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 Å‚ 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 Ä™ z Å‚ a .
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 = 900 [mm]
max
3) pożądany produkt z węzła kruszenia - d =15  40 [mm]
max
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,
rzez
biarski oraz architektoniczny. Znane marmury wydobywa siÄ™ w Carrarze we
Włoszech i na chorwackiej wyspie Bra%0ń. 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 rzez
by. 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) gÄ™stość Á = 2720 kg/m3
2) gÄ™stość nasypowa Á = 1620 kg/m3
n
3) współczynnik tarcia surowca o stal µ = 0,5
4) wytrzymaÅ‚ość na Å›ciskanie à = 127 MPa
c
5) moduł Younga E = 54 GPa
3. Warianty węzła kruszenia:
I model węzła kruszenia:
15÷40 Q =20 t/h
p1
Q =99 t/h Q = 108 t/h
1 2
Q =132 t/h i=5 i= 5 0÷36 Q =100 t/h
n p2
Nadawa Ruszt 200÷900 I st. kruszenia 0÷180 Sortownia >40 II st. kruszenia Sortownia
s= 200 kr. szczękowa kr. stożkowa
0÷900
Q = 33 t/h 0÷200 odpad odpad
R
Q = 4 t/h Q =8 t/h
O O
II model węzła kruszenia
Q = 99 t/h
1
i= 5
Q = 132 t/h
n
Nadawa Ruszt I st. Kruszenia 0÷200 Sortownia Q = 120 t/h
p
e= 600 kr. szczękowa a
0÷900 15÷40
<40 >40
0÷600 200÷600 Q = 50 t/h
2
II st. kruszenia
kr. stożkowa
Ruszt
e= 200 i= 6 odpad
Q = 12 t/h
O
0÷200 Q = 33 t/h
R
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 wielkoÅ›ci szczeliny 80÷180 [mm]
wylotowej
Maksymalna wielkość materiału 750 [mm]
wejściowego
Wydajność 35÷90 [m3/h]
Moc silnika napÄ™dowego 35÷90 [kW]
i= 5
Masa największego zespołu 14,0 [t]
D =900 mm Masa kruszarki 38, 1 [t]
max
Á = 1,62 t/m3
n
Obliczenie wielkości d :
max I
900
=180
d = mm
max I
5
180
=150
b= , b- maksymalna wielkość szczeliny wylotowej.
1,2
d =180
max I
îÅ‚ 90 - 35 Å‚Å‚
ëÅ‚ öÅ‚
mm
(150
Q = t/h
1 ïÅ‚ìÅ‚180 - 80 ÷Å‚ Å" - 80) + 35śł Å"1,62 =120
íÅ‚ Å‚Å‚ Q =120 t/h
ðÅ‚ ûÅ‚ 1
3.1.2. II stopień kruszenia:
Dla tego stopnia dobrano kruszarkę stożkową również firmy Makrum,
model 44.51 G.
Parametry kruszarki.
d =180 mm
max I
Średnica stożka wewnętrznego 900 [mm]
i= 4
Zakres regulacji wielkości szczeliny 15-40 [mm]
Á = 1,62 t/m3 wylotowej
n
Maksymalna wielkość materiału 175 [mm]
wejściowego
Wydajność 37÷121 [m3/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]
Obliczenie wielkości d :
