3.2 Виброараластырғыштың сипаттамасы

Машина станинада орнатылған корпустан тұрады. Корпус ішінде қалақшалары бар көлденең білік орнатылған. Араластыру органы шарикоподшипниктердің көмегімен айналмалы қозғалысқа келтіріледі. Араластыру органы қозғалысқа мотор–редуктордың көмегімен келтіріледі.

Виброараластырғыш су жейдесімен жабдықталған. Су жейдесінің көмегімен араластырғышқа түскен массаның температурас 40–45⁰С жеткізіледі. Араластыру құрылғысында араластырылып жатқан қоспаға лецитинді қосу үшін корпусқа дәнекерлеу жолымен шанақ жалғанған. Шанақ тамақтық болаттан жасалған. Қызмет көрсету және бақылауға алынып–салынбалы қақпақ қарастырылған. Алынып–салынбалы қақпақ корпусқа топсалы бекітілген.

Ұнтақ түріндегі лецитин және кілегей арластыру камерасында араластырылады. Араластырудың максималды сапасын қамтамасыз ету үшін араластыру органынан бөлек динамикалық вибратор бекітілген. Динамикалық вибратор тербеліс туғызады және айналмалы қозғалысты басқа электроқозғалтқыштан алады.

Виброараластырғыштың ішінде тербеліс көзі тіке қозғалыс жасайды, қоспа бөлшектері оған соғылып соққылық импульс алады да шеңбер траекториясы бойынша қозғалады. Импульс барлық қабатқа беріледі. Осының салдарынан толқын түзіліп қатты және сұйық фазаның араласу процеесінің қарқындылығы артады. Бұл процесстің ұзақтыңын төмендетеді және қоспаның сапасының жақсаруына ықпалын тигізеді.

3.3 Виброараластырғыштың негізгі есептері

Температурасын реттеу арқылы араластыруға арналған аппаратты құрылымдау кезінде оның өнімділігін, құрылымдық өлшемдерін, пайдаланатын энергия мөлшерін, мотор–редуктор және электроқозғалтқыш қуатын анықтайды. Сонымен қатар жеке тораптары мен элементтерінің беріктік және құрылымдық есептерін жүргізеді.

Ары қарай есепті әдебиетте көрсетілген әдістеме бойынша жүргіземіз. Виброараластырғыштың өнімділігін анықтаймыз П, л/сағ, (4.1) формула бойынша анықтаймыз

П = G₁ / (t_н + t_о), (3.1)

Мұндағы g1 – сыйымдылығы, л, лецитин ерітіндісінің қажетті көлемімен анықталады, рецептураға сәйкес, g1 лецитин ерітіндісі үшін 80 л;

t_н – қыздыру уақыты, сағ,технология бойынша қабылдаймыз 20 мин немесе 0,33 сағ;

t_о – тиеу және түсіру уақыты, сағ, қабылдаймыз 10 мин немесе 0,16 сағ.

П = 80 / (0,33 + 0,16) = 163 л/ч

Аппараттың пайдалы көлемі V, м³, мына формула бойынша анықталады (3.2)

V = G₁ / ρ, (3.2)

Мұндағы ρ – тиелетін заттың тығыздығы, кг/м3 Лецитин ерітіндісінің тығыздығы ρ, кг/м3, мына формула бойынша анықталады (4.3).

ρ_рас. = ρ_т.ф. · φ + ρ_ж. · (1 – φ) (3.3)

мұндағы ρ_т.ф. – қатты фазаның тығыздығы, ρ_т.ф. = 1600 кг/м³;

ρ_ж – сұйық фазаның тығыздығы, ρ_ж = 1027 кг/м³;

φ – қатты фазаның құрамы, φ = 0,025.

ρ_рас. = 1600_. · 0,025 + 1027 · (1 – 0,025) = 1041,33 кг/м³

Лецитин ерітіндісі үшін аппараттың пайдалы көлемі:

V = 80 / 1041,33 = 0,077 м³

Аппараттың толық көлемі V_п, м³, мына формула бойынша анықталады (3.4)

V_п = V / η, (3.4)

мұндағы η – көлемді пайдалану коэффициенті; оны әдетте 0,8...0,7 аралығында қабылдайды.

V_п = 0,077 / 0,77 = 0,100 м³

Толық көлемнен шанақтың ішкі бөліктерінің құрылымдық өлшемдеріне оның пішінін қабылдап ауысамыз. Цилиндр пішінін қабылдаймыз, оның ішкі диамтері 0,400 м және ұзындығы 0,800 м. Осыдан ваннаның көлемін аламыз 0,100 м³.

