Министерство  образования и науки Российской Федерации

  Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

  высшего профессионального образования

  Магнитогорский  государственный технический

    университет им. Г.И. Носова 

  Кафедра электрометаллургии и литейного  производства 
 
 
 

  Курсовой проект

  По курсу: “Технологическое оборудование литейных цехов”

  На  тему: Расчет лопастного смесителя  для приготовления ХТС 
 
 
 
 

  Выполнил  студент:

  группы МЛ-07                Е. И. Вавилов       
 

  Проверил:

  доцент, к.т.н.                       П. А. Молочков 
 
 

  Нормоконтроль.

  доцент, к.т.н.                      Л. Б. Долгополова 
 
 
 

  Магнитогорск 2011

 

     Содержание 

  Введение 4

  1 Лопастные смесители 6

  2 Расчет смесителя 8

  Список  использованных источников 11

 

     Реферат

    Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка содержит 11 страниц и 2 рисунка. Графическая часть содержит 3 чертежа общего вида.

    Ключевые слова: смесители, лопасть, связующее, замесы, стояк, загрузка, формовочная смесь, и т.д.

    Рассчитать смеситель для приготовления форм из ХТС. 
Введение 

     Процесс приготовления смесей для разовых  форм и стержней из песчано-глинистых  материалов заключается в смешивании твердых и жидких составляющих. При перемешивании составляющих на поверхности частиц песка образуются пленки, связывающие между собой смежные зерна. Связывание разрозненных зерен песка в единую систему (смесь) обусловлено возникновением сил сцепления между поверхностью зерен и пленкой связующего а также наличием сил связи между частицами самого связующего вещества.

     Применительно к условиям приготовления формовочных  смесей процесс смесеобразования может быть условно разделен на собственно перемешивание и обволакивание, которые в зависимости от режима совершаются последовательно или одновременно. Смесеобразованию обычно сопутствуют весьма важные в технологическом отношении физико-химические явления.

     Так, при смешивании песка с водой  ее молекулы ориентируются определенным образом по отношению к ионам, расположенным на поверхности зерен кварца, покрывая их слоем «жесткой» воды. При сближении увлажненных зерен песка водные оболочки вступают в электростатическое взаимодействие, связывая между собой эти зерна.

     Однако  прочность такой смеси незначительна, так как площадь контакта зерен  чрезвычайно мала. Повысить прочность  смеси можно путем создания вокруг зерен песка деформируемых оболочек из глины или другого вещества. Глинистые частицы, покрываясь слоем воды с несколько иной ориентацией молекул, чем на поверхности зерен кварца, при сближении с этими зернами прочно связывают их. При этом глинистые частицы располагаются как на поверхности зерен, так и частично в порах между песчинками.

     Очевидно, что для прочного связывания зерен  между собой необходимо распределить глинистые частицы по всей их поверхности, что возможно при сближении зерен и перемещении их в контакте с глинистым веществом.

     В идеальном случае при смешивании каждое зерно песка должно быть окружено оболочкой связующего вещества. Этого можно достигнуть различными методами, в том числе и перетиранием смеси.

     Интенсивность покрытия (обволакивания) определяется физико-химическими свойствами компонентов, конструкцией рабочих органов смесителя  и числом уплотнений и разрыхлений каждого элемента смеси в единицу времени.

     Основным  узлом в каждой смесеприготовительной установке является смеситель.

     Существует  множество типов литейных смесителей, которые по характеру работы можно разделить на две большие группы:

     1) смесители циклического (периодического) действия;

     2) смесители непрерывного действия.

     В смесителях циклического действия материал перемешивается отдельными порциями (замесами). Каждая новая порция может быть загружена  в смеситель лишь после выгрузки из него предыдущего замеса. Это  позволяет регулировать длительность цикла перемешивания в зависимости от состава и назначения приготовляемой смеси.

     В смесителях непрерывного действия загрузка, перемешивание и выгрузка готовой смеси ведутся одновременно и непрерывно. Машины этого типа более экономичны и легче автоматизируются. Смесители циклического действия, в основу которых положена жесткая программа, определяющая последовательность, характер и продолжительность отдельных операций, требуют применения различного рода дозаторов и других устройств, обеспечивающих получение заданного состава смеси и периодическую выдачу готового замеса. Автоматика таких смесителей включает большое количество исполнительных механизмов, различных приборов пневмо- и электроаппаратов и других устройств.

     Осуществление принципа непрерывности в смесеприготовительных установках (непрерывность загрузки материалов, их смешивания получения информации о ходе процесса и качества смешивания, непрерывность регулирования влажности смеси, непрерывность ее выдачи в готовом состоянии) является основным условием надежной и полной автоматизации процесса приготовления смеси.

     По  конструктивным признакам машины для  приготовления формовочных и  стержневых смесей можно подразделить на смешивающие бегуны одинарные  и сдвоенные, центробежные, лопастные  и барабанные, а также смесители  других типов.

