1.2.2. Кинематический расчет смесителя

В рассматриваемом смесителе валы вращаются встречно, т.е. левый вал (см. рис. 1.6) вращается против часовой стрелки, а правый – по часовой стрелке. Число оборотов в минуту каждого вала должно составлять

[2, с. 65 – 66].

n_вала = + 52, (1.11)

n_вала = + 52 = 55,84 мин^-1.

Принимаем n_вала = 50 мин^-1 и тогда угловая скорость вращения каждого вала

ω_вала = , (1.12)

ω_вала = = 5,233 с^-1.

Для вращения вала выбираем электродвигатель,

который имеет стандартную частоту вращения n_дв = = 1460 мин^-1, или

ω_дв = , (1.13)

ω_дв = = 152, 813 с^-1.

Тогда передаточное число редуктора

i_ред = , (1.14)

i_ред = = .

1.2.3. Расчет мощности двигателя смесителя

Находим коэффициент, с/м³, зависящий от свойств смеси [8, с. 74],

К = (0,7 · 10⁵ + 3σ_см), (1.15)

К = (0,7 · 10⁵ + 3 · 0,35 · 10⁵) = 1,75 с/м³.

Рассчитываем геометрический параметр, м⁴, площади проекции одной лопасти (миделево сечение лопасти)

[8, с. 60]

γ_лоп = h_лоп (r³_к.лоп – r³_н.лоп), (1.16)

где h_лоп – ширина лопасти, м (принимаем h_лоп = 0,05 м);

r_к.лоп, r_н.лоп – расстояние от оси вращения вала смесителя соответственно до начала и конца лопасти, м (принимаем конструктивно r_н.лоп = 0,05 м; r_к.лоп = 0,34 м).

Тогда

γ_лоп = · 0,05 (0,34³ – 0,05³) = 0,000653 м⁴.

Определяем расчетную мощность, Вт, электродвигателя смесителя

N_{дв.расч} = , (1.17)

где К_y – коэффициент установочной мощности (К_y = = 1,1 – 1,3; принимаем К_y = 1,1);

η_ред – коэффициент полезного действия (КПД) редуктора и передач (η_ред = 0,85).

Тогда

N_{дв.расч} = = 35 754 Вт.

Принимаем N_дв = 36 000 Вт.

1.2.4. Силовой расчет смесителя

Крутящий момент, H · м, на каждом валу

М_кр = , (1.18)

М_кр = = 3 439 Н · м.

Окружное усилие, Н, или сила, изгибающая вал,

Р_изг = , (1.19)

где R_вр.лоп – минимальный радиус вращения лопасти, м (этот радиус равен внутреннему радиусу днища смесителя, т.е. R_вр.лоп = R_дн.см = 0,345 м).

Тогда

Р_изг = = 9 968 Н.

Наибольший изгибающий момент, Н · м, действующий по середине вала,

М_изг.max = , (1.20)

М_изг.max = = 7 476 Н· м.

Расчетный момент, Н· м,

М_расч = , (1.21)

М_расч = = 8 047 Н · м.

Расчетный диаметр, м, каждого из двух валов смесителя

d_{вала.расч} = , (1.22)

где [σ]_изг – допускаемое расчетное напряжение для материала вала при изгибе, Н/м² (принимаем [σ]_изг =

= 70 · 10⁶ Н/м²).

Тогда

d_{вала.расч} = = 0,105 м;

принимаем d_вала = 0,110 м = 110 мм.