Үздікті қыздыру аппараты үшін будың қажетті мөлшерін D мына формула бойынша анықтайды (4.5)

D = (ΔQ + ΔQ_а + Q_п) / (i* – i**), (3.5)

мұндағы ΔQ –тиелген заттардың жылуының өзгеруі, лецитин ерітіндісі үшін

ΔQ =2347 кДж;

ΔQ_а – аппарат жылуының өзгеруі, лецитин ерітіндісі үшін

ΔQ_а = 2656 кДж;

ΔQ_п – жылудың қоршаған ортаға тарауынан шығындалуы, лецитин ерітіндісі үшін

ΔQ_п = 2117 кДж ;

i* и i** – қыздыру буы мен конденсаттың меншікті энтальпиясы,

i* = 417,4

буды 1 атм қысымда және температурасы 99,64˚ С бергенде,

i** = 2675 кДж

Лецитин ерітіндісін дайындау үшін:

D = (2347 + 2656 + 2117) / (2675 – 417,4) = 3,15 кг

Араластыру кезіндегі араластыру құрылғысының шеңберлік айналу жылдамдығы n, айн/мин, мына формула бойынша анықталады (3.6)

n = c · Δ ρ^0.315 · σ^0.185 · D^x / (ρ_c · d^y), (3.6)

мұндағы c – араластырғыш типін таңдау коэффициенті, қалақшалы араластырғыш үшін c = 3,02;

Δ ρ – бөлшек пен ортаның тығыздықтарының айырмасы, кг/м³;

σ – беттік тартылу, σ = 40 Дж/м², ;

D – шанақтың ішкі диаметрі, D = 0,400 м;

ρ_c – қоспа тығыздығы, ρ_c = 1041,33 кг/м³;

d – араластырғыш қалақшаларының диаметрі, d = 0,310 м;

х – араластырғыш коэффициенті, х = 1,3 ;

у – араластырғыш коэффициенті, у = 2,17 .

Араластырғыштың шеңберлік айналу жылдамдығы:

n = 3,02 · (1600 – 1027)^0.315 · 40^0.185 · 0,400^1,3 / (1041,33 · 0,310^2,17) = 16,40 айн/мин

Араластырғыштың араластыру кезіндегі бұрыштық жылдамдығы ω, рад/с, (4.7) формула бойынша анықталады

ω = n · 3,14 / 30 (3.7)

ω =16,40 · 3,14 / 30 = 1,72 рад/с

Қалақша білігінің айналу моменті М_кр, Н·м, мына формула бойынша анықтаймыз (3.8)

М_кр = (с ∙ ρ ∙ h_л ∙ n / 4) ∙ ( R_л – r_л), (3.8)

Мұндағы с – кедергі коэффициенті, оның мәні сұйықтың тұтқырлығына байланысты болады, с = 0,2;

ρ – араластырылатын сұйықтың тығыздығы, кг/м³, ρ = 1041,33 кг/м³;

h_л –захват лопасти, м, h_л = 0,72 м;

n – жұмысшы органның айналу жиілігі , айн/мин;

R_л и r_л – сәйкесінше қалақша шеттерінің ішкі және сыртқы айналу радиустары,

м, R_л = 0,155 м, r_л= 0,019 м.

М_кр = (0,2 ∙ 1041,33 ∙ 0,72 ∙ 16,4 / 4) ∙ (0,155 – 0,019) = 84 Н∙м

Қалақшалы араластырғыш жетегінің қуаты N, кВт, (4.9) формула бойынша анықталады

N = 0,038 · K₁ · ρ_п · h · n · d_л · z · η_а, (3.9)

мұндағы K₁ – коэффициент, қалақша өлшемдерінің арақатынасына тәуелді,

К₁=1,1…1,4

ρ_п – өнім тығыздығы, кг/м³;

h – қалақша биіктігі, м;

n – араластырғыштың айналу жиілігі, айн/мин.;

d_л – қалақшалардың диаметрі, d_л = 0,31 м;

z – біліктегі қалақшалар саны, z = 6 түйір;

η_а – қуат қоры коэффициенті, η_а =1,5 .

Араластыру органының жетегінің қуаты мынаны құрайды:

N = 0,038 · 1,3 · 1041,33 · 0,136 · 16,40 · 0,31 · 6 · 1,5 = 320 Вт = 0,32 кВт

Айналу жиілігі, айналдыру моменті және жетек қуаты бойынша жай жүрісті жұмысшы органға сай келетін мотор–редуктор таңдаймыз.