1 Лопастные смесители

 

      Конструкция смесителя. Лопастной смеситель (рисунок 1) представляет корытообразный корпус 3, внутри которого вращаются два горизонтальных вала 1 с насаженными на них лопастями 2. При вращении валов винтообразные лопасти захватывают материал и перемещают его как по окружности, так и вдоль корпуса смесителя. Благодаря этому, а также трению о стенки корыта частицы материала перемешиваются.

     

     При перемешивании материал разрезается лопастями и перебрасывается ими. Однако смесь перетирается и уплотняется при этом в очень малой мере и полного обволакивания зерен песка глинистой оболочкой не происходит.

     По  этой причине лопастные смесители  не получили широкого распространения и применяются преимущественно тогда, когда технологически возможно приготовление наполнительных или единых смесей с небольшим процентом освежения, а также для приготовления жидких самотвердеющих смесей (ЖСС) и холоднотвердеющих смесей (ХТС).

     Вместе  с тем у этих смесителей есть ряд  достоинств: простота конструкции и  надежность действия, небольшое потребление  энергии и высокая производительность.

     Лопастные смесители непрерывного действия имеют  особенно высокую производительность, так как у них можно исключить из общего цикла время, идущее на непроизводительные операции, связанные с загрузкой материалов и выгрузкой готовой смеси. Непрерывность действия смесителей позволяет надежно автоматизировать весь комплекс смесеприготовительных операций.

     В зависимости от вида связующего вещества, а также от физико-механических свойств получаемой смеси угол установки лопастей можно изменять, в результате чего меняется шаг винтовой линии и скорость перемещения материалов вдоль смесителя, а следовательно, и продолжительность перемешивания (в смесителях непрерывного действия). В этих же смесителях несколько последних пар лопастей повернуты так, чтобы создавать встречное движение материала, вызывающее подпор смеси и поддерживающее нужную высоту слоя материала в корыте.

     В смесителях периодического действия перемешивание  производится в течение определенного времени. При этом материал вдоль корыта не перемещается, а поднимается лопастями вверх. Замес выгружается либо путем поворота корыта, либо через открываемое днище.

     В смесителях непрерывного действия загруженные  материалы и смесь непрерывно перемещаются вдоль корыта, причем твердые компоненты загружаются в голове смесителя (зона сухого перемешивания), жидкие – на среднем участке (зона увлажнения), а окончательное перемешивание происходит на самом длинном участке смесителя, в его конце, ближе к выгрузочному отверстию (зона влажного перемешивания).

2 Расчет смесителя

 

     Производительность  смесителя периодического действия определяется по формуле 1

     

  ₍₁₎

     где – число замесов, с^-1; – масса одного замеса, кг. Число замесов может быть найдено из выражения 2

     

    ₍₂₎

     где – соответственно продолжительность загрузки материалов, перемешивания и выгрузки готовой смеси, с.

     Продолжительность загрузки и разгрузки зависит  от конструкции машины, а время  перемешивания определяется видом  приготовляемой смеси.

     Производительность  смесителя непрерывного действия определяется по формуле 3

     

   ₍₃₎

      – время перемешивания, с. – емкость смесителя, м³. Массовая емкость смесителя зависит в основном от его геометрических размеров, степени заполнения корыта смесью и др.

     

     Порядок определения геометрических размеров следующий:

     а) по заданной теоретической производительности смесителя определяют его емкость  по массе замеса (кг) и объему (м³);

     б) задавшись коэффициентом заполнения смесителя  и числом парных лопастей на каждом валу, определяют радиус корпуса смесителя R;

     в) находят все размеры корпуса, выраженные через R.

     Массовая  емкость смесителя определяется по формуле 4

     

;  (4)

     Емкость смесителя по объему смеси считаем по формуле 5

     

 ₍₅₎

     где F – заштрихованная на рисунке 2 площадь поперечного сечения корыта смесителя, м²; L – длина рабочей части корыта, м; – коэффициент заполнения корыта смесью: ; – плотность разрыхленной смеси, кг/м³; – угол наклона лопастей к горизонту: ; – число парных лопастей (общее число лопастей на обоих валах принимается обычно для смесителей периодического действия 28—40, для смесителей непрерывного действия 36—64);R – радиус днища смесителя, м.

     Из  рисунка 2 видно, что расстояние между осями валов

     

     где m – модуль зубчатых колес привода смесителя; – число зубьев колес.

     Таким образом, общая ширина корпуса смесителя определяется по формуле 6

(6)

     Длина корпуса смесителя зависит от числа парных лопастей на каждом валу. Высота корпуса Н зависит от длины лопастей, радиуса R и степени заполнения смесителя. Так, у смесителей периодического действия Н=(2 – 2,2)R, у смесителей непрерывного действия H=(2,3 – 2,4)R.

 

 

     Нам необходимо рассчитать смеситель для  приготовления ХТС. Примем высоту опоки равной 300 мм. Тогда объем опоки равен: