Ажыратқыштар мен центрифугаларды құрастырғанда алдымен берілген ажырату деңгейіндегі қажетті өнімділікті білу керек. Өнімділік төмендегідей анықталады

Ажыратқыштар мен центрифугаларды құрастырғанда алдымен берілген ажырату деңгейіндегі қажетті өнімділікті білу керек. Өнімділік төмендегідей анықталады.

(1)

 - центрифуганың өнімділік индексі.

 мәнін есептеу үшін центрифуганың бөліну факторы F_r мен тұну ауданын F білу керек.

(2)

мұндағы,  – ротордың бұрыштық жылдамдығы;

r – ротордың радиусы;

g = 9,81 м/с² – бос құлау үдеуі.

Ротордың барлық жұмысшы беті үшін өнімділік индексі
(3)

Остроградский – Гаусс теоремасы бойынша бітеу бет арқылы өткен вектор ағыны вектор дивергенциясынан көлемді интегралға тең

мұндағы, A_r, A_, A_z – r, , z өсіне А векторының проекциясы.

Бірақ центрифуганың бөліну факторы векторы радиалды бағытталған. Сондықтан

(6)

Сонда

мұндағы, V – ротордың жұмысшы бетімен шектелген көлем.

Z өсіне нормалды (айналу өсіне вертикаль) бір жазықтықпен шектелген центрифуга роторының кез келген жұмысшы беті үшін өнімділік индексі 2²/g-ге көбейтілген көлемге тең.

(7) теңдеуден байқағандай центрифуганың жоғары өнімділігіне ротордың шеңберлік жылдамдығы мен ұзындығын көбейту нәтижесінде қол жеткізуге болатыны белгілі болды.

Бірақ құрастырмалық ұғым бойынша ротордың ұзындығы лимиттелген. Ротордың шеңберлік жылдамдығын жоғарылату оның беріктігімен шектеледі. Бұл тапсырманы шешу тиімсіз.

n конусты тарелкалардан тұратын ажыратқыштың өнімділік индексі

мұндағы,  - айналу өсінде түзілетін конусты беттің иілу бұрышы;

R_max, R_min – тарелкалардың радиусы.

n орамды спиральды центрифуганың өнімділік индексі

Қалақшалы центрифуганың өнімділік индексі

мұндағы, z – қалақшалар саны.

Бөлшектердің орын ауыстыруы және майысуы болуы мүмкін қозғалмалы қосылыстарда кез келген дәлдіксіз жасау немесе жөндеуде бөлшектердің дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін өздігінен орнығу орынын қарастыру қажет.

Өздігінен орнығу әсіресе сырғанау үштіректерінің ұзындығы диаметріне қатынасы үлкен болған кезде қажет. Сырғанау үштірегін қатаң орнатқан кезде біліктің тозуы мен майысуы қысымның жоғарылауына әкеледі де үштіректің жұмыс істеу принципі нашарлайды. Өздігінен орнығуды жасау үшін үштіректерді сфералы тіректерге орнатады.

Шарикті радиалды үштіректерде біліктің иілуі үштіректің қисаюын және қалыпты жүктемеден неғұрлым жоғары шариктің бір жақты жүктелуін тудырады. Бұл ақауды үштіректі сфералы қаптамамен қоршау немесе екі қатарлы сфералы үштіректерді қолданумен жоюға болады.

Екі қатарлы сфералы үштіректердің бір қатарлы радиалды үштіректерге қарағанда жүктелуі неғұрлым төмен болады. Сондықтан өстік жүктелуі неғұрлым жоғары тораптарда сфералы тірекке орнатылған бір қатарлы үштіректер немесе бөшке тәрізді шығырлы өздігінен орнығатын үштіректер кеңінен қолданылады.

Басқа мысал ретінде ауалы компрессордың екі сатылы піспекін алайық. Піспек төмен қысымды цилиндрде қозғалалады, ал скалка жоғары қысымды цилиндрде жылжиды. Бұл құрастырманың бір ғана кемшілігі піспек мен скалка біртұтастай болып жасалған. Енді жұмысшы беттердің алдымен піспек мен скалканың, екіншіден жоғары және төмен қысымдағы цилиндрлердің дәл өстес екендігін бақылау қажет. Скалка мен жоғары қысымды цилиндр қабырғасы арасындағы саңылау, піспек мен төмен қысымды цилиндр қабырғасы арасындағы саңылаудан едәуір кіші болғандықтан бойлық күштер скалкаға түседі де, құрылымдағы скалка күшті тозуға ұшырайды.