max II
180
=36
d = mm
max II
4
36
b= 1,2 =30
d =36mm
max II
îÅ‚ 120 - 37 Å‚Å‚
ëÅ‚ öÅ‚
Q =141 t/h
1
(30
Q = t/h
2 ïÅ‚ìÅ‚ 40 -15 ÷Å‚ Å" - 15) + 37śł Å"1,62 =141
íÅ‚ Å‚Å‚
ðÅ‚ ûÅ‚
3.2. Dobór urządzeń kruszących dla II węzła kruszenia.
 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 wielkoÅ›ci szczeliny 80÷180 [mm]
wylotowej
Maksymalna wielkość materiału 750 [mm]
wejściowego
Wydajność 35÷90 [m3/h]
Moc silnika napÄ™dowego 35÷90 [kW]
Masa największego zespołu 14,0 [t]
Masa kruszarki 38, 1 [t]
Obliczenie wielkości d :
max I
i= 5 900
=180
d = mm
max I
D =900 mm
max 5
180
Á = 1,62 t/m3
n
=150
b=
1,2
îÅ‚ 90 - 35 Å‚Å‚
ëÅ‚ öÅ‚
(150
Q = t/h d =180
max I
1 ïÅ‚ìÅ‚180 - 80 ÷Å‚ Å" - 80) + 35śł Å"1,62 =120
íÅ‚ Å‚Å‚
ðÅ‚ ûÅ‚
mm
3.2.2. II stopień kruszenia: Q =120 t/h
1
Dla tego stopnia dobrano kruszarkę stożkową również firmy Makrum,
model 44.52 G.
Parametry kruszarki.
Średnica stożka wewnętrznego 1200 [mm]
Zakres regulacji wielkości szczeliny 20-50 [mm]
wylotowej
Maksymalna wielkość materiału 200 [mm]
wejściowego
Wydajność 25÷159 [m3/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]
Obliczenie wielkości d :
max II
180
=30
d = mm
max II
6
d =180 mm
max I
30
i= 6
b= 1,2 =25
Á = 1,62 t/m3
n
îÅ‚ 159 - 25 Å‚Å‚
ëÅ‚ öÅ‚
(25
Q = t/h
2 ïÅ‚ìÅ‚ 50 - 20 ÷Å‚ Å" - 20) + 25śł Å"1,62 = 77
íÅ‚ Å‚Å‚
ðÅ‚ ûÅ‚
d =30mm
max II
Q =77 t/h
1
4. Ocena i wybór wariantu węzła kruszenia.
Do procesu rozdrabniania wybrano I model węzła kruszenia. Kierowano się
następującymi kryteriami:
1) względny wskaz
nik masowy- dla pierwszej linii jest on o wiele niższy od
wskaz
nika 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.
ź= 0,5
5.1 Obliczenie kÄ…ta rozwarcia, Ä…:
Ä…
ź e"tg
2
ź= tgĆ
Ä…
tgĆe"tg
2
ą d"2Ć
ź =0,5
ź= tgĆ
Ć=arctg0,5
ĆH"27o
ą d"2Ć
Ä… d"2" 27
Ä… =22 o
Ä… d"54
ź  współczynnik tarcia materiału
ą - kąt między szczękami
Dla kruszarek szczękowych kąt ą wynosi 21-23 o. Przyjęto kąt równy 22 o.
5.2 Obliczenie wielkości produktu (d ):
max
b- wielkość szczeliny wylotowej (zakładam 80 mm).
d =1,2×b
max
d =1,2×80 [mm]
max
d =96 [mm]
max
d H"100 [mm]
max
b= e + s
e - nastawa szczeliny
Ustawiono wielkość e na 72 mm.
s = b - e
D = 900 mm
max
s = 8 [mm].
B= 1060 mm
5.3 Obliczenie szerokości komory na wejściu (B):
Ä…= 22° Dmax
Ò!
