background image

A k a d e m i a   G ó r n i c z o - H u t n i c z a  

i m .   S t a n i s ł a w a   S t a s z i c a  

w   K r a k o w i e

W y d z i a ł   I n ż y n i e r i i   M a t e r i a ł o w e j   i

C e r a m i k i

 

M a s z y n o z n a w s t w o   C e r a m i c z n e

P r o j e k t   n r   1

T e m a t :

  D o b r a ć   u r z ą d z e n i a   k r u s z ą c e   d l a   w ę z ł a

r o z d r a b n i a n i a   o r a z   o k r e ś l i ć   w a r u n k i   p r a c y   d l a

w y b r a n e j   k r u s z a r k i   a n a l i z o w a n e g o   w ę z ł a .  

background image

Dane

Obliczenia

Wyniki

1

.   Dobrać   urządzenia   kruszące   dla   węzła   rozdrabniania   oraz

określić   warunki   pracy   dla   wybranej   kruszarki   analizowanego
węzła przy następujących danych:

                                           

1) rodzaj rozdrabnianego surowca -  marmur
2) maksymalna wielkość brył nadawy- D

max

= 900 [mm]

3) pożądany produkt z węzła kruszenia - d

max

 =15 – 40 [mm]

4) wydajność węzła kruszenia – Q=120 [t/h]

   

   

2. Charakterystyka surowca:

   

Skała

 

metamorficzna

 powstała z przeobrażenia 

wapieni

, rzadziej 

dolomitów

Składa się głównie z 

krystalicznego

 

kalcytu

 lub 

dolomitu

 (

marmur 

dolomitowy

).Od 

starożytności

 stosowany jako cenny materiał budowlany, 

rzeźbiarski oraz architektoniczny. Znane marmury wydobywa się w 

Carrarze

 we 

Włoszech

 i na 

chorwackiej

 wyspie 

Brač

. Marmury wydobywa się przy użyciu 

różnych urządzeń tnących, nie stosuje się materiałów wybuchowych, gdyż 
prowadzą one do spękania skał i drastycznej redukcji bloczności złoża, co 
uniemożliwia wydobycie bloków na tyle dużych by pociąć je na płyty 
okładzinowe lub przeznaczyć na rzeźby. W Polsce marmur wydobywany jest 
wyłącznie w 

Sudetach

, przede wszystkim w 

Masywie Śnieżnika

, gdzie występuje

w dwóch odmianach kolorystycznych, jako "Biała Marianna" (na górze 

Krzyżnik

) i "Zielona Marianna". Innym złożem marmuru jest złoże marmuru 

szarego z odcieniem niebieskawym w 

Sławniowicach

. Eksploatuje się także 

dolomity przeobrażone (nazywane przez większość geologów marmurem lub 
dolomitem krystalicznym) w 

Rędzinach

. Marmur znajduje szerokie zastosowanie

w wykańczaniu wnętrz, jako materiał okładzinowy na wszelkie wykładziny 
wewnętrzne poziome i pionowe w budownictwie, przemyśle kamieniarskim i 
zdobniczym.

       

      Właściwości:

1)

gęstość ρ = 2720 kg/m

3

2)

gęstość nasypowa  ρ

n

 = 1620 kg/m

3

3)

współczynnik tarcia surowca o stal  µ = 0,5

4)

wytrzymałość na ściskanie σ

c

 = 127 MPa

5)

moduł Younga   E = 54 GPa

3. Warianty węzła kruszenia:

background image

I model węzła kruszenia:
                                                                                                     

                                                                                                        15÷40          Q

p1

=20 t/h         

                                                       Q

1

=99 t/h                                                 Q

2

= 108 t/h

Q

n

=132 t/h                                               i=5                                                              i= 5            0÷36     Q

p2

=100 t/h

Nadawa    Ruszt         200÷900      I st. kruszenia  0÷180     Sortownia       >40  II st. kruszenia          Sortownia

     s= 200                            

kr. szczękowa                                                        kr. stożkowa

0÷900

                          Q

R

= 33 t/h       0÷200                                              odpad                                       odpad         

                                                                                                           Q

O

= 4 t/h                            Q

O

=8 t/h      

II model węzła kruszenia 

                                                                        Q

1

= 99 t/h

                                                        i= 5

Q

n

= 132 t/h

Nadawa           Ruszt                                   I st. Kruszenia     0÷200         Sortownia                             Q

p

= 120 t/h      

    e= 600                                    

kr. szczękowa

                   a

   0÷900                                                                                                                                                           15÷40

                                                                          <40                                        >40                       
                0÷600     200÷600                                                  Q

2

= 50 t/h

                                                                                            II st. kruszenia
                                                                                              

kr. stożkowa

    Ruszt                                                                                 
     e= 200                                                                                   i= 6                                  odpad
                                                                                                                                            Q

O

= 12 t/h

                                                            0÷200     Q

R

= 33 t/h

                                      

background image

i= 5
D

max

=900 mm

ρ

n

= 1,62 t/m

3

d

max I

=180 mm

i= 4
ρ

n

= 1,62 t/m

3

3.1. Dobór urządzeń kruszących dla I węzła kruszenia.
Założono 10 % odpadu, ok. 3 % po pierwszym stopniu kruszenia i 7 % po
drugim stopniu kruszenia.

