Расчет двухвальных лопастных смесителей непрерывного действия

Для перемешивания и увлажнения керамических и растворных смесей предназначены лопастные двухвальные смесители. Причем смеси должны быть предварительно измельчены и очищены от каменистых включений. Смеситель состоит из привода, ведущего и ведомого валов, корпуса, крышки, системы орошения. Корпус смесителя представляет собой ванну, выполненную из стального листа, с торцевыми стенками. На ведущем и ведомом валах установлены лопасти, образующие прерывистую винтовую линию. Угол их поворота может изменяться в зависимости от условий работы и влияет на производительность смесителя.

Основные параметры лопастных двухвальных смесителей определяются в следующей последовательности [1, 4].

1. Определение скорости движения материала вдоль оси смесителя

, м/с,

где R_СР – средний радиус шнека, м,

, м,

R, r – соответственно наружный и внутренний радиус лопасти, м; α – средний угол наклона винтовой линии шнека относительно среднего радиуса, градус; ω – угловая скорость вращения лопастного вала, рад/с.

2. Определение площади проекции лопастей на радиальную плоскость

, м²,

где ψ – коэффициент, зависящий от длины рабочей дуги рабочей поверхности лопасти по окружности, ψ = 0,04…0,08.

3. Определение производительности двухвального лопастного смесителя

, м³/ч,

где φ – коэффициент заполнения корытообразного корпуса смесью, φ=0,3…0,5; k – коэффициент возврата смеси, учитывающий также перекрытие пространства лопастями двух валов, k=0,6…0,8.

4. Определение усилий, действующих на лопасти

а) осевое усилие, действующее на одну лопасть вала

, Н,

где q₁ – давление смеси на лопасть в осевом направлении, Па

, Па,

с – коэффициент сопротивления смеси, с=3…9 (меньшее значение коэффициента имеют более пластичные смеси); ρ – плотность смеси, кг/м³, ρ=2400 кг/м³ – для бетонных смесей, ρ=1500 кг/м³ – для растворных смесей на цементе, ρ=1000 кг/м³ – для растворных смесей на гипсовом вяжущем.

б) осевое усилие, действующее на весь лопастной вал

, Н,

где i₁ – число лопастей одного вала.

в) окружное усилие на одну лопасть вала

, Н,

где q₂ – давление смеси на лопасть по окружности вращения лопастей, Па

, Па,

υ₂ – средняя окружная скорость лопасти, м/с

, м/с,

S – шаг винтовой линии лопасти, м

, м.

5. Определение мощности электропривода вращения лопастных валов

, кВт,

где λ – коэффициент запаса мощности, учитывающий возможность заклинивания лопастного вала, λ =1,1…1,3; η – КПД передачи привода, η=0,8…0,9; N₁ – мощность для преодоления сопротивления смеси в осевом направлении, Вт

, Вт,

i – общее число лопастей смесителя, т.е. число лопастей двух валов смесителя; N₂ – мощность для преодоления силы трения смеси о поверхность лопастей, Вт

, Вт,

где f – коэффициент трения смеси о сталь, f=0,5…0,65; N₃ – мощность для преодоления сопротивления смеси по поверхности корпуса, Вт

, Вт,

N₄ – мощность для преодоления сопротивления смеси вращению кронштейнов, Вт

, Вт,

b_К – ширина кронштейна лопасти, м; R₁ – наружный радиус вращения кронштейна, м, R₁= r, м; r₁ – внутренний радиус вращения кронштейна лопасти, м.

Исходные данные к расчету двухвальных лопастных смесителей приведены в приложении 8.