D = (0,8÷0,85) B B = = 1060 mm
max
m
0,85
gH" 10
s2
s= 0,008 m
5.4 Obliczenie liczby obrotów na sekundę korzystając ze wzoru:
gtgÄ…
n= 0,5
2s
gdzie:
g  przyspieszenie ziemskie
s  skok
ą - kąt między szczękami
obr
n= 7,94
s
10 Å" tg22 obr
n= 0,5 Å" 2 Å" 0,008 =7,94 s
5.5 Obliczenie wydajności objętościowej Q , korzystając z następującego
V
wzoru:
obr
n= 7,94
s
(2e + s) Å" s Å" n Å" L
e= 0,072 m QV = Å" k
Ä…
s=0,008 m
2 Å" tg
2
L= 1 m
k= 0,5 Gdzie:
Ä…= 22°
L  długość szczęki, zakładam L= 1 m.
k  współczynnik rozluz
nienia materiału, zakładam k= 0,5.
m3
Q =44,7
V
îÅ‚ Å‚Å‚
h
ïÅ‚(2 Å" 0,072 +0,008) Å" 0,008 Å" 7,94 Å"1 śł
m3 m3
QV = Å" 0,5śł Å" 3600 =44,7
ïÅ‚
22
h h
ïÅ‚ śł
2 Å" tg
ïÅ‚ śł
ðÅ‚ 2 ûÅ‚
5.6 Określenie mocy silnika kruszarki N:
Korzystano ze wzoru:
2
à ĄL
2 2
Å" Å"(D80 - d80) Å" n
N= k " k
1 2
2E 6·c
Án 1,62
k = = =0,6
2
2,72
Á
k  współczynnik osłabienia materiału
1
Przyjęto k = 0,8
1
·
- sprawność mechaniczna kruszarki
c
PrzyjÄ™to · = 0,8
c
D =0,72 m
80
1272 3,14 Å"1
Å" Å"(0,722 - 0,1442 )Å" 7,94 = 0,184
d = 0,144 m N= 0,8 " 0,6 W
80
2 Å" 54000 6 Å" 0,8
L= 1m
à =127 MPa
c
E=54000MPa
obr
n=7,94
s
N= 0,184 W
 Typ
40.17
Wymiar
A 800
B 1000
C 80÷180
D 4500
E 3000
F 2650
G 2440
H 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.
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 Å‚ 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 Å‚ a n i a .
Dane Obliczenia Wyniki
1. Określić warunki pracy młyna kulowego okresowego działania
dla następujących danych:
1) roczne zapotrzebowanie na produkt- Q = 650 Mg;
r
2) straty rozlania s = 0,07;
w
3) współczynnik udziału wody k = 0,35;
w
4) średnica komory młyna D =2,0 m;
A

5) współczynnik prędkości obrotowej k = 0,65;
n
6) rodzaj mielonego surowca: iły porcelanowe;
7) czas mielenia T = 19 h;
m
8) gÄ™stość usypowa surowca- Á =2,06 g/cm3.
u
2. Charakterystyka surowca.
Iły porcelanowe- są to iły (gliny) biało wypalające się, po wypaleniu w
temperaturze 1300ºC majÄ… stopieÅ„ biaÅ‚oÅ›ci co najmniej 50%, a po wypaleniu
w temperaturze 1200ºC co najmniej 60%. Podstawowy surowiec w przemyÅ›le
ceramiki szlachetnej, stosowane do produkcji wyrobów o białym czerepie.
Tworzą złoża na obszarze bolesławieckim na Dolnym Śląsku, także występują
w okolicach Nowogrodz
ca i Węglińca. Są to złoża: Czerwona Woda, Zofia w
Czerwonej Wodzie, Maria I i Maria II w Czernej, Maria III w OÅ‚drzychowie,
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 = t +t +t
c m z r
t
z- czas załadunku
t = 19 h t
m r- czas rozładunku
1 1
tm Å"19
Przyjęto, że: t = = H" 5 h
z
4 4
1 1
tm Å"19
t = = H" 6 h
r
t = 30 h
3 3 c
t = 19+5+6=30 h
c
 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:
120
nc / t = = 4
cykle
30
Przyjęto 48 tygodni w ciągu roku:
" Ilość cykli w ciągu jednego roku:
n = 192
c/r
n = 4· 48 = 192 cykli mielenia / rok.
c/r
cykli/rok
4. Wyznaczenie wydajności jednego cyklu.
Q =650 Mg
r
n = 192 cykli/
c/r
Qr 650 Mg
rok Q =3,38
c
Qc = = = 3,38
nc / r 192 cykl Mg
cykl
s =0,07
w Q = Q +s ·Q
c rzecz. c w c
Mg
Q =3,38+0,07·3,38=3,62 -masa mielonego surowca m
c rzecz. s
cykl
Q =3,62
c rzecz.
