ НА НАЛИВИ МАТЕРИАЛИ

Тъй като основният елемент на смесителя на шнека е вертикален шнек, разположен вътре в цилиндрична обвивка [1], е необходимо да се определят такива параметри на шнека като външен диаметър, диаметър на вала, стъпка на навиване и ширина на спиралата, вътрешен диаметър на корпуса, който отговарят на условията за получаване на необходимото качество на сместа за даден интервал от време.

Един от вариантите на винтовия миксер е показан на фиг. 12].

Смесителят работи по следния начин: първо смесените материали се зареждат в бункер 1 през приемника за зареждане 7. След това задвижването на винта 2 (не е показано на фиг. 1) се включва и смесителят 4 смесва материалите и винтът 2 улавя сместа и я премества по корпуса 3 до горния край, където удря коничния дифузьор с променлив радиус 6 и оттам се руши надолу, след което отново се улавя от винта и се движи нагоре, поради което там е активно циркулационно смесване на материали. Ребрата 5 предотвратяват падането на материали вътре в корпуса 3.

Фигура: 1. Смесител за шнек

Външният диаметър на винта може да се определи чрез обема на смесените материали и броя на техните циркулации вътре в смесителя. В този случай производителността на винта трябва да бъде [3]

, (един)

където nc е броят на циркулациите на смесените материали; V - обемът на смесените материали в смесителя.

Продължителността на един цикъл на смесване може да се определи като отношение на обема на смесените материали към производителността на винта:

. (2)

За да извършите nc смесване, необходимото време ще бъде:

. (3)

От (1), като се вземат предвид (2) и (3), имаме

. (4)

Ефективността на шнека може да се определи от израза [1]:

, (пет)

където D, d е външният диаметър на винта и диаметърът на неговия вал; h е стъпката на навиване на спиралата; nш - скорост на винта; k3 - коефициент на натоварване на винт.

За вертикалните шнекове диаметърът на вала d и стъпката на спиралата h се вземат в зависимост от външния диаметър D. Ние обозначаваме:

, (6)

. (7)

След като заместим (6) и (7) в (5), получаваме

. (8)

Числените стойности на коефициента k1 за вертикални шнекове се препоръчват да се вземат в диапазона k1 = 0,3 - 0,5, а тъй като дължината на шнека при шнековия смесител е незначителна, може да се вземе k1 = 0,3. Стойността на коефициента k2 се препоръчва да се приема в диапазона k2 = 0,7 - 1,0 [1]. В работа [4] е показано, че при k2 = 1,2 - 1,4 вертикалният шнек успешно транспортира насипни материали.

От условието за равенство (4) и (8) получаваме

. (девет)

Изследването на тази формула (фиг. 2) показа, че тя е подходяща за определяне на външния диаметър на винта. И така, при V = 2 m 3, nc = 5, k1 = 0,3, k2 = 1,0, tp = 5 min, nsh = 150 min -1, k3 = 0,8, необходимият диаметър на винта се оказа 0,28 m, което може да се счита за приемлив резултат.

Познавайки външния диаметър на шнека, можете да определите диаметъра на вала и стъпката на спиралната намотка според зависимостите:

, (десет)

. (единадесет)

Ширината на спиралата се изчислява от израза

. (12)

Фигура: 2. Зависимости на диаметъра на винта от броя на циклите на смесване при tр = 5 min (1) и от производителността на смесване при nc = 5 (2)

Фигура: 3. Алгоритъм за изчисляване на параметрите на вертикалния винтов смесител от насипни материали

За транспортиране на материали с винт е необходимо условието

където vc е най-големият размер на частиците на материала.

Вътрешният диаметър на корпуса на шнека е:

, (14)

където ∆ е размерът на пролуката между външния диаметър на винта и вътрешния диаметър на корпуса.

По този начин, използвайки получените зависимости (9) - (14), както и препоръки за избор на числени стойности на коефициентите k1 и k2, е възможно разумно да се изчислят основните параметри на винта и външния диаметър на винтът е взет от числовата серия съгласно GOST 2037-82.

Едно от необходимите условия за транспортиране на материала чрез винта е, че центробежната сила е в състояние да премести материала по периферията на спиралата, където тя контактува с вътрешната стена на корпуса. Ако центробежната сила е незначителна, шнекът работи неефективно. Това условие може да бъде записано като

. (петнадесет)

Центробежна сила, действаща върху частица материал:

където m е масата на материалната частица; ω, R - ъглова скорост и радиус на винта.

Сила на триене на материала върху винта

, (16)

където g е ускорението на гравитацията; α е ъгълът на изкачване на винтовата спирала; fsh - коефициент на триене на материала върху винта.

Минималната честота на въртене на винта според условието за създаване на необходимата центробежна сила е [5]:

. (17)

Преместването на материала нагоре по спиралата на винта е успешно, ако скоростта му на въртене е по-голяма от критичната [1]:

, (18)

където fк е коефициентът на триене на материала върху корпуса.

Алгоритъмът за изчисляване на параметрите на вертикалния винтови смесител на насипни материали е представен по-долу (фиг. 3).

Този алгоритъм може да бъде реализиран под формата на компютърна програма, която ще осигури възможност за изчисляване на параметрите на винта за всякакви условия на смесване.

Рецензенти:

Евстратов В.А., доктор на техническите науки, професор, ръководител. Катедра "Машини и оборудване на предприятия от строителната индустрия", SHI (f) FSBEI HPE YRSPU (NPI) М.И. Платова, Шахти;

Першин В.А., доктор на техническите науки, професор в катедра "Технически системи на жилищно-комуналните услуги и услуги", ISOiP (клон) ДСТУ, Шахти.