 3.1.1. I stopień kruszenia:
Dla tego stopnia 

dobrano kruszarkę o prostym ruchu szczęki firmy Makrum,         model

40.17.

  Parametry kruszarki.

Wielkość wlotu

800x1000 [mm]

Zakres regulacji wielkości szczeliny
wylotowej

80÷180 [mm]

Maksymalna wielkość materiału
wejściowego

750 [mm]

Wydajność

35÷90 [m

3

/h]

Moc silnika napędowego

35÷90 [kW]

Masa największego zespołu

14,0 [t]

Masa kruszarki

38,

 

1 [t]

Obliczenie wielkości d

max I

:

d

max I

=

 

180

5

900

=

 mm

b= 

150

2

,

1

180

=

, b- maksymalna wielkość szczeliny wylotowej.

Q

1

(

)

120

62

,

1

35

80

150

80

180

35

90

=

+

t/h

3.1.2. II stopień kruszenia:
Dla tego stopnia dobrano kruszarkę stożkową również firmy Makrum, 
model 44.51 G. 

Parametry kruszarki.

Obliczenie wielkości d

max II

:

d

max II

=

 

36

4

180

=

 mm

b= 

30

2

,

1

36

=

Q

2

(

)

141

62

,

1

37

15

30

15

40

37

120

=

+

t/h

3.2. Dobór urządzeń kruszących dla II węzła kruszenia.

d

max I 

=180

 mm
Q

1

=120 t/h

d

max II

=36mm

Q

1

=141 t/h

Średnica stożka wewnętrznego

900 [mm]

Zakres regulacji wielkości szczeliny
wylotowej

15-40 [mm]

Maksymalna wielkość materiału
wejściowego

175 [mm]

Wydajność

37÷121 [m

3

/h]

Moc napędu

55 [kW]

Masa bez osprzętu

7,3 [t]

Masa z osprzętem – na fundamencie

10 [t]

Masa z osprzętem – na ramie

11,8 [t]

Skok mimośrodu

16;22,5;29 [mm]

 

background image

i= 5
D

max

=900 mm

ρ

n

= 1,62 t/m

3

d

max I

=180 mm

i= 6
ρ

n

= 1,62 t/m

3

 Założono 10 % odpadu.

3.2.1. I stopień kruszenia:
Dla tego stopnia 

dobrano kruszarkę o prostym ruchu szczęki firmy Makrum,         model

40.17.

  Parametry kruszarki.

Wielkość wlotu

800x1000 [mm]

Zakres regulacji wielkości szczeliny
wylotowej

80÷180 [mm]

Maksymalna wielkość materiału
wejściowego

750 [mm]

Wydajność

35÷90 [m

3

/h]

Moc silnika napędowego

35÷90 [kW]

Masa największego zespołu

14,0 [t]

Masa kruszarki

38,

 

1 [t]

Obliczenie wielkości d

max I

:

d

max I

=

 

180

5

900

=

 mm

b= 

150

2

,

1

180

=

 

Q

1

(

)

120

62

,

1

35

80

150

80

180

35

90

=

+

t/h

3.2.2. II stopień kruszenia:
Dla tego stopnia dobrano kruszarkę stożkową również firmy Makrum, 
model 44.52 G. 

Parametry kruszarki.

Obliczenie wielkości d

max II

:

d

max II

=

 

30

6

180

=

 mm

b= 

25

2

,

1

30

=

Q

2

(

)

77

62

,

1

25

20

25

20

50

25

159

=

+

t/h

4. Ocena i wybór wariantu węzła kruszenia.

Do procesu rozdrabniania wybrano I model węzła kruszenia. Kierowano się 

d

max I

=180 

mm
Q

1

=120 t/h

d

max II

=30mm

Q

1

=77 t/h

Średnica stożka wewnętrznego

1200 [mm]

Zakres regulacji wielkości szczeliny
wylotowej

20-50 [mm]

Maksymalna wielkość materiału
wejściowego

200 [mm]

Wydajność

25÷159 [m

3

/h]

Moc napędu

90 [kW]

Masa bez osprzętu

15,9 [t]

Masa z osprzętem – na fundamencie

19 [t]

Masa z osprzętem – na ramie

22,4 [t]

Skok mimośrodu

19;25;31 [mm]

 

background image

μ= 0,5 

D

max

= 900 mm

następującymi kryteriami:

1) względny wskaźnik masowy- dla pierwszej linii jest on o wiele niższy od 

wskaźnika dla drugiej linii kruszenia; 

2) I linia kruszenia pozwala na osiągnięcie wyższych wydajności produkcji, 

a więc jest bardziej opłacalna;

3) serwis- producent oferuje różne typy maszyn zapewniając 24 godzinną 

dyspozycyjność oraz błyskawiczną realizację powierzonego zadania 
przez wysoko wyspecjalizowany zespół serwisowy. Dzięki silnemu 
zapleczu konstrukcyjno-technologicznemu firma przeprowadza 
szczegółowe ekspertyzy techniczne oraz inwentaryzacje maszyn i 
urządzeń. Wykonuje także okresowe przeglądy i bieżące remonty 
instalacji technologicznych oraz świadczy serwis gwarancyjny i 
pogwarancyjny.