Mg
5. Wyznaczenie długości młyna.
Mg
cykl
m =3,62
s
cykl
4 Å" ms Vm
Å"
D =2,0 m L= Dobrano Ć=0,5.
A

Vs
Ä„ Å" DA
2 Å" Õ Å" Á
u
Á =2,06 t/m3
u
Vm
= 2,5
Vs
4 Å" 3,62 m
Å" 2,5 = 2,8
L=
Ä„ Å" 22 Å" 0,5 Å" 2,06 cykl
m
L 2,8
L=2,8
= =1,4 cykl
-warunek spełniony.
DA
2
6. Obliczenie masy:
a). mielników:
D =2,0 m
A

2
Ä„ Å" DA

Ć=0,5
mm = Å" L Å" Õ Å" Á
nm
m
4
L=2,8
cykl
PrzyjÄ™to mielniki Steatyt , o gÄ™stoÅ›ci nasypowej Á =1,55 t/m3.
nm
Á =1,55 t/m3
nm Ä„ Å" 22
mm = Å" 2,8 Å" 0,5 Å"1,55 = 6,8 Mg
4
m =6,8 Mg
m
Mg
b). wody:
m =3,62
s
cykl
ms 3,62
= =1,75m3
V =
Á =2,06 t/m3 s
u
Áu 2,06
k =0,35
w
V =k ·V =0,35 ·1,75=0,6125 m3
H2O w s
m =0,6125
H20
m = V ·Á =0,6125· 1= 0,6125 Mg.
H20 H2O H2O
Mg
m =10 Mg
m
m =0,6125 Masa całkowita:
H20
Mg
m =11Mg
c
m =3,62 Mg m = m + m +m = 3,62+6,8+0,6125=11 Mg
s c s m H20
7. Obliczenie współrzędnej środka ciężkości x :
C
x
c- odległość od środka ciężkości
²  kÄ…t odchylenia Å›rodka ciężkoÅ›ci
Ä…=180º
Ć=0,5
Ä… 180
3 3
sin sin
D =2,0 m
A

x = 2 · D = 2 · 2= 0,4246
C A

R= 1 m
3 Å" Ä„ Å"Õ 3 Å"Ä„ Å" 0,5
Dla k = 0,65 i Ć=0,5; kÄ…t ²= 0,6766 rad= 38º46´.
n
g=9,81m/s2
sin ²= 0,6262
k = 0,65
n
8. Obliczenie prędkości kątowej krytycznej i optymalnej:
g
É =
kr
R
R- promień komory młyna.
9,81 1
É = =3,13
kr
1 s
m =11 Mg
c
1 1
1
=122
É = k · É = 0,65· 3,13= 2,0345
É =2 opt n kr
opt
s min
1
s
É =3,13
kr
s
9. Obliczenie mocy N :
m
1
É =2
opt
m
s
Mg
G= m · g= 11 · 9,81= 108 [ ]
c
2
s
m
l= x · sin ²= 0,4246 · 0,6262=0,266
C
Mg Å" m2
M = G · l= 108· 0,266=28,728 [ ]
m
s3
1
N Å" m Å"
N = M · É =28,728· 2=57,4 [ ]
m m opt
s
N =57 kW
m
10. Dobór napędu:
Wybrano napęd czołowy.
