Практичне заняття № 16

Тема: Розрахунок пневматичних установок.

Мета роботи: Викласти методику розрахунку пневматичних установок.

План

1. Розрахунок швидкості руху повітря.

2. Визначення діаметра трубопроводу.

3. Вибір потужності повітряного насоса.

Для переміщення вантажу по трубопроводу необхідна швидкість руху потоку повітря, що перевищує критичну:

Виходячи з дослідних даних швидкість повітря в трубопроводах вибирають в межах 10 ... 25 м/с залежно від матеріалу, що транспортується. Швидкість переміщення вантажу в трубопроводі v_r = (0,65 ... 0,85) v_в. Чим вище швидкість повітря в трубопроводі, тим більше може бути масова концентрація суміші, тобто насиченість повітря частками вантажу. Коефіцієнт масової концентрації суміші

де Q — продуктивність, т/год; V_в — витрата повітря (об'єм переміщуваного повітря), м³/с; _в — щільність повітря _в = 0,00124 т/м3.

Для всмоктувального пневматичного транспорту коефіцієнт концентрації суміші =3... 35, для нагнітального = 40 ... 75. Досягши граничної концентрації відбувається випадання окремих часток вантажу і може статися закупорювання трубопроводу в місці його найбільшого опору.

Діаметр (м) трубопроводу

Потужність (кВт) повітряного насоса

де р_повн — повний тиск повітря, кПа.

Тиск повітря витрачається на подолання опорів при введенні матеріалу в трубопровід рв на переміщення суміші рм, на подолання вертикального підйому суміші рп, на опір в колінах і відведеннях р_к, а також в розвантажувачі р_р і фільтрі р_ф. З урахуванням неврахованих втрат для всмоктувальної системи

де ;

при діаметрі трубопроводу d, горизонтальній довжині / і висоті h коефіцієнт до = 0,45 ... 0,24.

Для vв = 15 ... 25 м/с рп = 1,224h (1 + );

; р_р = 2 кПа; р_ф = 1 кПа.

Необхідна потужність (кВт) двигуна повітряного насоса

де — ККД приводу;  = 0,65 ... 0,85.

Як повітряні насоси для пневматичного транспорту використовують переважно вентилятори. Їх ділять на вентилятори низького (до 1 кПа), середнього (до 3 кПа) і високого тиску продуктивністю 3500 ... 77 000 м³/год. Вентилятори високого тиску виготовляють з радіальними лопатями. Їх необхідна потужність зростає із збільшенням витрати повітря, при цьому тиск знижується. Тому їх вигідно застосовувати при порівняно невеликій продуктивності, коли вони мають максимальні показники.

Практичне заняття № 17

Тема: Бункери та живильники

Мета роботи: Вивчити конструкції бункерів та живильників та викласти методику їх розрахунку.

План

1. Визначення пропускної здатності бункера.

2. Розрахунок швидкості витікання матеріалу із бункера.

3. Вивчення конструкцій бункерних затворів.

4. Вивчення конструкції живильників.

У технологічному ланцюзі виробництва для забезпечення безперебійної роботи треба мати проміжні ємкості (нагромаджувачі) Бункери — це споруди у вигляді посудин для тимчасового нагромадження і зберігання насипних матеріалів. Крім того, бункери застосовують у завантажувальних вузлах машин безперервної дії як вмістища, що приймають вантажі від машин циклічної дії порціями, а видають на конвеєр безперервним потоком

Рис. 4 Схеми бункерів

Місткість таких бункерів треба вибирати залежно від завантажувальних порцій, частості їх подавання та від продуктивності потоку матеріалу, який виходить із бункера. Максимальна місткість бункера досягає 1000 м³.

Найбільш поширені форми бункерів (рис. 1): пірамідальні (а), призмопірамідальні (б), конічні (в), циліндричні (г), параболічні (д), щілиновидні (е). Форма бункера повинна бути такою, щоб його можна було повністю завантажити і розвантажній; в ньому не повинно бути «мертвих» зон, у яких матеріал втрачає рухливість і не може висипатися з бункера. Бункери повинні бути прості за конструкцією і довговічні; їх виготовляють металевими, зі збірного залізобетону або комбінованими.

Залежно від властивостей матеріалу та форми бункера розрізняють два способи витікання матеріалу з отворів бункера: нормальний, коли матеріал рухається вниз у вигляді стовпа над отвором, і гідравлічний, коли рухається весь сипкий матеріал. У більшості випадків насипний вантаж із бункерів витікає нормально, а в бункерах з великим кутом нахилу стінок і при постійному їх струшуванні спостерігається гідравлічне витікання.

Кут нахилу стінки залежить від матеріалу: β = 36° для зерна; β = 45.·..60° для сортового і дрібного вугілля (більше значення); β — 65° для руди.

Якщо матеріал втрачає рухливість у бункері внаслідок кускуватості, злежування, змерзання тощо, то можуть утворитися склепіння матеріалу в бункері. Склепіння може виникати також внаслідок невдалої конструкції бункера, особливо при наявності виступів на внутрішній поверхні. Для зруйнування склепінь і поліпшення витікання матеріалу застосовують електричні, механічні або пневматичні вібратори, які встановлюють на металевих стінках бункера; іноді нижню частину бункера з вібратором пружно з'єднують із верхньою частиною. Для зруйнування склепінь застосовують різні механічні шурники, які вмонтовуються в бункер. Для поліпшення рухливості насипного матеріалу і захисту від стирання стінок бункери футерують гумовим шаром. Між стінкою і гумовим покриттям передбачено повітряну порожнину.

Бункери обладнують спеціальними покажчиками (датчиками) для вимірювання рівня матеріалу в ньому з дистанційною передачею інформації.

