Chương 2: TÍNH TOÁN TRỤC KHUẤY TRỘN Vì đây là mô hình thí nghiệm nên phần thuyết minh chỉ đưa ra phương pháp để tính toán, để có một kích thước chính xác cần các số liệu thực tế để thay
Trang 1Chương 2:
TÍNH TOÁN TRỤC KHUẤY TRỘN
Vì đây là mô hình thí nghiệm nên phần thuyết minh chỉ đưa
ra phương pháp để tính toán, để có một kích thước chính xác cần các số liệu thực tế để thay vào công thức từ đó mới xác định được kích thước thật của một hệ thống khuấy trộn
Khi tính toán trục khuấy phải biết được sơ đồ chịu lực của nó Các điều kiện cơ bản để trục khuấy có thể làm việc được chính là điều kiện bền và điều kiện ổn định, vì vậy cần phải tính toán trục khuấy theo các điều kiện dao động, theo độ cứng và theo điều kiện bền
Việc tính toán trục theo ổn định dao động chính là xác định kích thước của trục sao cho vận tốc tới hạn 1 của nó thoả mãn với các yêu cầu về ổn định theo bản sau:
Trang 2Bảng 3.1
Điều kiện ổn định của trục
Môi trường
khuấy Cơ cấu khuấy
bản Các kiểu còn lại quay rất nhanhCơ cấu khuấy Khí 0 7
1
Lỏng-Lỏng,
Lỏng-Rắn
0 7
1
0 45 0 55
1
0 7
1
1 3 1 6
1
Lỏng-Khí 0 4
1
1
Trục quay với vận tốc góc
30
n
nhỏ hơn vận tốc góc tới hạn
1 gọi là trục cứng và ngược lại (nghĩa là >1) gọi là trục dẻo Khi trục quay với tần số =1 thì sẽ dẫn tới cộng hưởng, lúc này chuyển vị của trục sẽ tới vô cùng nếu không có lực cản
Aûnh hưởng của sức cản tại các vùng xa cộng hưởng (các vùng làm việc) là không đáng kể
Sức cản chỉ ảnh hưởng lớn lên chuyển vị của trục trong vùng cộng hưởng, còn hầu như ít ảnh hưởng tới giá trị của tần số dao động riêng (tốc độ tới hạn) của trục
Trang 3Trong tính toán kỹ thuật hoặc xác định đường kính trục từ điều kiện ổn định dao động rồi kiểm tra hoặc kiểm tra trục theo điều kiện ổn định dao động và điều kiện cứng sau khi xác định kích thước của nó từ điều kiện bền
Tính toán trục theo điều kiện cứng nhằm kiểm tra xem chuyển vị dài ở trạng thái động của trục tại các tiết diện đặc biệt (như nơi đặc hộp đệm, nơi có thể xảy ra va chạm giữa cánh khuấy và các thiết bị) có nằm trong phạm vi cho phép hay không
Tính toán trục theo bền là kiểm tra độ bền uốn xoắn của trục tại các tiết diện nguy hiểm
Có hai loại sơ đồ trục khuấy: loại trục một nhịp và loại consol Các bước tính toán trục như sau:
Xác định đường kính sơ bộ của trục theo xoắn (tốt nhất là tính theo xoắn và uốn):
3 16
cp
x t
M d
(3-1)
Trong đó: d t – đường kính trục, m
cp – ứng suất cắt cho phép, N / m2
Mx – momen xoắn có thể xác định theo công
Trang 4thức x dc
x
N C
Ở đây: Nđc – công suất động cơ, W
– vận tốc góc của trục, s-1
Cx – hệ số dao động tải, thường lấy 1.1-1.6
Kiểm tra độ cứng của trục tại các tiết diện nguy hiểm
như hộp đệm, chỗ mắc cánh khuấy nếu gần thành thiết bị:
f i f cp
(3-2)
Trong đo: f i – độ võng của trục tại tiết diện nguy
hiểm
cp
f – độ võng cho phép tại tiết diện nguy hiểm tương ứng
Kiểm tra trục theo điều kiện ổn định (dao động) Trong
trường hợp này vận tốc quay của trục phải thoả mãn các điều
kiện ổn định như bảng 3.1 Nếu đường kính của trục chỉ tính sơ
bộ theo xoắn thì cần kiểm tra bền theo cả xoắn và uốn tại các
tiết diện nguy hiểm Sau đây trình bày cách xác định vận tốc
góc tới hạn thứ nhất 1 của trục thường gặp là trục consol
3.1.1 Xác định vận tốc góc tới hạn thứ nhất của trục bằng đồ
thị
Vận tốc góc tới hạn thứ nhất 1 của trục (không kể kiểu cánh
khuấy, loại thùng khuấy, loại môi trường khuấy) có thể xác định
theo công thức
1 2
2 1
m
EJ L
Trong đó: L – chiều dài chung của trục khuấy, m
J – momen quán tính của trục khuấy, m4
Trang 5m1 – khối lượng một met chiều dài trục, kg/m
– hệ số, phụ thuộc vào tỉ lệ khối lượng cơ cấu khuấy và khối lượng trục k
L m
m k
1 và phụ thuộc vào tỉ lệ chiều dài
L
l ; mk-khối lượng cơ cấu khuấy, kg; l-khoảng cách giữa cơ cấu khuấy và một gối đỡ