5. Warunki pracy kruszarki szczękowej, model 40.17, pracującej na I 
stopniu, I węzła kruszenia

.

5.1 Obliczenie kąta rozwarcia, α: 

 μ ≥tg 

2

α

μ= tgφ

tgφ≥tg

2

α

α

≤2φ

μ =0,5
μ= tgφ
φ=arctg0,5
φ≈27

o

α

≤2φ

α

≤2• 27

α

≤54

μ – współczynnik tarcia materiału

α

 - kąt między szczękami

Dla kruszarek szczękowych kąt 

α

 wynosi 21-23 

o

. Przyjęto kąt równy 22 

o

.

5.2 Obliczenie wielkości produktu (d

max

):

b- wielkość szczeliny wylotowej (zakładam 80 mm).
d

max

=1,2×b

d

max

=1,2×80 [mm]

d

max

=96 [mm]

d

max

≈100 [mm]

b= e + s
e - nastawa szczeliny
Ustawiono wielkość e na 72 mm.
s = b

 

- e

s = 8 [mm].

5.3 Obliczenie szerokości komory na wejściu (B):

α

=22 

o

B= 1060 mm

background image

α= 22°

g≈ 10 

2

s

m

s= 0,008 m

n= 7,94 

s

obr

e= 0,072 m
s=0,008 m
L= 1 m
k= 0,5
α= 22°

D

80

=0,72 m

d

80

= 0,144 m

L= 1m
σ

c

=127 MPa 

E=54000MPa

n=7,94 

s

obr

D

max

= (0,8÷0,85) B 

 B = 

85

,

0

max

D

= 1060 mm

5.4 Obliczenie liczby obrotów na sekundę korzystając ze wzoru:

n= 0,5 

s

gtg

2

α

gdzie: 
g – przyspieszenie ziemskie
s – skok

α

 - kąt między szczękami

n= 0,5 

s

obr

tg

94

,

7

008

,

0

2

22

10

=

            

5.5 Obliczenie wydajności objętościowej Q

V

, korzystając z następującego 

wzoru:

k

tg

L

n

s

s

e

Q

V

+

=

2

2

)

2

(

α

Gdzie:
L – długość szczęki, zakładam L= 1 m.
k – współczynnik rozluźnienia materiału, zakładam k= 0,5.

h

m

h

m

tg

Q

V

3

3

7

,

44

3600

5

,

0

2

22

2

1

94

,

7

008

,

0

)

008

,

0

072

,

0

2

(

=

+

=

5.6 Określenie mocy silnika kruszarki N:
 Korzystano ze wzoru:

N= k

1

 • k

2

 

(

)

n

d

D

L

E

c

2

80

2

80

2

6

2

η

π

σ

k

2

=

ρ

ρ

n

=

72

,

2

62

,

1

=0,6

k

1

 – współczynnik osłabienia materiału

Przyjęto k

1

 = 0,8

c

η

 - sprawność mechaniczna kruszarki

Przyjęto 

c

η

= 0,8

N= 0,8 • 0,6 

(

)

184

,

0

94

,

7

144

,

0

72

,

0

8

,

0

6

1

14

,

3

54000

2

127

2

2

2

=

W

n= 7,94 

s

obr

Q

V

=44,7

h

m

3

N= 0,184 W

background image
background image
background image

                            

Typ

Wymiar

40.17

A

B

C
D

E

F

G
H

800 

1000

80÷180 

4500
3000
2650
2440
2605

Literatura:

1) Bolesław Stefan „ Maszynoznawstwo ceramiczne” 1956;
2) B. Stefan, M. Mikoś, E. Marecki – „Maszyny ceramiczne” PWN Kraków 1964
3)

www.makrum.pl

 

 

;

4)

www.wikipedia.org

 

 

.

background image
background image

A k a d e m i a   G ó r n i c z o - H u t n i c z a  

i m .   S t a n i s ł a w a   S t a s z i c a  

w   K r a k o w i e

W y d z i a ł   I n ż y n i e r i i   M a t e r i a ł o w e j   i

C e r a m i k i

 

M a s z y n o z n a w s t w o   C e r a m i c z n e

P r o j e k t   n r   2

T e m a t :

  O k r e ś l i ć   w a r u n k i   p r a c y   m ł y n a

k u l o w e g o   o k r e s o w e g o   d z i a ł a n i a .  

background image

Dane

Obliczenia

Wyniki

t

m

= 19 h

1.   Określić   warunki   pracy   młyna   kulowego   okresowego   działania
dla następujących danych:

1) roczne zapotrzebowanie na produkt- Q

r

= 650 Mg;

2) straty rozlania s

w

= 0,07;

3) współczynnik udziału wody k

w

= 0,35;

4) średnica komory młyna D

Ł

=2,0 m;

5) współczynnik prędkości obrotowej k

n

= 0,65;

6) rodzaj mielonego surowca: iły porcelanowe;
7) czas mielenia T

m

= 19 h;

8) gęstość usypowa surowca- ρ

u

=2,06 g/cm

3

.