Przyjęto:
· =0,9
pp
· =0,97
pz
· =0,99
sp
· =0,9·0,97·0,99=0,86 · - sprawność caÅ‚kowita ukÅ‚adu napÄ™dowego.
c c
58
=67,44kW
N =
s
0,86
Dobrano typ młyna Sg 250 M - 4B o mocy 75 kW, firmy Tamel S.A. z
Tarnowa.
N = 75 kW
s
n =1482 obr/min
s
·=0,94
k =2,2
p
Przełożenie:
30 Å"Éopt 30 Å" 2 1
1 = =19,1
n =
opt
É =2 Ä„ 3,14 min
opt
s
ns 1482
n =19,1
opt
=78
i= =
1/min
nopt 19,1
n =1482
s
i= 78
obr/min 11. Dobór reduktora:
Moc reduktora:
N = f· N gdzie f to współczynnik warunków pracy.
R m,
Założono f=1,23.
N =1,23· 57=70 kW\
R
N = 57 kW
m
Dobrano reduktor firmy Befared z Bielska Białej:
N =76 kW
R
n =1500 obr/min
wej
i = 64
R
N =76 kW
R
78
=1,22
i =
pp
64
i = 1,22
pp
12. Przekładnia pasowa:
Założono V =25 m/s
p
60 Å"Vp 60 Å" 25
= = 0,322m
d =
1
Ä„ Å" n1 Ä„ Å"1482
n = 1482 1/min
1
Przyjęto wg PN: d = 355 mm
1
d =d · i =355 · 1,22= 433 mm
2 1 pp
d =0,355 m
1
i =1,22
pp
Liczenie długości pasa:
d =433 mm
2
Ä„ Å" (d1 + d2 ) Ä„ Å" Å‚
L= 2·a·cosÅ‚+ + + (d2 - d1)
2 180°
d1 + d2
+ 50 < a < 2 Å" (d1 + d2 )
2
355 + 433
+ 50 < a < 2 Å" (355 + 433)
2
444 < a <1576
Przyjęto a= 1000 mm
d2 - d1 - 355
433
sin Å‚= = = 0,039
2 Å" a 2 Å"1000
Å‚= 2,23º
a= 1000mm
Ä„ Å" (355 + 433) Ä„ Å" 2,23
Å‚= 2,23º
+ Å" (433 - 355) = 3238,66mm
L= 2·1000·cos(2,23)+
2 180°
Dobrano znormalizowaną długość paska L= 3350 mm
13. Ilość pasów:
L=3350mm
D  średnica równoważna przekładni
e
c  współczynnik zależny od przełożenia przekładni
i
i =1,22
pp
D = D · c
e 1 i
D =0,355 m Dla przełożenia przekładni pasowej i > 1,80 c = 1,15
1 pp i
D = 0,355 · 1,15= 0,408 m
e
Moc przenoszona przez pasek typu D.
Dla V = V =25 m/s i D = 408 mm dobrano moc przenoszonÄ… przez pasek:
1 p e
N = 19,785 kW
1
D =408mm
e
Obliczenie ilości pasków:
N
cT
p
Å"
z=
N1 cL Å" cÕ
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 - liczba uwzględniająca kat opasania mniejszego koła
Ć
rowkowego przekładni,
c
T  liczba uwzględniająca trwałość pasa klinowego.
Dobrano: c =0,91; c = 0,99; c = 1,3.
L Ć T
75 1,3
Å" =5,47
z= H"6 pasków
19,785 0,91Å" 0,99
N .=75 kW
p
N = 19,785 kW z= 6
1
pasków
14. Ogólny schemat młyna kulowego:
15. Literatura:
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
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 Å‚ 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 Å‚ 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 Ä™ d u .
Dane Obliczenia Wyniki
1. Projekt techniczny mieszadła do mieszania cieczy (zawiesiny) wraz z
doborem napędu:
1) rodzaj mieszadła - dwułopatowe proste
2) średnica mieszadła- d = 1250 [mm]
m
3) rodzaj surowca - kaolin
4) ilość stałego surowca  36%.
