вые и центробежные сыеснтелв непрерывного действия. Мошиость двигателей барабанных смесителей и барабанных сушилок определяется по одним и тем же формулам. Мощность даигателей лоПастных смесителей расходуется на преодоление сопротивлеиия сыпучей смеси Рс,с, кВт, и лобового сопротивления лопастей Р с, кВт, при их вращении:

Р = Рс,с + Рл,с =

9.81ptg 45+

60-10

x<ahS (сое а+/ sin а) +

+ 20,15АЙ5 sin асов

где р - плотность сыпучего материала, кг/м ; Р - угол естественного откоса смеси; г - число лопастей на валу смесителя; h - средняя глубина погружения лопастей в материал, и; S - лобовая поверхность лопастей, м*; а - угол поворота лопастей, градусы; / - коэффициент трения массы о лопасти; ш - угловая скорость вала, рад/с; х - ордината точки приложения лобового сопротиале-ния, м; ft - коэффициент сплошности винтовой поверхности.

Для шнековых смесителей используют те же формулы, что и для лопастных смесителей, с поправочным коэффициентом запаса в качестве сомножителя ftg = 1,5-5- 2.

Мощность даигателя центробежного смесителя расходуется на преодоление сопротивлеиия даижению лопастей в сыпучи среде Pi, кВт. на преодоление сопротивлеиия даи-жения конуса Р., кВт. на подъем материала внутри конуса Р, кВт, иа создание запаса кинетической энергии материала Р4, кВт, и иа преодоление трения вала конуса в подшипниках и сальниковом уплотнении Pj, кВт,

P=Pi-i-P2+Ps+Pi+Pb-Здесь

Pi = 0,98Cp <b- L (f sin а) Я%, кВт,

где С - коэффициент, характеризующий твердость и дисперсность материала, определяемый экспериментально; Ри - насыпная плотность материала, кг/м ; L - длина лопасти, м; ш - углоная. скорость, рад/с; а - угол наклона лопасти к горизонту, обычно а == 45 °; Н - высота материала над лопастью, м; Ту - коэффициент, характеризующий изменение потребляемой мощности в процессе смешения, определяеншй экспериментально.

Рг=2,45. lO-onlrnhpef (coe v+P sin v)X X(i?+r)2 + o,5x X 10- я1к(о /-ц (/? + /) f йп ф, кВт,

где / - длина образующей конуса, м; А- высота слоя материала снаружи конуса, м; f - коэффициент трения скольжения материала по конусу; R г - радиусы верхнего

и нижнего оснований конуса, м; у - утоа наклона образующей конуса к горизонту, градусы; р = (1 - sinJ / (1 + sin); - масса материала на внутренней поверхности конуса, кг; Гц - средаее значение радиуса центра тяжести вращающейся массы, м; V - угол между направлением действия цев-робежной силы и нормально к поверхности конуса, град.

Рз=0.001О Як,

где - производительность конуса, Н/с; Як - высота конуса, м.

р4=о,5.1о-адх.

где Oj, - окружная скорость конуса, м7с.

Составляющая мощности Р5 обычно незначительна.

Для рассмотренных механизмов, очно используется нерегулируемый электропривод. Для вращающихся печей в отдельных случаях применяют систему регулируемого алектропривода - асинхронный вентильный каскад.

20.5. ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ЧЕРВЯЧНЫХ МАШИН И РЕЗИНОСМЕСИТЕЛЕЙ

В технологических процессах переработки резиновых смесей и пластмасс червячные машины используются для изготовления труб, листов, пленок, а также для пластикации, смешения и гранулирования.

В червячных прессах для шприцевания резиновых смесей применяют предварительный подогрев с помощью пара, подаваемого в корпус машины и в голов!. В червячных прессах для переработки пластмасс имеются вдоль цилиндрического корпуса зоны, подогрев массы в которых осуществляется с помощью специальных нагревателей.

Статический момент сопротивления чер- вячных машин мало зависит от частоты вращения. Колебания нагрузки при устаиовив-шейся частоте вращения червяка могут вызываться колебаниями температуры и плохим перемешиванием рабочей массы в зоне червяка, они достигают 20-25 % установившегося значения момента. Обычно плавное регулирование частоты вращеиия требуется в диапазоне 5 : 1 - 10 : 1. Это вызвано тем, что червячные машины устанавливаются в непрерывных агрегатах для производства изделий из полимерных материалов. Поэтому электроприводы обычно выполнявэтся с ДПТ. Требуемая точность стабилизации частоты вращения зависит от вида получаемой продукции и ее допусков и составляет ±5% прн смешении и пластикации резиновых смесей и пластмасс и 0,5-1 % при производстве проводов и пленок. Мощности электродаигателей червячных прессов лежат в пределах 2-500 кВт [20.2]. В рабочих режимах реверс двигателей обычно не требуется, толчковый реверс может быть выполнен путем реверсирования тока возбуясдения двигателей.