2. Charakterystyka surowca.

Iły   porcelanowe-  są   to   iły   (gliny)   biało   wypalające   się,   po   wypaleniu   w
temperaturze 1300ºC mają stopień białości co najmniej 50%, a po wypaleniu
w temperaturze 1200ºC co najmniej 60%. Podstawowy surowiec w przemyśle
ceramiki   szlachetnej,   stosowane   do   produkcji   wyrobów   o   białym   czerepie.
Tworzą złoża na obszarze bolesławieckim na Dolnym Śląsku, także występują
w okolicach Nowogrodźca i Węglińca. Są to złoża: Czerwona Woda, Zofia w
Czerwonej Wodzie, Maria I i Maria II w Czernej, Maria III w Ołdrzychowie,
Bolko,   Ocice,   Anna,   Janina,   Jaroszowice.   Na   skalę   przemysłową   iły   biało
wypalające się eksploatowane są w dwóch podziemnych kopalniach: Bolko i
Janina.   Dotychczas   udokumentowano   6   złóż   glin   biało   wypalających   się   o
łącznych  zasobach 17 mln ton. Gliny biało wypalające się są stosowane do
produkcji   wyrobów   porcelitowych,   fajansowych,   sanitarnych,   płytek
okładzinowych, oraz porcelany elektrotechnicznej.

3. 

Wyznaczenie ilości cykli pracy w ciągu jednego roku.

   Czas mielenia t

c

   

t

c

= t

m

+t

z

+t

r

         t

z

- czas załadunku

   t

r

- czas rozładunku

 Przyjęto, że:     t

z

m

t

4

1

19

4

1

≈ 5 h

                          t

r

m

t

3

1

=

19

3

1

≈ 6 h

    
     
t

c

= 19+5+6=30 h

t

c

= 30 h

background image

Q

r

=650 Mg

n

c/r

= 192 cykli/

                 rok

s

w

=0,07

m

s

=3,62

cykl

Mg

D

Ł

=2,0 m

ρ

u

=2,06 t/m

3

     

D

Ł

=2,0 m

φ=0,5

L=2,8

cykl

m

ρ

nm

=1,55 t/m

3

m

s

=3,62

cykl

Mg

ρ

u

=2,06 t/m

3

     

k

w

=0,35

m

m

=10 Mg

 Przyjęto

 pracę 24 h/dobę w systemie trójzmianowym przez 5 dni w tygodniu:

Ilość godzin roboczych w jednym tygodniu:

           24 · 5 = 120 h

Ilość cykli w jednym tygodniu:

           

4

30

120

/

=

=

t

c

n

 cykle

Przyjęto 48 tygodni w ciągu roku:

Ilość cykli w ciągu jednego roku:

           n

c/r

 = 4· 48 = 192 cykli mielenia / rok.

4. Wyznaczenie wydajności jednego cyklu.

cykl

Mg

n

Q

Q

r

c

r

c

38

,

3

192

650

/

=

=

=

Q

c rzecz.

= Q

c

+s

w

·Q

c

Q

c rzecz.

=3,38+0,07·3,38=3,62 

cykl

Mg

 -masa mielonego surowca m

s

5. Wyznaczenie długości młyna.

L=

s

m

u

Ł

s

V

V

D

m

ρ

ϕ

π

2

4

     Dobrano φ=0,5

.

5

,

2

=

s

m

V

V

L=

cykl

m

8

,

2

5

,

2

06

,

2

5

,

0

2

62

,

3

4

2

=

π

4

,

1

2

8

,

2

=

=

Ł

D

L

 -warunek spełniony.

6. Obliczenie masy:
a). mielników:

nm

Ł

m

L

D

m

ρ

ϕ

π

=

4

2

  

Przyjęto mielniki Steatyt , o gęstości nasypowej ρ

nm

=1,55 t/m

3

.

8

,

6

55

,

1

5

,

0

8

,

2

4

2

2

=

= π

m

m

 Mg      

b). wody:

V

s

=  

3

75

,

1

06

,

2

62

,

3

m

m

u

s

=

=

ρ

 

V

H2O

 =k

w

·V

s

=0,35 ·1,75=0,6125 m

3

       

m

H20

= V

H2O

·ρ

H2O

=0,6125· 1= 0,6125 Mg.

n

c/r

= 192 

   cykli/rok

Q

c

=3,38

        

cykl

Mg

Q

c rzecz.

=3,62

            

cykl

Mg

L=2,8

cykl

m

m

m

=6,8 Mg

m

H20

=0,6125

             Mg

background image

m

H20

=0,6125

             Mg
m

s

=3,62 Mg

α=180º
φ=0,5
D

Ł

=2,0 m

R= 1 m

g=9,81m/s

2

k

n

= 0,65

m

c

=11 Mg

ω

opt

=2 

s

1

Masa całkowita:      

   m

c

= m

s

+ m

m

+m

H20

=  3,62+6,8+0,6125=11 Mg       

7. Obliczenie współrzędnej środka ciężkości x

C

:    

x

c-

 odległość od środka ciężkości

β – kąt odchylenia środka ciężkości

x

C

ϕ

π

α

3

2

sin

3

  · D

Ł

 =   

5

,

0

3

2

180

sin

3

π

· 2=  0,4246      

Dla k

n

= 0,65 i φ=0,5; kąt β= 0,6766 rad= 38º46´.

sin β= 0,6262
  
8. Obliczenie prędkości kątowej krytycznej i optymalnej:    

ω

kr

=  

R

g

     

R- promień komory młyna.        