Мотор–редуктор толқынды МР–84ВЗ типті. Оның сипаттамалары:

– жай жүрістік біліктегі айналдыру моменті – 84 Н·м;

– айналу жиілігі – 16,40 айн/мин.;

– рұқсат етілген радиалды жүктеме – 3 кН;

– қуат – 0,32 кВт;

Мотор –редуктор массасы – 15,2 кг.

Динамикалық вибратордың электроқозғалтқышының қуаты, N_дв, кВт (3.10) формула бойынша есептейміз

N_дв= qП/ ηη_пр (3.10)

мұндағы q – динамикалық вибратор білігінің айналуына жұмсалатын меншікті энергия шығыны (q=2,5 · 10^-3…2,7 · 10^-3 кВт·сағ/кг);

П – виброараластырғыштың өнімділігі, кг/сағ;

η – динамикалық вибратордвң пайдалы әсер коэффициенті (η= 0,7…0,8);

η_пр– динамикалық вибратордың жетегінің пайдалы әсер коэффициенті (η_пр= 0,96…0,97)

N_дв= 2,5 · 10^-3 ·170/0,8·0,97=0,68 кВт

Қуат мәніне байланысты АОП2 – 41-8 электроқозғалтқышын таңдаймыз. Оның сипаттамалары:

– айналу жиілігі – 710 айн/мин;

– рұқсат етілген радиалды жүктеме – 3 кН;

– қуаты – 0,8 кВт;

Электроқозғалтқыш массасы – 27 кг.

Тербелу амплитудасын (4.11) формула бойынша анықтаймыз

(3.11)

мұндағы N – қуат, кВт;

k – коэффициент (k = 2,0…2,5);

n – айналу жиілігі, айн/мин.

Жұмысшы органның білігіне беріктік есептер жүргіземіз.

–білік материалы – болат 10Х14Г14НТ

– [τ] – рұқсат етілген жанама кернеу, болат үшін 10 МПа = 1 кН/см²

Беріктік шартынан жұмысшы орган білігінің диаметрін есептейміз d, см, диаметрін мына формула бойынша анықтаймыз (3.12)

d³ = (М_кр ·16/π[τ]), (3.12)

мұндағы М_кр – қалақша білігіндегі айналдыру моменті, М_кр = 110 Н·м = 11 кН·см;

[τ] – рұқсат етілген жанама кернеу, болат үшін 10 МПа = 1 кН/см²

МЕМСТ бойынша d = 35 мм. тең етіп қабылдаймыз.

Корпустың цилиндрлік обечайкасының беріктік есептерін жүргіземіз.

Обечайка материалының есептік температурадағы шекті кернеуі , МПа, мына формула бойынша анықталады (3.13)

(3.13)

мұндағы – шекті кернеуге түзеу коэффициенттері, =1, себебі обечайка болат құйма болып табылмайды ;

– обечайка материалының ағу шегінің мәні (Болат 08Х18Н10) температурада 50 С, =210 МПа;

– беріктік қоры коэффициенті, =1,3;

– уақыттық кедергінің минималды мәні, =570 МПа;

– беріктік қоры коэффициенті, =2,4.

МПа

МПа

Обечайка материалы үшін шекті кернеуді қабылдаймыз МПа.

Цилиндрлік обечайканың қабырғаларының қалыңдығы S , мм, формулалар бойынша анықталады.

(3.14)

(3.15)

Мұндағы р – аппараттың жұмысшы қысымы;

D – аппараттағы ішкі диаметр, D=800 мм;

– есепттік 50 С температурадағы обечайкадағы шекті кернеу, МПа;

– дәнекерлеу тігісінің беріктік коэффициенті, =0,8;

с=с₁+с₂ (с₁=0,1 мм – эрозия мен коррозия ескеріліп қосылатын шама, с₂=0,1 – парақ қалыңдығының төменгі рұқсат етілген мәні), с=0,2 мм.

Аппарат элементтеріне гидростатикалық қысым әсер етеді Р_г, МПа, (3.16) формула бойынша анықталады.

(3.16)

Мұндағы – есептеік температурадағы жұмысшы сұйықтың тығыздығы, =1041,33 кг/м³;

g – еркін түсу үдеуі, g=9,8 м/с²;

h – аппараттағы сұйықтың биіктігі, h=0,750 м.

Па=0,007 МПа

мм

мм

Қалыңдығы 1 мм парақ таңдаймыз.

Шекті ішкі артық қысым , МПа, мына формула бойынша анықталады (4.17)

(3.17)

МПа

0,01 МПа < 0,527 МПа – шарт орындалады.