§ 20.5]

Электроприводы червячных машин и реаиносмесителей

Близкими к чвячцым прессам по своим требованиям к электроприводам являются резниосмеситепа. Они применяются как для смешения, так и для механической пластика-Ш1И натурального каучука. Требуемый диапазон регулированвя скорости резниосмеси-телей составляет 3:1. Требуемая точность стабиЛизащ1и составляет 5-10 %. При этом следует учитывать некоторые особенности его работы. Резиносмеситель обычно работает с различными смесями. При более жестких смесях - иа низких частотах вращения, при этом обычно требуются максимальные моменты; при более мягких смесях - на высоких, при этом моменты значительно меньше. Поэтому часто в резиносмесителях требуется поддержание мощности, постояииой во всем диапазоне изменения частоты вращения.

В настоящее время находят применение быстроходаые резиносмесителн, мощности электродвигателей которых достигают 800- 1200 кВт.

.0>еда при обработке резиновых смесей в червячных прессах и решносмесителях характеризуется наличием токопроводящей товходасперсной пыли - сажи. Поэтому электрооборудование, стоящее вблизи агрегата, должно выполниться в сажепыленепро-вицаемом исполиеиин.При переработке пластмасс электрооборудование может быть обще-промьшшенвого исполнения.

Г Дяя расчета мощности электродвигатели червячных машии точных формул нет, это вышаво тем, что потребляемая машиной мощность зависит от многих факторов. Существуют различные ориентировочные методы опре-;1;елекия требуемой мощности. Обычно это выполняют по экспериментальным данным.

Рассмотрим расчет, основанный на том, что во время работы червячного пресса энер-гая расходуется иа пластическую деформа-дяю и выдавливание резиновой смеси из выходного отверстия головки Рд, кВт, на трение обрабатываемого материала в червячном прессе Рт, кВт, а также на трение в зубчатых Передачах и подшипниках машины и редук-торл [20.6]. Полезная мощность

Рд = 5ат0- lO-s,

где S - сечение выходного отверстия, м*; , - напряжение течения (давление реэиио- - ой смеси). Па; V - линейная скорость выхода заготовки, м/с.

Мощность Рт расходуется иа трение о внутреннюю поверхность цилиндра Рт,ц и на грение о поверхность червяка Р.я

гдег , = tga/tg (а -Ь Р) - КПД червяка; а- угол подъема винтовой линии червяка, град; р - угол трения смеси о червяк (р = arctg (i).

Полная потребляемая мощность с учетом потерь в передачах и в подшипниках редуктора и двигателя

Р = {Рд + Р)/Т,рТ1дв.

где тр - КПД редуктора; г\ - КПД дш!-гателя.

Иногда требуемую мощность червячных прессов определяют по удельному расходу электрической энерган.

кВтч/кг 0,294 0,26

0,225 0,195 0,113 0,13 Ц097

120140 Ш180 200 220 240 260 С

Рис. 20.3. Зависимость удельного расхода электрической энергин от температуры при переработке разветвленного полиэтилена.

На рнс. 20.3 приведена кривая удельного расхода электрической энергии иа шприцевание разветвлеиного полиэтилена в зависимости от температуры. Удельный расход элеи-трической энергии для большинства полимеров лежит в пределах 0,13-0,23 кВт-ч/кг.

Сиевтировочно можно считать, что 1 кВт мощности электропривода обеспечивает производительность 3,7-7,4 кг/ч.

Рис. 20.4. Кинематическая схема к расчету мощности двигателя резиносмесителн.

Рт = Рт.ц + т.ч. Первая составляющая

Рт,ц=0,263О£а<тП/.

VI D :- дааметр червяка, м; L - длина Щ1-аивдра, м; fj - шаг нарезки, м; п - частота . вращения червяка, об/мии; / = tg р - коэффициент треиия смеси о металл. Вторая составляющая

Рт.ч 19 Заказ 43*

,1-Лч;

Для резиносмеситеяей также нет точных методов расчета мощности электродангателя. Для ориентировочных растетов мопшости даигателя можно пользоваться методикой, изложенной в [20:3].

При вывода уравнения для опредеяення требуемой мощности предполагается, что обработка резиновой смеси в основном происходит в с>повидиом зазоре тжву гребнем ротора в стенкой камеры смесителя (рис. 20.4). Это подтверждается тем, что размеры зоны, в которой развивается давление деформированной смеси иа стейки камы 2, во много раз прюосходят ширину кромки гребня ротора 1. Так как кривые зависимости напряжения сдаига от скорости iqw аостроенав

в логарифмических координатах представляют-собой прямые линии, то напряжение в деформированном материале можно приближенно определить из уравнения

где т - напряжение деформации сдвига, Па; V - скорость деформации сдвига, рад/с; К - динамическая вязкость данной смеси. Па-с; т - безразмерная экспериментальная константа для данной смеси.