ω

kr

=  

s

1

13

,

3

1

81

,

9

=

     

ω

opt

= k

n

· ω

kr

= 0,65· 3,13= 2,0345 

min

1

122

1

=

s

     

9. Obliczenie mocy N

m

G= m

c

· g= 11 · 9,81= 108  [

2

s

m

Mg

]

l= x

C

 · sin β= 0,4246 · 0,6262=0,266

m

M

m

= G · l= 108· 0,266=28,728 [

3

2

s

m

Mg

]

N

m

= M

m

· ω

opt

=28,728· 2=57,4  [

s

m

N

1

 ]

10. Dobór napędu:

m

c

=11Mg

ω

kr

=3,13

s

1

ω

opt

=2 

s

1

N

m

=57 kW

      

background image

ω

opt

=2 

s

1

n

s

=1482 

obr/min

N

m

= 57 kW

Wybrano napęd czołowy.

Przyjęto:
η

pp

=0,9

η

pz

=0,97

η

sp

=0,99

η

c

=0,9·0,97·0,99=0,86               η

c

 - sprawność całkowita układu napędowego. 

N

s

=

kW

44

,

67

86

,

0

58

=

Dobrano typ młyna 

 

 

Sg 250 M - 4B 

 

 

o mocy 75 kW, firmy Tamel S.A. z

 

 

 

  

Tarnowa.
N

s

= 75 kW

n

s

=1482 obr/min

η=0,94
k

p

=2,2

Przełożenie:

n

opt

=

min

1

1

,

19

14

,

3

2

30

30

=

=

π

ω

opt

 

i=

opt

s

n

n

78

1

,

19

1482

=

11. Dobór reduktora:
Moc reduktora:
N

R

= f· N

m,   

 gdzie f to współczynnik warunków pracy.

Założono f=1,23.
N

R

=1,23· 57=70 kW\

Dobrano reduktor firmy Befared z Bielska Białej:
N

R

=76 kW

n

wej

=1500 obr/min

i

R

= 64

n

opt

=19,1

           1/min

i= 78

N

R

=76 kW

background image

n

1

= 1482 1/min

i

pp

=1,22

i

pp

=1,22

D

1

=0,355 m

i

pp

22

,

1

64

78

=

12. Przekładnia pasowa:
Założono V

p

=25 m/s

d

1

m

n

V

p

322

,

0

1482

25

60

60

1

=

=

π

π

Przyjęto wg PN: d

1

= 355 mm

d

2

=d

1

· i

pp

=355 · 1,22= 433 mm

Liczenie długości pasa:

L= 2·a·cosγ+ 

)

(

180

2

)

(

1

2

2

1

d

d

d

d

+

°

+

+

γ

π

π

)

(

2

50

2

2

1

2

1

d

d

a

d

d

+

<

<

+

+

)

433

355

(

2

50

2

433

355

+

<

<

+

+

a

1576

444

<

<

a

Przyjęto a= 1000 mm

sin γ= 

039

,

0

1000

2

355

433

2

1

2

=

=

a

d

d

γ= 2,23º

L= 2·1000·cos(2,23)+ 

mm

66

,

3238

)

355

433

(

180

23

,

2

2

)

433

355

(

=

°

+

+

π

π

Dobrano znormalizowaną długość paska L= 3350 mm

13. Ilość pasów:
D

e

 – średnica równoważna przekładni

c

i

 – współczynnik zależny od przełożenia przekładni 

D

e

 = D

1

 · c

i

Dla przełożenia przekładni pasowej i

pp

 > 1,80 →  c

i

 = 1,15

D

e

 = 0,355 · 1,15= 0,408 m

Moc przenoszona przez pasek typu D.

Dla V

1

= V

p

=25 m/s i D

e

= 408 mm dobrano moc przenoszoną przez pasek:

N

1

= 19,785 kW

i

pp

= 1,22

d

1

=0,355 m

d

2

=433 mm

a= 1000mm

γ= 2,23º

L=3350mm

D

e

 =408mm

background image

N

p

.=75 kW

N

1

= 19,785 kW

Obliczenie ilości pasków:

z= 

ϕ

c

c

c

N

N

L

T

p

1

gdzie: 
z – liczba pasków klinowych, 
N

1

- moc przenoszona przez jeden pas klinowy

przekładni wzorcowej dobierana z tablic na podstawie średnicy równoważnej D

e  

i prędkości obwodowej V

p

c

L

- liczba uwzględniająca zmienność obciążeń pasa zależnej od

długości pasa klinowego, 
c

φ

 - liczba uwzględniająca kat opasania mniejszego koła

rowkowego przekładni, 
c

– liczba uwzględniająca trwałość pasa klinowego.

Dobrano: c

L

=0,91; c

φ

= 0,99; c

T

= 1,3.

z=

47

,

5

99

,

0

91

,

0

3

,

1

785

,

19

75

=

≈6 pasków

z= 6 
pasków

14. Ogólny schemat młyna kulowego:

15. Literatura:

background image

1) Zajęcia projektowe z Maszynoznawstwa Ceramicznego. 

Prowadzący: dr inż. B. Kurek.