Пропускна здатність бункера

де А — площа вихідного отвору; ν — швидкість витікання матеріалу; р_м—щільність матеріалу.

Швидкість нормального витікання матеріалу

де λ— коефіцієнт витікання, який визначається експериментально (λ = 0,22 для пиловидних і вологих порошкоподібних матеріалів, λ = 0,4 для кускових; λ = 0,6 для добре сипких порошкоподібних і зернистих матеріалів); — гідравлічний радіус отвору витікання, який дорівнює відношенню площі А до периметра отвору Р.

При гідравлічному витіканні швидкість матеріалу

де h — висота матеріалу в бункері; λ = 0,7...0,9 для розчинів і бетону.

Ширина отвору витікання для добре сипких матеріалів (а — розмір типового куска).

Мінімальна площа вихідного отвору

де φ — кут внутрішнього тертя.

Затвори застосовують для випускання і регулювання потоку насипного матеріалу з бункера. Привод затворів буває електричний, пневматичний або гідравлічний; керування дистанційне або місцеве.

До затворів ставляться такі вимоги: можливість регулювання потоку матеріалу; швидке відсікання матеріалу і надійне ущільнення від висипання; неможливість самовідкривання; невеликі зусилля на відкривання і закривання затвора.

Затвори працюють за принципом відсікання рухомого потоку матеріалу або створення підпору (рис. 5) і бувають таких типів: а — клапанний, б — підпірний, в — секторний, г — зворотний секторний, д — двосекторний, е — шиберний, е — пальцевий, ж — ланцюговий, з — стрічковий (пластинчастий)

Рис. 5 Бункерні затвори

Клапанний затвор є найбільш простим і застосовується в бункерах малої місткості; видається матеріал за один поворот клапана.

Підпірний затвор дає змогу регулювати Інтенсивність розвантаження зміною кута нахилу лотка. Застосовують його для бункерів малої І середньої місткості.

Секторні затвори закріплюють на спеціальному патрубку і повертають за допомогою зубчастої або іншої передачі. При значних розмірах випускного отвору для крупнокускових матеріалів установлюють двосекторні затвори. Одночасне відкривання двох секторів забезпечується зчепленими між собою шестірнями.

Шиберні затвори (вертикальні і горизонтальні) з рейковим механізмом застосовують для сипких матеріалів. Конструкція їх компактна, але для керування потребують значних зусиль.

Пальцевий затвор складається з окремих важких зігнутих важелів, загострених на кінці, які шарнірно закріплені на осі. Незалежна підвіска кожного важеля дає змогу перекривати потік крупнокускових матеріалів.

Ланцюговий затвор закриває отвір ланцюгами великої ваги.

Стрічковий і пластинчастий затвори застосовують при великих розмірах випускних отворів. Вони мають малу довжину, складаються (рис. 5, з) зі стрічки або настилу 3 на роликоопорах 4 і приводяться рейковою передачею 1, 2.

ЖИВИЛЬНИКИ ДЛЯ ВИДАВАННЯ МАТЕРІАЛУ З БУНКЕРІВ

Живильники застосовують для безперервного і рівномірного (а іноді і регульованого) видавання матеріалів з бункерів і завантаження машин безперервної дії або технологічного обладнання (бетонозмішувачів безперервної дії, щокових дробарок тощо). Крім того, живильники застосовують у розвантажувальних І перевантажувальних вузлах конвеєрів; вони забезпечують мінімальну висоту падіння матеріалу на робоче полотно конвеєра, а також розганяють матеріал до швидкості, яка дорівнює швидкості робочого конвеєра.

Найпоширеніші типи живильників наведено на рис. 1.

Стрічкові й пластинчасті живильники (рис. 6, а) застосовують для завантаження матеріалів (крім крупнокускових), -іде-більшого неабразивних. Для видавання важких крупнокускових абразивних матеріалів використовують пластинчасті живильники. Швидкість руху робочого полотна 0,05...0,25 м/с. їхні недоліки — великі вага і вартість.

Рис. 6 Живильники

Ланцюгові живильники (рис. 6, б) застосовують для крупнокускових абразивних матеріалів. Вони складаються з приводного ланцюга, який висить перед випускним отвором бункера і утворює важку завісу, що перешкоджає самовитіканню матеріалу. При русі ланцюгів матеріал випускається; продуктивність можна регулювати частотою обертання привода.

Для видавання насипних неабразивних матеріалів з включеннями окремих крупних кусків використовують хитний живильник (рис. 6, в). Лоток 2 здійснює зворотно-поступальний рух від кривошипа L

Плунжерний живильник (рис. 6, г) застосовують для подавання дрібнофракційного матеріалу. Він має лоток який рухається від кривошипно-повзунного механізму.

Гвинтові живильники (рис. 6, д) подають сипкий матеріал гвинтом; застосовують для переміщення пороховидних і дрібно-кускових матеріалів, їхні позитивні якості — герметичність і можливість регулювання продуктивності зміною частоти обертання гвинта.

Дискові, або тарілчасті, живильники (рис. 6, е) складаються з обертового диска 3, нерухомого скребка /, який скидає матеріал, та підйомних манжет 2. Застосовують для завантаження пороховидних, зернистих і дрібнокускових матеріалів.

Барабанний живильник (рис. 6, е) розміщують під горловиною бункера і застосовують для видавання насипних матеріалів, в яких є крупні куски. Недолік — велика висота падіння матеріалу на завантажувальний конвеєр.

Вібраційні живильники (рис. 6, ж) можуть видавати абразивні і крупнокускові матеріали. Продуктивність регулюється зміною амплітуди та частоти коливань робочого органу. Великою перевагою їх є можливість завантаження конвеєра з мінімальної висоти, що сприяє зменшенню спрацювання стрічки конвеєра.