Константы Кит обычно определяютс помощью кривых течения рассматриваемой смеси, которые строятся для различных температур по данным, полученным на вискозиметрах.

При отсутствии кривых течения рассматриваемой смеси значение константы К можно приблизительно найти как 0,03 вязкости по Муни (ГОСТ 10722-64). Вязкость по Муни в этом случае определяетси для соответствующих температур. При вязкости по Мунн, равной 100, значение /С = 0,03-100 = 3.

Значение константы т принимают для смесей с вязкостью по Муни при 100 °С, составляющей 2060, равным 0,25--0,35; для смесей с вязкостью 60-100 - равным 0,2-0,25, для смесей с вязкостью более 100 - равным 0,16-0,2. В каждом из указанных диапазонов меньшей вязкости по Муни соответствуют более высокие значения константы т.

Скорость сдвига материала в зазоре между ротором и камерой с достаточной точностью определяется уравнением

V=o/A,

где V - окружная скорость ротора, м/с; А - зазор между ротором и камерой, м-

Потребляемая при сдвиге смеси мощность, кВт,

P = ftY?p+Vp.K-103.

где Vcp - средняя скорость сдвига в смесителе, с -; Vp, g - рабочий объем перерабатываемой смеси, м*.

Вследствие увеличенных диаметров цилиндра верхнего затвора в применяемых в настоящее время резиносмесителях.типа РСВД цилиндр верхнего затвора обычно создает усилие, достаточное для преодоления давления смеси на пресс. В этом случае давление верхнего затвора при определении потребляемой мощности не учитывается.

Часто для расчетов мощностей двигателей резииосмесители применяют метод моделирования.

До недавнего времени иа червячных машинах применялись системы регулируемых электроприЕдов: трехфазный коллекторный двигатель, АД с муфтой скольжения н система магнитный усилитель - ДЩТ. В последнее время осуществляется переход всех электроприводов червичных машин на тиристориый электропривод постоянного тока.

апектроприводы резиносмесителей выполняются как регулируемыми, так н нерегулируемыми. Поскольку максимальные мощности электродвигателей современных рези-

носмесителей достигают 2500 кВт, то нерегулируемые электропривода! выполняются с синхронными элекгродаигателями.

Регулируемые электроприводы обычно выполняются По системе асинхронный вентильный каскад или тиристориый электропривод постоянного тока.

Рассмотрим тиристориый электропривод постоянного тока резиносмесителя мопшостью 800 кВт,.выполненный с даухзоиным регулированием скорости (рис. 20.5, а). В этой системе регулирование до основной скорости осуществляется путем изменения ЭДС тиристорного преобразователя ТП при номинальном магнитном потоке, а ныше основной - путем изменения тока в обмотке возбуждения электродвигателя ОВ при постоянном напряжении якоря даигателя М [20.9]. Система регулирования тока возбуждения выполнена даухконтурной; внутренинй контур тока возбуждения с датчиком тока возбуждения ДТВ и внешний контур ЭДС с датчиками иапряясення ДН и тока ДТ якоря двигателя. На вход регулятора ЭДС РЭ вводится задание, соответствующее номинальному значению ЭДС двигателя £3. Выходаое иапряжеиие регулятора ЭДС является заданием для регулятора РТВ тока возбуждения. Поэтому пока напряжение на якоре двигателя меньше номинального, значение действительной ЭДС £д меньше заданного значения и РЭ находится в иа-сьпцении, а его выходаое иаприжеине соответствует заданию номинального тока возбуясдения даигателя. -

При напряжении двигателя, равном номинальному, вступает в действие регулятор ЭДС и ток возбуждения дангателн снижается. Это осуществляется следующим образом. Рассмотрим случай задания максимальной ско-. рости даигателя.

При достижении двигателем основной> скорости действительное значение скорости еще не будет равно заданному. Поэток система регулирования напряжения якоря дангателн будет стремиться подаять напряжение выше номинального. При очень небольшом превышении напряжении даигателя по сравнению с номинальным значение ЭДС £д будет приближаться к заданному значению £3 и ток возбуждения начнет снижаться. Равновесие наступит, когда скорость даигателя. Действительно станет равной заданной. Ограничение напряжения якоря двигателя осуществляется с помощью системы импульсио-фазового управлеиия СИФУ1, ограничиваю- , щей минимальное значение угла регулирова-. ния.

Структурная схема системы возбуждения представлена на рис. 20.5, б. При построении этой системы не учитывается изменение ЗДС даигателя прн изменении его частоты вращег ння как более медленное, чем прирапюниё, ЭДС при изменении потока возбуждения. Прц регулировании скорости изменением магшсг-ного потока изменяется электромеханическая постоянная времени электропривода, что Характеризует систему как нелинейную. Поэтому прн изменении тока возбуждения необходимо корректировать параметры регуля-