2) Poradnik mechanika.
3) Bolewski A., Budkiewicz M., Wyszomirski P., Surowce ceramiczne, Wydawnictwa 

Geologiczne, W-wa 1991.

4)

http://www.kmpkm.ps.pl/pub/Podstawy_Konstrukcji_Maszyn/PKM_cwiczenia_projekt

 

 

owe/Przekladnia_pasowa/PRZEKLADNIA_PASOWA2.pdf

5)

www.tamel.pl

 

 

6)

http://www.befared.com.pl

 

 

background image
background image

A k a d e m i a   G ó r n i c z o - H u t n i c z a  

i m .   S t a n i s ł a w a   S t a s z i c a  

w   K r a k o w i e

W y d z i a ł   I n ż y n i e r i i   M a t e r i a ł o w e j   i

C e r a m i k i

 

M a s z y n o z n a w s t w o   C e r a m i c z n e

P r o j e k t   n r   3

T e m a t :

  P r o j e k t   t e c h n i c z n y   m i e s z a d ł a   d o

m i e s z a n i a   c i e c z y   ( z a w i e s i n y )   w r a z   z   d o b o r e m

n a p ę d u .

background image

Dane

Obliczenia

Wyniki

d

m

= 1250 [mm]

D

w

=1,786 m

H

m

 = 1,786 m

D

w

=1,786 m

H

w

 = 2,38 m

H

m

 = 1,786 m

1

Projekt techniczny mieszadła do mieszania cieczy (zawiesiny) wraz z

doborem napędu:

                                           

1) rodzaj mieszadła -  dwułopatowe proste
2) średnica mieszadła- d

m

= 1250 [mm]

3) rodzaj surowca - kaolin
4) ilość stałego surowca – 36%.

2.  Obliczenie średnicy wewnętrznej komory mieszalnika.

    

7

,

0

=

w

m

D

d

 →    

7

,

0

m

w

d

D

=

7

,

0

1250

=

w

D

= 1786 mm= 1,786 m

3. Obliczenie wysokości wypełnienia komory H

m

.

 H

m

 = (0,8 -1,3) ∙D

w   

[m]

 gdzie: H

m

 – wysokość wypełnienia mieszalnika

         Przyjmuję:  H

m

 =1,0∙ D

w

H

m

 = 1,0 ∙ 1,786= 1,786 [m]

H

m

 = 1,786 [m]

4. Obliczenie wysokości zbiornika mieszalnika H

w

.

38

,

2

75

,

0

786

,

1

75

,

0

=

=

=

m

w

H

H

m

5. Obliczenie objętości komory mieszalnika V

w

.

w

w

w

H

D

V

4

2

=

π

=

6

38

,

2

4

786

,

1

2

=

π

m

3

6. Obliczenie objętości mieszaniny w mieszalniku V

m

.

5

,

4

786

,

1

4

786

,

1

4

2

2

=

=

=

π

π

m

w

w

H

D

V

m

3

7. Obliczenie gęstości zastępczej mieszaniny.

2

2

1

1

1

ρ

ρ

ρ

x

x

z

+

=

 

 gdzie:  

ρ

– gęstość zastępcza [kg/m

3

]

             ρ

1

 – gęstość kaolinu [kg/m

3

]

             ρ

– gęstość wody [kg/m

3

]

             x

1

 – udział kaolinu w mieszaninie [-]

             x

2

 – udział wody w mieszaninie [-]

D

w

=1,786 m

H

m

 = 1,786 m

H

w

 = 2,38 m

V

w

= 6 m

3

V

m

= 4,5 m

3

background image

x

1

=0,36 [-]

x

2

=0,64 [-]

ρ

1

=2650 [kg/m

3

]

ρ

2

=1000 [kg/m

3

]

V

m

= 4,5 m

3

ρ

z

= 1289 

3

m

kg

x

1

=0,36 [-]

m

m

=5800,5 kg

ρ

1

=2650 [kg/m

3

]

m

k

=2088,18 kg

x

2

=0,64 [-]

m

w

=3712,32 kg

ρ

2

=1000 [kg/m

3

]

μ

w

=0,001 Pa∙s

V

k

 = 0,78 m

3

V

m

 = 4,5 m

3

]

[

1289

99

,

1288

1000

64

,

0

2650

36

,

0

1

3

m

kg

z

=

=

+

=

ρ

8. Obliczenie masy mieszaniny w mieszalniku m

m

.

 

z

m

m

V

m

ρ

=

= 4,5 ∙ 1289=5800,5 kg

9. Obliczenie masy kaolinu m

k

.

18

,

2088

5

,

5800

36

,

0

1

=

=

=

m

k

m

x

m

kg

10. Obliczenie objętości kaolinu V

k

.

78

,

0

2650

18

,

2088

1

=

=

=

ρ

k

k

m

V

m

3

11. Obliczenie masy wody m

w

.

32

,

3712

5

,

5800

64

,

0

2

=

=

=

m

w

m

x

m

kg

12. Obliczenie objętości wody V

wod

.

V

wod

=

=

2

ρ

w

m

71

,

3

1000

32

,

3712

=

m

3

13. Obliczenie lepkości zastępczej mieszaniny μ

z

.