Ауалы компрессордың екі сатылы піспекінің құрастырмасында скалка піспек өсіне қатысты жылжуы немесе орын ауыстыруы мүмкін. Жетектің жүктемесін піспек алады, ал скалка бойлық күштердің әсерінде болады. Төмен және жоғары қысымды цилиндр тесіктерінің өстестік талабы жойылады.

26-дәріс. Ротациондық машиналарды есептеу және құрастыру
Ротациондық машиналардың негізгі артықшылығы жоғары жиілікпен айналатын жұмысшы органдарының болуы болып табылады. Мұның әсері өңделетін өнімге тікелей байланысты. Тамақ өндірісінде кеңінен тараған ратоциондық машиналарға дискілі ұсақтағыштар, ортадан тепкіш сораптар, кескіш машиналар, балғалы ұсатқыштар, шашыратқыш кептіргіштердегі дискілі шашыратқыштар және т.б. жатады.

Осы аталған әртүрлі жабдықтардың негізгі жұмысшы органдары – жылдам айналатын диск немесе қарапайым және күрделі профилдегі дискілер жиынтығы (қалақшалар, пышақтар).

Тұрақты қалыңдықтағы диск ішкі бет радиусы R₁-де дискіні білікке тартып отырғызған кезде пайда болатын радиальды кернеумен _r1 жүктелген, ал сыртқы бет радиусы R₂-де қалақшаға, балғаға және ротордың басқа да элементтеріне ортадан тебу әсерінен пайда болатын радиальды кернеумен _r2 жүктелген.

Қабылдаймыз:

1) _r1 және _r2 кернеулер айналу өсіне салыстырмалы симметриялы және диск симметриясы жазықтығына әсер етеді;

2) вибрациядан және ішкі жүктеулерден дискінің тозуы едәуір аз;

3) дискінің радиусы мен қалыңдығы бойынша температура тұрақты.

Сонда элемент дискісінің теңдеуі былай жазылады

(1)

немесе

Алынған теңдеуді bdrd-ге бөлеміз

болғандықтан

немесе

Гук заңын қолданамыз

Салыстырмалы деформация теңдеуін пайдаланамыз

(4) және (5) теңдеулерді біріктіріп

(6) теңдеуді (3) теңдеуге қойып, II ретті ауыспалы коэффициентті дифференциалды теңдеу аламыз

Яғни

немесе

мұндағы,

Интегралдау арқылы

мұндағы, =0,3 – Пуассон коэффициенті;

Е – серпімділік модулі, Е=210¹¹ Па;

_r1, _r, _t1, _t – ішкі және аралық радиустағы радиальды және шеңберлік кернеу.

мұндағы, .

мұндағы, n – дискінің айналу жиілігі, айн/мин;

r – дискінің радиусы, R₁2.

Алғашқы теңдеуден _t1-ді анықтау керек. Әдетте _t1-ді төмендегі теңдеуден анықтайды.

мұндағы, F_ц – қалақша, балға және т.б. әсерінен сыртқы контур бойынша ортадан тепкіш күштің қосындысы.

Егер бұлар болмаған жағдайда (шашыратқыш кептіргіш дискісінде), онда _r2=0.

(14) теңдеуді (11) теңдеуге қою арқылы келесі теңдеуді аламыз.

(11) теңдеу бойынша эпюр тұрғызып, және аралықтарын табамыз.

мұндағы, ; _Т – аққыштық шегі; [n_M]=2 – беріктіктің мүмкіндік қоры.

А1-ОГМ-15 гомогенизаторы станинадан, тұрықтан, кривошипті-шатунды механизмнен, жетектен, плунжерлік блоктан, манометрлік қондырғыдан, сақтандырғыш клапаннан, майлау және суыту жүйесінен, өнім беру сорабынан тұрады.

