Расчёт мощности электроприводов основных производственных машин и механизмов, страница 10

          Во многих случаях к электроприводу предъявляются также требование  эффективного торможения после отключения электродвигателя. Это  особенно важно для  центрифуг периодического действия.

          Нагрузочный момент, создаваемый центрифугой на валу привода, квадратично зависит от частоты вращения (в первом приближении), т.е. имеет вентиляторный характер.

Центрифуга  непрерывного  действия. Нагрузочный момент (Н ∙ м)  складывается из моментов трения ротора о воздух и трения в  подшипниках

                    М_С  = 0,0000235 · Н · D⁴ · n² + 4,9 · f  · m_Ц  · d , (8.65)

где     H –  высота  ротора центрифуги, м;

          D – диаметр ротора центрифуги, м;

          n – частота  вращения  ротора центрифуги, мин ^-1;

          f – коэффициент  трения  в  подшипниках , f = от 0,03 до 0,09;

          m_Ц – масса  ротора  центрифуги  с  продуктом, кг;

          d – диаметр  вала, м.

          Зная нагрузочный момент на валу двигателя можно определить статическую мощность двигателя, а затем с учетом коэффициента запаса k_З (обычно принимаемого в диапазоне от 1,2 до 1,5) и коэффициента полезного действия передачи от двигателя к рабочей машине η произвести расчёт мощности двигателя.

          Центрифуга периодического действия. Расчёт мощности  производится по пусковому режиму, причём общая потребная мощность  состоит из нескольких слагаемых: Р₁ – мощность, затрачиваемая на преодоление  инерции  барабана

                    Р₁ = (m_Б ∙ v ²) / (2 ∙ 1000 · t_П) ,(8.66)

где     m_Б – масса  пустого  барабана, кг;

          v – окружная скорость барабана , м/с,v = π  D  n / 60;

          D – диаметр барабана, м;

          n – частота вращения барабана, мин ^–1;

          t_П – длительность пуска, с.

          Р₂ - мощность, затрачиваемая на преодоление инерции массы  материала

                    Р₂  = (1,86 ∙ V_Б ∙ р_С ∙ v ²) / (1000 · t_П) ,(8.67)

где     V_Б – объём  барабана, м³;

          р_С – плотность  суспензии, кг/м ³.

          Р₃ – мощность на преодоление трения  в подшипниках вала

                    Р₃ = (f ∙ m_С ∙ v_В ∙ g ) / 1000  ,                                                        (8.68)

где     f -  коэффициент  трения, f  = от 0,07 до 0,1;

          m_С – суммарная  масса  барабана  с  нагрузкой  и  других  вращающихся              деталей, связанных  с  валом, кг;

          v_В – окружная  скорость  цапфы  вала, м/с;

          g = 9,81 м/с² .

          Р₄ – мощность  трения  барабана  о  воздух

                    Р₄ = R⁵ ∙ n³ ∙ 10 ^{– 8} ,                                                                      (8.69)

где     R – наружный  радиус  барабана, м;

          n – частота  вращения  барабана, мин ^{– 1}.

          Общая  потребляемая (требуемая) мощность

                     Р = Р₁ +  Р₂ + Р₃ + Р₄(8.70)

          8.12 Расчёт мощности электроприводов мешалок

          Мешалки – наиболее распространённый вид оборудования в  химической промышленности. Их можно разделить на несколько типов. Условия работы привода мешалок обычно сложные, с тяжёлым пуском, во  многих случаях – с частым реверсированием. Как правило, привод  нерегулируемый, осуществляемый от асинхронного двигателя с  короткозамкнутым ротором в закрытом или взрывобезопасном  исполнении. Момент нагрузки мешалок, как и у центрифуг, насосов и вентиляторов имеет вентиляторный характер.

          Известна универсальная методика расчёта мощности всех видов  мешалок по единой формуле

                    P = ( k₁ ∙ k₂ ∙ k₃ ∙ P_П + Р_С ) / η ,                    (8.71)

где     k₁ = H_Ж / D – коэффициент заполнения сосуда жидкостью;

          Н_Ж – высота слоя жидкости, м;

          D – диаметр аппарата, м;

          k₂ – коэффициент, учитывающий превышение мощности при пуске:

                 k₂ = от 1,0 до 1,3;

k₃ – коэффициент увеличения гидравлического сопротивления для
          разных типов мешалок; при динамической вязкости μ > 0,5 Па ∙ с
          для однолопастных мешалок k₃ = от 1,0 до 2,0; для пропеллерных
          k₃ = от 1,0 до 1,3; для рамных, якорных, многолопастных – k₃ = от
          1,0 до 2,5;

Р_П – мощность  перемешивания;

          Р_С – мощность  потерь  в  сальнике;

          η -  КПД  привода: η = от 0,85 до 0,9.

          Мощность  перемешивания

                    Р_П  = 0,28 ∙ μ ∙ n ² ∙ d ³ ∙K_Р ∙ 10^-6          ,                                       (8.72)

где     n– частота  вращения  вала, мин ^{– 1};

          d  - диаметр  окружности, описываемой  лопастью, м;

          К_Р – критерий  мощности   К_р = A ∙ Re ^α ( D/d) ^β  (H_Ж / d) ^γ (h / d)^ξ

где     Re – центробежный  критерий  Рейнольдса ,  Re = n d ² p / ( 60 μ );

          h- расстояние  от  лопасти  до  дна  аппарата, м.

          КоэффициентыА ,, , ,  приведены  в  таблице 8.8.

Таблица 8.8 - Значения коэффициентов А ,, , ,

Тип  мешалки	А	α	β	γ	ξ
Двухлопастная , Re = 104… 107	2,12	0,86	1,1	0,6	0,3
Четырёхлопастная, с наклоном лопастей на 450 , Re > 40000: в сосуде без перегородок, при движении жидкости: вниз вверх                               в   сосуде с перегородками, при движении   жидкости: вниз                                               вверх	1,09 1,58 0,54 0,79	0,91 0,88 1,0 1,0	0,31 0,26 0,55 0,5	0 0 0 0	0 0 0 0
Четырёхлопастная, с вертикальными лопастями, Re > 40000, в сосуде: без  перегородок с перегородками	11,1 5,55	0,77 0,90	0 0	0 0	0 0
Якорная , Re = 100…. 300000: без  горизонтальных  лопастей с одной горизонтальной лопастью с двумя горизонтальными лопастями	7,9 10,3 12,0	0,77 0,77 0,77	0 0 0	0 0 0	1,0 1,0 1,0
Пропеллерная, трёхлопастная, без перегородок  Re = 100 … 10000	0,56	0,81	0,98	0	0
Турбинная закрытая с шестью изогнуты- ми лопастями и направляющим аппаратом с двадцатью  лопатками, Re > 10000	1,95	1,0	0	0	0