Загрузочное устройство предназначено для питания котла щепой, удаления избыточного транспортирующего щелока и более равномерного распределения щепы по сечению котла. Она располагается в верхнем днище варочного котла и состоит из корпуса, цилиндрического сита и винта. Частота вращения винта n = 25-35 об/мин. Винт служит для подачи щепы в котел и одновременно гасит скорость поступающей дисперсии, тем самым способствует отделению излишнего транспортирующего щелока от щепы. Кроме того, винт предназначен для очистки сита от прилипающих опилок и мелкой щепы. Зазор между витками винта и ситом составляет 0,5-1 мм. Сито изготовляется из нержавеющей стали. Для повышения жесткости цилиндрическое сито снабжается ребрами жесткости.
Определение основных параметров загрузочного устройства
Определим внутренний диаметр цилиндра загрузочного устройства по формуле
- где Dц – внутренний диаметр цилиндра, м
МД – масса абсолютно сухой древесины, т/ч
m1 – гидромодуль эмульсии поступающей в загрузочное устройство; 25-35.
m2 – гидромодуль на выходе; 2,5-3,5
Принимаем m1 = 30; m2 = 3.
зная диаметр, можно найти:
- шаг витков
Вал обычно изготовляют из горячекатаной трубы диаметром 426-430 мм. и толщиной стенки трубы 10мм.
Диаметр цапфы в местах посадки 1го сальникового уплотнения
второго сальникового уплотнения
диаметр цапфы в местах посадки подшипников качения
длина первого и второго сальникового уплотнения
длина цапфы
наружный диаметр первого и второго подшипника
Диаметр болтового соединения корпуса загрузочного устройства с фланцем горловины котла
Объем древесного вещества входящего в загрузочное устройство
Количество суспензии, поступающей в загрузочное устройство, составит:
Количество суспензии, выходящей из загрузочного устройства:
Количество щелока удаляемого из загрузочного устройства:
Найдем площадь сечения отверстия ситочного цилиндра по формуле
- где υ1 – скорость прохождения щелока через сито, 0,10-0,12 м/с
Принимаем υ1 = 0,11 м/с,тогда
Боковая поверхность сита определяется из соотношения
где к – коэффициент перфорации сита; к= 0,20 - 0,22
Из формулы
находим полезную высоту перфорированного цилиндра
Найдем частоту вращения винта n из формулы:
- где υ2 – скорость выхода эмульсии из цилиндрического сита
где Fk – площадь кольцевого сечения между ситчатым цилиндром и валом
Проведя все преобразования, получим:
У эксплуатируемых загрузочных устройств n = 25-35 об/мин, следовательно, принимаем скорость вращения винта n = 25 об/мин.
Определение мощности привода загрузочного устройства
Мощность привода вала винта определяется формулой
; кВт
- где ку – коэффициент установочной мощности двигателя, ку = 1,1-1,2;
ΣМ – суммарный крутящий момент на валу ротора, Нм;
nmax – максимальная частота вращения ротора, об/мин;
η – коэффициент полезного действия привода.
Значения ΣМ, n, η следует принимать для работы в условиях загрузочного устройства.
- где М1 – момент трения в радиально-упорных подшипниках качения;
Данное значение незначительно и им можно пренебречь.
М2 – момент трения в первом сальниковом уплотнении вала, во втором сила трения незначительна и ей можно пренебречь.
М3 – момент сопротивления вращению винта при заклинивании его мелкой щепой.
- где f – коэффициент трения между щепой и винтом, f =0,1;
где Р’ – сила трения между щепой и контактной поверхностью витка, Н;
DB – диаметр витка; DB ≈ 1,8 м
- где βзакл – вероятность заклинивания винта;
ам.ф. – содержание мелкой фракции щепы, ам.ф. = 0,1
Fк – площадь контакта винтовой линии витка с ситом
руд – удельное сопротивление щепы при заклинивании;
- где L – длина винтовой линии
α – угол подъема винтовой линии витка; α = arcsin 0,878/3,14*1,8 ≈ 9°
zB – число витков, zB = 2,5
sB – толщина витков, 8-10 мм.
Подставив все значения, получим
Суммарный момент
Следовательно мощность привода будет равна
Из расчетов видим, что мощность на валу винта в основном потребляется на преодоление трения скольжения в основном сальниковом уплотнении. Поэтому в качестве сальникового уплотнения должен быть применен фторопластовый уплотнительный материал или сальник, изготовленный из пластины фторопласта-4. При этом поверхность уплотнения цапфы должна быть полирована и биение цапфы в местах сальникового уплотнения не должно быть больше допускаемого для данного размера.
Список использованной литературы.
1. Непенин Ю. Н. Технология целлюлозы. Т. 2: Производство сульфатной целлюлозы. 2-ое изд., перераб. - Москва.: Лесная промышленность, 1990. — 600 с.
2. Тордуа Г. А. Машины и аппараты целлюлозного производства. — Москва.: Лесная промышленность, 1986. — 440 с.
3. Смирнов В.А, Кушин А.А, Третьяков С. Ю. Выбор материалов конструктивных элементов бумагоделательного оборудования: Учебное пособие - СПБ.: ГОУВПО СПБГТУРП, 2004. — 96 с.
4. Михалев М.Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. — Ленинград.: Машиностроение, 1984. — 301 с.