2. Obliczenie średnicy wewnętrznej komory mieszalnika.
d = 1250 [mm]
m
dm
d
m
= 0,7 Dw =

Dw 0,7
1250
Dw =
= 1786 mm= 1,786 m
0,7
D =1,786 m
w
3. Obliczenie wysokości wypełnienia komory H .
m
H = (0,8 -1,3) "D [m]
m w
D =1,786 m
w
gdzie: H  wysokość wypełnienia mieszalnika
m
PrzyjmujÄ™: H =1,0" D
m w
H = 1,0 " 1,786= 1,786 [m]
m
H = 1,786 m
m
H = 1,786 [m]
m
4. Obliczenie wysokości zbiornika mieszalnika H .
w
H 1,786
m
H = 1,786 m H = 2,38 m
m w
H = = = 2,38
m
w
0,75 0,75
5. Obliczenie objętości komory mieszalnika V .
w
2
D =1,786 m Ä„ Å" Dw Ä„ Å"1,7862
w
Vw = H = Å" 2,38 = 6 m3
w
H = 2,38 m V = 6 m3
w w
4
4
6. Obliczenie objętości mieszaniny w mieszalniku V .
m
2
Ä„ Å" Dw Ä„ Å"1,7862
H = 1,786 m Vw = Å" H = Å"1,786 = 4,5 m3
m
m
4 4
V = 4,5 m3
m
7. Obliczenie gęstości zastępczej mieszaniny.
1
Á =
z
x1 x2
+
Á1 Á2
gdzie: Á
z  gęstość zastępcza [kg/m3]
Á  gÄ™stość kaolinu [kg/m3]
1
Á
2  gęstość wody [kg/m3]
x  udział kaolinu w mieszaninie [-]
1
x  udział wody w mieszaninie [-]
2
1 kg
Áz = =1288,99 =1289[ ]
kg
x =0,36 [-] 0,36 0,64
1 m3
+
Á = 1289
z
x =0,64 [-]
2
2650 1000 m3
Á =2650 [kg/m3]
1
Á =1000 [kg/m3]
2
8. Obliczenie masy mieszaniny w mieszalniku m .
m
mm =Vm Å" Áz
= 4,5 " 1289=5800,5 kg
V = 4,5 m3
m
m =5800,5 kg
m
kg
Á = 1289
z
m3
9. Obliczenie masy kaolinu m .
k
mk = x1 Å" mm = 0,36 Å" 5800,5 = 2088,18
kg
m =2088,18 kg
x =0,36 [-] k
1
m =5800,5 kg
m
10. Obliczenie objętości kaolinu V .
k
mk 2088,18
Vk = = = 0,78
m3
Á1 2650
V =0,78 m3
Á =2650 [kg/m3] k
1
m =2088,18 kg
k
11. Obliczenie masy wody m .
w
mw = x2 Å" mm = 0,64 Å" 5800,5 = 3712,32
kg
x =0,64 [-]
2
12. Obliczenie objętości wody V . m =3712,32 kg
wod w
mw 3712,32
=
=3,71
V = m3
wod
V =3,71 m3
wod
Á2 1000
m =3712,32 kg
w
Á =1000 [kg/m3]
2
13. Obliczenie lepkości zastępczej mieszaniny ź .
z
Vk
µ = µw Å" (1 + 2,5 Å" )
z
Vm
ź =0,001 Pa"s
w
V = 0,78 m3 gdzie: źw  lepkość wody[Pa*s]
k
V  objętość kaolinu [m3]
k
V = 4,5 m3
m
V  objętość mieszaniny [m3]
m
0,78
µz = 0,001Å" (1 + 2,5 Å" ) = 0,00143
Pa"s
4,5
ź =0,00143 Pa"s
z
14. Obliczenie prędkości obrotowej mieszadła.
É
n =
 Å" dm
gdzie: É  optymalna prÄ™dkość obwodowa mieszadÅ‚a [m/s];
d
m  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
2,5  4,0 [m/s], przyjÄ™to wartość: É = 3 [m/s].
