Проверка прочности вала сгустится на кручение и угол зак­ручивания

РАСЧЕТ СГУСТИТЕЛЯ

 

Определить количество сгустителей диаметром D = 20 м, необходимое для обеспечения заданной производительности опера­ции по твердому и проверить прочность и жесткость вала его перегребающего устройства.

Параметры, одинаковые для всех вариантов, следующие: плотность жидкой фазы = 1130 кг/м³, вязкость жидкости = 1,7∙10 ^-3 Па∙с, отношение жидкого к твердому (Ж:Т) в сгущенном продукте R = 3, коэффициент времени работы сгустителя =0,8, мощность электродвигателя, перегребающего устройства N = 3 кВт, кпд привода = 0,7, длина вала l = 4 м, наружный диаметр полого вала D _н = 1,5 м, предел выносливости стали вала при кручении =180 МПа; масштабный фактор =0,75; коэффициент качества поверхности =0,7; эффективный коэффициент =1,65; допустимый запас прочности при кручении [ n ]= 2; модуль сдвига G=8,5 ∙ 10 ⁴ МПа; допустимый угол закручивания =0,5⁰ на 1 м длины вала.

Исходные данные для каждого варианта задания представлены в табл. 1

 

Таблица 1 –Параметры вариантов задачи

 

Номер варианта	Производи-тельность Q, т/сут	Отношение Ж:Т в исходной пульпе, Rп	Диаметр твердых частиц, d∙105, м	Плотность твердой фазы , кг/м3	Толщина стенки вала S в, мм	Частота вращения гребков n∙10 3, об/с

 

 

Рисунок 1 –Сгуститель с центральным приводом (Ц-20)

 

Скорость осаждения твердых частиц в пульпе, м/c:

 

,

 

где V - скорость осаждения твердых частиц, м/с;d – диаметр твердых частиц, м;

- плотность твердой фазы, кг/м³; - плотность жидкой фазы, кг/м³;

- вязкость жидкости, Па∙с; g - ускорение свободного падения, м/с.

Удельную площадь сгущения рассчитывают по формуле, м² ∙сут/т;

 

,

 

где R_n - отношение жидкого к твердому в исходной пульпе; R - отношение жидкого к твердому в сгущенном продукте.

Общая необходимая площадь сгущения, м²:

 

,

 

где Q - производительность операции по твердому, т/сут.

Количество сгустителей определяют делением общей площади сгущения на площадь сгущения стандартного аппарата, взятую из его технической характеристики или рассчитанную по его диаметру, с учетом коэффициента времени работы сгустителя:

,

где F_c - паспортная площадь сгущения аппарата, м²

- коэффициент времени работы сгустителя, 0, 7...0,9.

Проверка прочности вала сгустится на кручение и угол зак­ручивания

 

Крутящий момент на валу, Нм

 

,

 

где - мощность на валу Вт; n – частота вращения гребков, об/с;

 

Мощность на валу выявляют через мощность электродвигателя

 

,

 

где N_д - мощность электродвигателя, кВт; - кпд привода, = 0,7

Момент инерции сечения вала, м⁴

 

,

 

Напряжение кручения вала, Па

 

 

где D_н - наружный диаметр полого вала, м; D_в - внутренний диаметр вала, м;

Запас прочности вала.

 

,

 

где - предел выносливости стали при кручении, МПа; - масштабный фактор, =0, 7... 0,8; - коэффи­циент, качества поверхности, =0,7; - эффективный коэффициент =1,6...1,7; - напряжение кручения, МПа. Запас прочности сравнивают с допустимым запасом [ n ]. Вал удовлетворяет требованиям по прочности на кручение, если, .

 

Угол закручивания вала , град

 

,

 

где l - длина вала, м; J - момент инерции, м⁴; G - модуль сдвига, Па.

Сравнивают этот угол с допустимым углом закручивания , рав­ным 0,5⁰ на 1 м длины вала. Вал удовлетворяет требованиям по углу закручивания, если < .