)

5

,

2

1

(

m

k

w

z

V

V

+

=

µ

µ

gdzie: μ

w

 – lepkość wody[Pa*s] 

          V

k

 – objętość kaolinu [m

3

]

          V

m

 – objętość mieszaniny [m

3

]

00143

,

0

)

5

,

4

78

,

0

5

,

2

1

(

001

,

0

=

+

=

z

µ

Pa∙s

14. Obliczenie prędkości obrotowej mieszadła.

m

d

n

Π

= ω

gdzie: ω – optymalna prędkość obwodowa mieszadła  [m/s]; 
          d

– średnica mieszadła  [m].

Optymalna prędkość obwodowa mieszadła zależy od konstrukcji mieszadła i 
lepkości mieszanej substancji. Wielkość prędkości obwodowej 
rozpatrywanego mieszadła wg danych projektowych mieści się w zakresie 

ρ

z

= 1289 

3

m

kg

m

m

=5800,5 kg

m

k

=2088,18 kg

V

k

=0,78 m

3

m

w

=3712,32 kg

V

wod

=3,71 m

3

μ

z

=0,00143 Pa∙s

background image

ω=3 [m/s]
d

m

=1,25 [m]

ρ

z

= 1289 

3

m

kg

n= 0,76 [1/s]
d

m

= 1,25 m

μ

z

=0,00143 Pa∙s

H

m

 = 1,786 m

D

w

=1,786 m

2,5 – 4,0 [m/s], przyjęto wartość: ω = 3 [m/s].

 

s

n

1

76

,

0

25

,

1

3

=

Π

=

15. Obliczenie liczby Reynoldsa.

84

,

1070410

00143

,

0

25

,

1

76

,

0

1289

Re

2

2

=

=

=

z

m

z

d

n

µ

ρ

[-]

Re >10000 – przepływ turbulentny (burzliwy).

16. Obliczenie mocy mieszadła N

m

.

Liczbę mocy wyznaczono z wykresu zależności M

i

= f(Re) zamieszczonego 

w [1], rys. XIII, 22; str. 131; krzywa nr 29. Dobrano M

i

~ 0,12 [-]

]

[

5

3

W

d

n

M

N

m

z

i

m

=

ρ

]

[

207

25

,

1

76

,

0

1289

12

,

0

5

3

W

N

m

=

=

=0,2 [kW]

17. Obliczenie mocy na wale mieszadła N

w

.

]

[

3

2

1

W

N

k

k

k

N

m

w

=

gdzie: 
N

m

 – moc mieszania [W]; 

k

1

 – współczynnik uwzględniający stopień napełnienia mieszalnika; 

k

2

 – współczynnik uwzględniający wzrost mocy przy rozruchu mieszadła i 

wzrost mocy przy ewentualnym wzroście oporów mieszania w procesie 
mieszania; 
k

– współczynnik uwzględniający wzrost oporów wskutek zabudowania w 

mieszalniku elementów wspomagających np. przegród.

Wyznaczono współczynniki k

1

, k

2

, k

3

:

1

786

,

1

786

,

1

1

=

=

=

w

m

D

H

k

Dla mieszadeł wielołopatkowych k

2

=2,5.

Dla mieszadeł bez dodatkowych elementów  k

3

 = 1.

Uwzględniając wartości przyjętych współczynników, moc na wale mieszadła
jest równa:

]

[

52

,

0

]

[

5

,

517

207

1

5

,

2

1

kW

W

N

w

=

=

=

18. Obliczenie sprawności zespołu przekładni.
η

z

 = η

r

 ∙ η

sp

η

z

 – sprawność zastępcza; η

r

 – sprawność reduktora; 

η

sp

 – sprawność sprzęgła

n= 0,76 [1/s]

Re=1070410,84

N

m

=0,2 kW

N

w

=0,52 kW

background image

η

r

=(0,97)

n

 [-]

η

sp

=0,98 [-]

N

w

=0,52 kW

η

z

=0,95 [-]

n=0,76 
[obr/s]=45,6 
[obr/min]
f=1,2 [-]
N

wej

=0,55 [kW]

N

w

 =0,52

n=45,6 
[obr/min]

η

z

 = 0,97*0,98=0,95 [-]

19. Obliczenie zapotrzebowania mocy silnika N

s

.

]

[W

N

N

z

w

s

η

=

gdzie: N

w

 – moc na wale mieszadła [W];

            η

z

 - zastępcza sprawność układu [-].

]

[

55

,

0

95

,

0

52

,

0

kW

N

s

=

=

Dobrano silnik typu 

Sg71-2B firmy TAMEL o mocy 0,55 kW.

Dobór motoreduktora

Korzystając z informacji, że prędkość obrotowa mieszadła wynosi ~ 0,76 
[obr/s]= 45,6[obr/min], szukano reduktora o prędkości obrotowej (na 
wejściu) znajdującej się w pobliżu tej właśnie wartości. Jak również brano 
pod uwagę wyliczoną moc mojego reduktora.

.

wej

R

N

f

N

=

gdzie: N

r

 - moc reduktora; N

wej 

- moc wejścia (ponieważ nie ma przekładni 

pasowej, jest ona równa mocy silnika z danych technicznych); f - 

współczynnik warunków pracy silnika

N

R

=1,2∙0,55=0,66[kW]

Dobrano motoreduktor firmy Redor, typu S230/950/1,1 (do pracy pionowej),
o mocy 0,9 [kW]. 