3 1
n = = 0,76
Å"1,25 s
É=3 [m/s]
d =1,25 [m]
m 15. Obliczenie liczby Reynoldsa.
n= 0,76 [1/s]
Á Å" n Å" dm 2 1289 Å" 0,76 Å"1,252
z
Re = = = 1070410,84
[-]
µ 0,00143
z
kg
Á = 1289
z
m3
Re >10000  przepływ turbulentny (burzliwy).
Re=1070410,84
n= 0,76 [1/s]
d = 1,25 m
m
16. Obliczenie mocy mieszadła N .
m
ź =0,00143 Pa"s
z
Liczbę mocy wyznaczono z wykresu zależności M = f(Re) zamieszczonego
i
w [1], rys. XIII, 22; str. 131; krzywa nr 29. Dobrano M ~ 0,12 [-]
i
Nm = Mi Å" Á Å" n3 Å" dm 5 [W]
z
Nm = 0,12 Å"1289 Å" 0,763 Å"1,255 = 207[W ]
=0,2 [kW]
17. Obliczenie mocy na wale mieszadła N .
w
N =0,2 kW
m
Nw = k1 Å" k2 Å" k3 Å" Nm [W ]
gdzie:
N  moc mieszania [W];
m
k  współczynnik uwzględniający stopień napełnienia mieszalnika;
1
k  współczynnik uwzględniający wzrost mocy przy rozruchu mieszadła i
2
wzrost mocy przy ewentualnym wzroście oporów mieszania w procesie
mieszania;
k
3  współczynnik uwzględniający wzrost oporów wskutek zabudowania w
mieszalniku elementów wspomagających np. przegród.
Wyznaczono współczynniki k , k , k :
1 2 3
H 1,786
m
k1 = = =1
Dw 1,786
Dla mieszadeł wielołopatkowych k =2,5.
2
H = 1,786 m
m Dla mieszadeł bez dodatkowych elementów k = 1.
3
D =1,786 m
w
Uwzględniając wartości przyjętych współczynników, moc na wale mieszadła
jest równa:
N =1Å" 2,5 Å"1Å" 207 = 517,5[W ] = 0,52[kW ]
w
18. Obliczenie sprawności zespołu przekładni.
N =0,52 kW
w
· = · " ·
z r sp
·  sprawność zastÄ™pcza; ·  sprawność reduktora;
z r
·  sprawność sprzÄ™gÅ‚a
sp
· = 0,97*0,98=0,95 [-]
z
· =(0,97)n [-]
r
· =0,98 [-] 19. Obliczenie zapotrzebowania mocy silnika N .
sp s
Nw · =0,95 [-]
z
Ns = [W ]
·z
gdzie: N  moc na wale mieszadła [W];
w
· - zastÄ™pcza sprawność ukÅ‚adu [-].
z
N =0,52 kW
w
0,52
N = =0,55[kW ]
s
· =0,95 [-]
z
0,95
Dobrano silnik typu Sg71-2B firmy TAMEL o mocy 0,55 kW.
Dobór motoreduktora
N =0,55 kW
s
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 uwagÄ™ wyliczonÄ… moc mojego reduktora.
N = f Å" N
R wej.
gdzie: N - moc reduktora; N
r wej - moc wejścia (ponieważ nie ma przekładni
n=0,76
pasowej, jest ona równa mocy silnika z danych technicznych); f -
[obr/s]=45,6
[obr/min]
współczynnik warunków pracy silnika
f=1,2 [-]
N =1,2"0,55=0,66[kW]
R
N =0,55 [kW]
wej
Dobrano motoreduktor firmy Redor, typu S230/950/1,1 (do pracy pionowej),
o mocy 0,9 [kW].