Станинаның ішінде қайыс-белдікті берілісті электрқозғалтқыш, суытқыш суды кіргізетін және шығаратын құбырша, майды түсіретін құбырша бар. Тұрықта кривошипті-шатунды механизм, суыту жүйесі, майды тазалау үшін торлы сүзгіш орналасқан. Оған плунжерлі блок бекітілген.

Кривошипті-шатунды механизм біліктен, шатуннан тұрады. Бұл бөлшектерге негізгі жүктемелер түсетіндіктен, бұлар гомогенизатордағы негізгі бөлшектер болып табылады. Кривошипті-шатунды механизмге келесідей күштер әсер етеді: ілгерінді-кейінді қозғалыста – қысым, қозғалыстағы массаның инерция күші және үйкеліс күші; айналмалы қозғалыста – кривошиптің ұшында ілгерінді-кейінді қозғалыстың қосынды күштерінің әсерінен пайда болатын жанама күштер және механизм бөлшектерінің айналысының үйкелісі және айналмалы массалардың инерциясынан пайда болатын ортадан тепкіш күштер. Біліктің бұрылу бұрышына байланысты бұл күштер бағыты және өлшемі бойынша өзгереді. Бірақ әсер ету сызығы плунжердің өсіне сәйкес келеді.

Цилиндр өсі бағытына әсер ететін күштердің қосындысы

(1)

мұндағы, - піспекке әсер ететін орта қысымының күші, Н;

р_к және р_в – білік және цилиндр қақпағы жағына сәйкес піспектің қысымы, Па;

F_к және F_в – білік және піспек ауданы, м²;

F_ин – ілгерінді жылжитын бөлшектердің инерция күші, Н;

R_тр – піспектің үйкеліс күші, Н.

Шатунның піспекті басы мен төлкенің арасындағы қысым

(2)

мұндағы, _max – төлкені отырғызудағы тартылыс, м;

_r – төлке материалының сызықты кеңею коэффициенті, К^-1;

Т_Г – қызу температурасы, К;

 - Пуассон коэффициенті;

d, d_вт – төлкенің сыртқы және ішкі диаметрлері, м;

Е₁, Е₂ – төлке және шатун материалдарының серпімділік модулі.

Қосынды кернеуді төмендегі формуламен анықтайды.

мұндағы, J_x – х-х өсіне қатысты шатунның орташа қимасының инерция моменті, м⁴;

l – ара қашықтық, м;

f_ср – шатунның орташа қимасының ауданы, м².

Жалпы координатта өрнектелген кинетикалық энергия мен потенциалдық энергияның айырмасын Лагранж функциясы деп атаймыз.

мұндағы, q – жалпы координата;

t – уақыт;

T, U – жүйенің кинетикалық және потенциалдық энергиясы.

Жүйенің тербеліс траекториясын табу үшін келесі теңдеуді шешу керек.

(2)

мұндағы, t₁, t₂ – уақыт аралығының басы мен соңы.

q(t) траекториясын түрлендіргенде J интегралының мәні төмендегідей өзгереді.

(3)

t₁ және t₂

Тік жақшадағы екінші мүшелерді бөлшектеп интегралдап және екенін ескере отырып төмендегі теңдеуді аламыз.

Түрлендірілген есептеулерден байқағандай, бұл шарт (экстремумның қажетті шарты ) орындалады, егер

Осы алынған өрнек Лагранж теңдеуі деп аталады.

q-дің орын ауыстыруын аз деп төмендегідей жазуға болады (бір материалды нүкте үшін):

• 
  кинетикалық энергия
  

мұндағы, а – инерциялы коэффициент (немесе келтірілген масса);

• 
  потенцмалды энергия
  

мұндағы, с – қатаңдық коэффициенті.

(6) теңдеуге (8) және (9) теңдеуді қою арқылы төмендегідей еріксіз тербелістің дифференциалды теңдеуін аламыз

немесе

мұндағы, - жүйенің құрамына байланысты тұрақты;

Соңғы теңдеудің шешімі (10)

мұндағы, ; - бастапқы шарттан.

Барабанды аппараттарға барабанды кептіргіштер, араластырғыштар, барабанды жуғыш машиналар, шарлы диірмендер және т.б. жатады. Барабанды кептіргішті қарастырайық. Барабанды кептіргіштің жұмысшы органы барабан баяу айналады (=0,05...0,50 с^-1).

