3 Анализ расчета дозирующих устройств

Производительность дозатора, кг/с,

Q = F₀ υ₀ ρ , (3.1)

где F₀ – площадь поперечного сечения потока продукта, м² ;

υ₀ – средняя скорость движения потока продукта, м/с ;

ρ – насыпная плотность продукта, кг/м³ .

Продукт на диске располагается в виде кольца треугольного сечения. Площадь поперечного сечения кольца, м²,

F₀ = h² / 2tgφ₀ , (3.2)

где h – высота подъема манжеты над диском, м ;

φ₀ – угол естественного откоса продукта при движении, град (φ₀ = 27…43^°).

Расстояние R₀ , м, между центром тяжести радиального сечения кольца и осью вращения

R₀ = R + h / 3 tgφ₀ , (3.3)

где R – радиус манжеты, м.

Средняя скорость движения потока продукта υ₀ , м/с, равна скорости центра тяжести

υ₀ = πnR₀ / 30 = πn (R + h / 3 tgφ₀) / 30. (3.4)

Предельную частоту вращения диска определяют из условия, что наибольший модуль центробежной силы, действующей на частицу массой m, кг, меньше силы трения ее о диск:

mω²R₁ ≤ f₁mg , (3.5)

где ω – угловая скорость, рад/с (ω = πn / 30);

R₁ – наибольший радиус вращения частицы, м;

f₁ – динамический коэффициент трения скольжения частицы о диск (f₁ = 0,36…0,40);

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

Из формулы (3.5) следует,

n = 30 √f₁ / (R + h / tgφ₀). (3.6)

При определении мощности, потребной для привода тарельчатого дозатора, необходимо учесть сопротивление от трения продукта о поверхность диска и скребка, сопротивление дроблению продукта скребком, сопротивление скручиванию столба продукта, опускающегося из воронки дозатора.

Для дозатора приближенно мощность электродвигателя N, кВт, определяют из выражения

N = N₁ (1 + f₂ cos β) k / η , (3.7)

где N₁ – мощность, потребная для преодоления сопротивления от трения продукта о диск, кВт,

N₁ = 10^-3 P υ₀ , (3.8)

здесь Р – сила трения, возникающая при движении продукта по диску, H,

Р = F₀ L ρ g f₁ , (3.9)

здесь L – путь перемещения продукта, м;

f₁ – коэффициент трения скольжения продукта о диск (f₁ = 0,36…0,40);

f₂ – коэффициент трения скольжения продукта о скребок (f₂ = 0,26…0,40);

β – угол установки скребка относительно плоскости сечения кольца продукта, град (β = 35…60°);

k - коэффициент, учитывающий другие сопротивления (k = 1,5…2,0);

η – КПД приводного механизма дозатора (η = 0,82…0,94).

При выборе или проектировании объемных дозирующих устройств одной из основных характеристик является их производительность, величина которой существенно зависит от продолжительности освобождения от продукта (опорожнения) мерных емкостей.

Продолжительность опорожнения мерной емкости для сыпучих продуктов τ_с (с) можно определить из следующей формулы:

τ_с = M_д К_с / rⁿ, (3.10)

где M_д – масса дозы, г;

r – радиус выходного отверстия мерной емкости, мм;

n – коэффициент, зависящий от формы и материала мерной емкости

(обычно r = 2,58 );

К_с – коэффициент сыпучести (текучести) порошкообразного продукта, определяемый экспериментально. [6]