Научно-исследовательская работа - Проектирование смесителя для холоднотвердеющих смесей (ХТС)

Содержание
Реферат
1 Введение
1.1 Актуальность темы исследования
1.2 Цель и задачи работы
2 Аналитический обзор
2.1 Технология ХТС: сущность и требования
2.2 Обзор и анализ конструкций смесителей для ХТС
2.2.1 Шнековые смесители непрерывного действия
2.2.2 Лопастные смесители непрерывного действия
2.2.3 Центробежные смесители
2.2.4 Катковые смесители
3 Конструкторская часть
3.1 Выбор принципа действия смесителя
3.2 Выбор числа смесительных рукавов
3.3 Выбор конструкции рабочего органа
3.4 Выбор типа соединения вала
4 Расчётная часть
4.1 Технологический расчёт производительности и времени перемешивания
4.2 Расчёт шлицевых соединений
4.3 Расчёт муфты
4.4 Предварительный расчёт производительности
Заключение
Список использованных источников

В современном литейном производстве технология ХТС является доминирующей при изготовлении сложных стержней. Однако ее эффективность сдерживается отсутствием надежного оборудования, способного обеспечить:
1.Высокую производительность (для крупных серий);
2.Идеальную гомогенность смеси (для прочности стержней);
3.Стабильность свойств в течение живучести.
Существующие шнековые смесители часто не справляются с задачей качественного перемешивания, а лопастные периодического действия снижают общую производительность линии. В связи с этим, разработка комбинированного шнеково-лопастного смесителя непрерывного действия, адаптированного под конкретную номенклатуру (опоки 500x600 мм, программа 100 000 шт./год), является актуальной задачей, позволяющей совместить высокую транспортную способность с качественным смешиванием в одном агрегате.

Целью данной научно-исследовательской работы является разработка конструкции смесителя для приготовления холоднотвердеющих смесей, обеспечивающего заданную производительность и качество смеси при изготовлении отливок серийностью 100 000 штук в год в условиях односменной работы.
Исходные данные и обоснование производительности:
Проектирование ведется под конкретную производственную программу:
-Годовой выпуск отливок: 100 000 шт.
-Оснастка: парные опоки размером 500×600×180 мм.
-Кратность формы: 8 отливок на один комплект опок.
-Режим работы: 1 смена (8 часов), 250 рабочих дней в году.
Исходя из этих параметров, произведен расчет необходимой производительности смесителя (см. п. 4.4). Годовая потребность в смеси с учетом технологических потерь (5%) составляет 1063 тонны. При эффективном годовом фонде времени оборудования 1700 часов, требуемая часовая производительность равна 0,625 т/ч (625 кг/ч).
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1.Провести анализ существующих конструкций смесителей для ХТС и обосновать выбор типа смесителя, способного обеспечить непрерывность процесса и качественное смешивание при заданной производительности.
2.Выполнить технологический и кинематический расчеты, подтверждающие способность спроектированного узла смешивания выдавать не менее 625 кг/ч качественной смеси.
3.Разработать конструкцию смесителя, включая раму, смесительный рукав, рабочий орган (вал с лопатками и шнеком), привод и системы подачи компонентов, обеспечивающие надежную работу и удобство обслуживания.
4.Произвести прочностные расчеты основных элементов (вала, шпоночных и шлицевых соединений, подшипников) на долговечность.
5.Разработать конструкторскую документацию (сборочный чертеж, спецификацию) в соответствии с требованиями ЕСКД.

Заключение
В результате выполнения научно-исследовательской работы разработана конструкция однорукавного шнеково-лопастного смесителя непрерывного действия для приготовления холоднотвердеющих смесей на жидком стекле производительностью 625 кг/ч, соответствующей годовой программе 100 000 отливок при односменном режиме работы.
Основные конструктивные решения включают: комбинированный рабочий орган с тремя шнековыми участками (в зоне загрузки, средней части и перед выгрузкой) и одиннадцатью лопатками, обеспечивающими надёжный транспорт и интенсивное перемешивание; шлицевое соединение вала 10×32×40 по ГОСТ 1139-80, выбранное по результатам прочностного расчёта; разъёмный корпус для удобства очистки; привод мощностью 3 кВт с упругой муфтой и возможностью частотного регулирования.
Технические показатели: производительность не менее 1500 кг/ч при частоте вращения 50 об/мин, время пребывания смеси в рукаве 70 с (менее времени живучести связующего), габариты 2100×800×1200 мм, масса 650 кг. Конструкция обеспечивает ремонтопригодность благодаря съёмным лопаткам и наружному расположению подшипниковых узлов.
Рекомендации по эксплуатации: регулярный осмотр и очистка внутренних полостей, своевременная замена изношенных лопаток, промывка при длительных остановках, регулирование производительности частотным преобразователем, контроль горизонтальности рамы и соосности при монтаже.
Разработанный смеситель полностью соответствует техническому заданию, обеспечивает требуемое качество смеси и может быть рекомендован к использованию в литейных цехах с серийным производством.