N =0,66[kW]
R
20. Obliczenie momentu skręcającego wału.
Nw
M = 9550 Å" [N Å" m]
s
n
M  moment obrotowy na wale mieszadła [Nm]
s
N  moc na wale mieszadła [kW]
w
n - prędkość obrotowa mieszadła [obr/min]
0,52
M =9550 Å" =108,9[N Å" m]
N =0,52
w s
45,6
n=45,6
[obr/min]
21. Wyznaczenie dopuszczalnego naprężenia na skręcanie k
s.
M =109 [N"m]
s
ks = 0,6 Å" kr [MPa]
k  naprężenia dopuszczalne na rozciąganie;
r
k  naprężenia dopuszczalne na skręcanie
s
k = R /x
r e w
R  granica plastyczności; x  współczynnik bezpieczeństwa
e w
Współczynnik bezpieczeństwa można wyznaczyć w sposób
uproszczony ze wzoru:
x = x Å" x Å" x Å" x
w 1 2 3 4
Założono, że wał jest wykonany ze stali St 7 (stal konstrukcyjna węglowa
zwykłej jakości).
x , x , x x
1 2 3, 4  cząstkowe współczynniki
bezpieczeństwa:
x
1-współczynnik pewności założeń (x = 1,2);
1
x
2-współczynnik ważności przedmiotu (x = 1,2);
2
x
3-współczynnik jednorodności materiału (x = 1,1);
3
x
4-współczynnik zachowania wymiarów (x = 1,1).
4
x = 1,2*1,2*1,1*1,1=1,74
w
Re
kr =
xw
360
kr =
R =360 [MPa]
e
1,74
x =1,74 [-]
w
kr = 206,9[MPa]
k =0,6 Å" kr
s
k =0,6 Å" 206,9
s
k =124,14[MPa]
s
22. Wyznaczenie średnicy wału (dobór wału ze względu na skręcanie).
Z warunku na skręcanie obliczam średnicę wału:
16 Å" Mskr
d e" 3
Ä„ Å" ks
16 Å"109000
3
d e" =66,88[mm]
3,14 Å"124,14
M =109
skr
Dobrano średnicę wału- 70 mm.
[N"m]=109000
[N"mm]
k =124,14
s
[MPa]
23. Sprawdzenie wału z warunku na dopuszczalny kąt skręcenia
d=70 mm
M Å"l
s
Õ d"Õdop Õ = d" Õdop
G Å" Io
gdzie:
M
s- moment skręcający
l  długość wałka (zakładam, że jest równa wysokości mieszalnika
H )
m
G- moduÅ‚ sprężystoÅ›ci postaciowej (81000 Å"106 [Pa] dla stali St7);
I
0- biegunowy moment bezwładności przekroju.

Õdop = = 0,00436[rad / m]
4 Å"180
Kąt skręcania:
32 Å" M Å"l
s
Õ =
4
G Å"Ä„ Å" d
32 Å"109 Å"1,786
Õ =
4 = 0,00102[rad/m]
81000 Å"106 Å"Ä„ Å" 0,07
d  dobrana średnica wału [m]
d"Õdop
0,00102<0,00436 - warunek Õ jest speÅ‚niony.
Ć =0,00436
dop
M =109 [N"m] [rad/m]
s
24. Dobór dławnicy:
l=1,786 m
G=81000 Å"106 Ze wzglÄ™du na Å›rednicÄ™ waÅ‚u d=70[mm] dobrano dÅ‚awnicÄ™ typu C 
są to dławnice odlewane, żeliwne, nie chłodzone, o średnicy
[Pa]
nominalnej d =70 [mm] (wg normy BN 68/2214 10).
nom
d=70 mm= 0,07
m
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).
Literatura:
1. J. Pikoń, Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej, Warszawa 1978.
2. M. E. Niezgodziński, T. Niezgodziński, Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe,
Warszawa 1996.
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