20. Obliczenie momentu skręcającego wału.

]

[

9550

m

N

n

N

M

w

s

=

M

s

 – moment obrotowy na wale mieszadła [Nm]

N

w

 – moc na wale mieszadła [kW]

n - prędkość obrotowa mieszadła [obr/min]

]

[

9

,

108

6

,

45

52

,

0

9550

m

N

M

s

=

=

21. Wyznaczenie dopuszczalnego naprężenia na skręcanie k

s.

]

[

6

,

0

MPa

k

k

r

s

=

k

r

 – naprężenia dopuszczalne na rozciąganie; 

k

s

 – naprężenia dopuszczalne na skręcanie

η

z

=0,95 [-]

N

s

=0,55 kW

N

R

=0,66[kW]

M

s

=109 [N∙m]

background image

R

e

=360 [MPa]

M

skr

=109 

[N∙m]=109000 
[N∙mm]
k

s

=124,14 

[MPa]

k

r

 = R

e

/x

w

R

e

 – granica plastyczności; x

w

 – współczynnik bezpieczeństwa 

      
Współczynnik bezpieczeństwa można wyznaczyć w sposób 
uproszczony ze wzoru:

x

= x

1

 

 x

2

 

 x

3

 

 x

4

Założono, że wał jest wykonany ze stali St 7 (stal konstrukcyjna węglowa 
zwykłej jakości).
 x

1

, x

2

, x

3, 

x

– cząstkowe współczynniki

bezpieczeństwa:
x

1

-współczynnik pewności założeń (x

1

 = 1,2); 

x

2

-współczynnik ważności przedmiotu (x

2

 = 1,2); 

x

3

-współczynnik jednorodności materiału (x

= 1,1); 

x

4

-współczynnik zachowania wymiarów (x

4

 

= 1,1).

= 1,2*1,2*1,1*1,1=1,74

]

[

14

,

124

9

,

206

6

,

0

6

,

0

]

[

9

,

206

74

,

1

360

MPa

k

k

k

k

MPa

k

k

x

R

k

s

s

r

s

r

r

w

e

r

=

=

=

=

=

=

22. Wyznaczenie średnicy wału (dobór wału ze względu na skręcanie).
Z warunku na skręcanie obliczam średnicę wału:

3

16

s

skr

k

M

d

π

]

[

88

,

66

14

,

124

14

,

3

109000

16

3

mm

d

=

Dobrano średnicę wału- 70 mm.

23. Sprawdzenie wału z warunku na dopuszczalny kąt skręcenia

dop

ϕ

ϕ

        

dop

o

s

I

G

l

M

ϕ

ϕ

=

gdzie: 
M

s

- moment skręcający

=1,74 [-]

d=70 mm

background image

M

s

=109 [N∙m]

l=1,786 m
G=81000 

10

[Pa]
d=70 mm= 0,07 
m

l – długość wałka (zakładam, że jest równa wysokości  mieszalnika 
H

m

)

G- moduł sprężystości postaciowej (81000 

10

[Pa] dla stali St7);

I

0

- biegunowy moment bezwładności przekroju.

]

/

[

00436

,

0

180

4

m

rad

dop

=

Π

=

ϕ

Kąt skręcania:

4

32

d

G

l

M

s

=

π

ϕ

4

6

07

,

0

10

81000

786

,

1

109

32

=

π

ϕ

= 0,00102[rad/m]

d – dobrana średnica wału [m]
0,00102<0,00436 - warunek 

ϕ

dop

ϕ

 jest spełniony. 

24. Dobór dławnicy:
Ze względu na średnicę wału d=70[mm] dobrano dławnicę typu C – 
są to dławnice odlewane, żeliwne, nie chłodzone, o średnicy 
nominalnej d

nom

=70 [mm] (wg normy BN–68/2214–10).

25. Dobór sprzęgła
Ze względu na średnicę wału d=70 [mm] dobrano sprzęgło 
niepodatne skrętnie, sztywne, kołnierzowe, z obsadzeniem z 
ochronnymi obrzeżami (wg PN–66/M-85251).

φ

dop

=0,00436 

[rad/m]

Literatura:

1. J. Pikoń, Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej, Warszawa 1978.

2. M. E. Niezgodziński, T. Niezgodziński, Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe, 

Warszawa 1996.

background image

3. F. Stręk, Mieszanie i mieszalniki, Warszawa 1981.
4. Maszynoznawstwo ceramiczne - materiały z wykładów oraz zajęć projektowych, dr inż. 

Bronisław Kurek.

5.  Strony internetowe:

http://www.redor.com.pl/

 

 

 

  

http://www.tamel.pl/katalogi/seriasg/trojfazowe_silniki_indukcyjne.pdf

http://www.lb-minerals.cz/pl/produkty/2-kaoliny/11-kaoliny-jako-wypelniacze

Schemat mechaniczny mieszalnika wraz z napędem

Oznaczenia:

1- silnik

2- reduktor
3- sprzęgło

4- wał mieszadła

5- mieszadło łopatkowe

6- zbiornik mieszadła