Барабан қабырғасының қалыңдығы

мұндағы, D_н – барабанның сыртқы диаметрі.

Аппараттағы өңделетін материалдың массасы

(2)

мұндағы, D_В – барабанның ішкі диаметрі (D_В=D_H – 2S);

 - барабанның толу коэффициенті;

L – барабанның ұзындығы;

_М – себілетін материалдың тығыздығы.

Футеровканың массасы (жылу изоляциясы)

мұндағы, D_Ф – футеровканың ішкі диаметрі (D_Ф=D_В – 2S_Ф);

_Ф, S_Ф, L_Ф – футеровканың тығыздығы, қалыңдығы, ұзындығы.

Барабанға әсер ететін бойлық күш

мұндағы, m_ш – шестернаның массасы;

m_кр – шестернаға бекітілген элементтердің массасы;

.

Жалпы массасы

мұндағы, m_к – барабан тұрығының массасы.

Сызықты жүктелу

(6)

q мен Q_в әсеріндегі тірек реакциялары

Максималды иілу моменті

Барабан қимасының кедергі моменті

мұндағы, D_ср – барабанның орташа диаметрі.

Барабандағы кернеу

(10)

мұндағы, - футеровкасыз Ст2, Ст3, Ст10, Ст15 маркалы болаттардан жасалған аппараттардағы мүмкіншілік кернеу;

- футеровкалы аппараттар үшін.

(11)

(12)

(13)

(14)

мұндағы, ; .

Жұдырықшалы механизмі негізінен үш звенодан құралады: 1 – жетекші жұдырықша; 2 – жұмыс атқаратын итергіш; 3 – тірек.

Егер 2-звено ілгерілемелі қозғалатын болса, оны итергіш, ал айналмалы қозғалатын болса, күйенте деп атайды. Жазықтық жұдырықша механизмінің еркіндік дәрежесі белгілі өрнектен табылады:

яғни механизмнің жалпы еркіндік дәрежесі бірге тең.

Бұл механизмдердің жұдырықша звеносы ілгерілемелі немесе айналмалы қозғалыста болады. Жұдырықша осі итергіш осімен сәйкес бір түзу бойында орналасса, оларды центрлік деп, ал егер бір түзу бойында жатпаса центрден тыс деп атайды.

Жұдырықша механизміне әсер ететін күштер мен олардың пайдалы әсер коэффициенті. Итергіш звено тарапынан жұдырықшаға әсер ететін күш мынандай күштердің қосындысынан тұрады.

(1)

мұндағы, Q_п.к. – пайдалы кедергі күші;

Q_с – серіппе қысым күші;

Q_G – салмақ күші;

Q_И – инерция күші.

Егер жұдырықша А нүктесіндегі итергішті Ғ күшімен қысса, онда сол қысым бағыты мен итергіш жылдамдығы векторының (осьпен бағытталған) арасындағы бұрыш қысым бұрышын () құрады. Жұдырықша мен итергіштің арасындағы сырғанау үйкелісінен пайда болатын келтірілген үйкеліс күші былай жазылады:

мұндағы, – келтірілген үйкеліс бұрышы, оның шамасы үйкеліс коэффициентіне (f) байланысты болады (_кел=arctg f).

Әсер ететін күш шамасы төмендегідей анықталады:

(3)

Осы күшті екіге жіктеп, механизмге әсер ететін барлық күштердің тепе-теңдік шартынан мына өрнектерді шығарып алуға болады:

Алдыңғы екі теңдеуді біріктіріп шеше отырып тіректегі реакция күші мен үйкеліс күшін анықтаймыз (N_В және N_С):

Ендеше күштің шамасы

Енді жұдырықша механизмінің пайдалы әсер коэффициентін анықтау үшін үйкеліске (зиянды кедергі) кететін қуатты анықтауымыз қажет:

мұндағы, Р₁ – жұдырықша мен итергіш арасындағы үйкеліске кететін қуат;

Р₂ – итергіш пен оны бағыттаушы тіректер арасындағы үйкеліске қарсы жұмсалған қуат;

Р₃ – жұдырықша білігінің үштіректеріне жұмсалған қуат.