2.5. Розрахунок ротору центрифуги

Ротори центрифуг можуть бути виконані з нержавіючої сталі (типу X18H9), конструкційної сталі з покриттям, дюралюмінію, полімерів (частіше армованих). Побутові центрифуги зазвичай одноопорні (рис. 2.8).

 

Рис. 2.8. Схема одноопорної центрифуги.

 

Корисна місткість ротору:

.                                               (2.13)

де V_п – питома місткість (5...6 дм³/кг); m_з – маса завантаження.

Обичайка може бути перфорованою або суцільною. В останньому випадку стік рідини відбувається через отвори в днищі. Обичайка ротору навантажена відцентровими силами, що розтягують обичайку та намагаються її розірвати.

Навантаження складається з відцентрових сил від маси ротору та завантаження, а також з неврівноваженої відцентрової сили, що викликана нерівномірною розкладкою білизни в роторі. Для циліндричних роторів методика розрахунку обичайки ротору на міцність повністю відповідає методиці розрахунку обичайки барабана пральної машини.

Для конічних та комбінованих роторів на першому етапі розрахунків можна вести розрахунок ротора по максимальному діаметру.

При більш точному розрахунку необхідно враховувати конусність ротору, що визначається кутом a. В цьому випадку товщину стінки рекомендують [1] визначати за рівнянням:

                                   (2.14)

де R – максимальний радіус обичайки, s_о – напруга розтягу в обичайці від відцентрових сил, викликаних масою обичайки, , r_з – густина завантаження, r_м – густина матеріала стінок, y – коефіцієнт заповнення ротору: (R_вн – внутрішній радіус кільця завантаження), k_o – коефіцієнт перфорації:  (t – крок отворів, d – діаметр отворів).

У відповідальних випадках перевіряють напруги в місці з’єднання обичайки з днищем. При цьому враховують, що в процесі роботи на кільцеву частину обичайки діє реакція днища у вигляді поперечної сили та момента згину, які намагаються прогнути обичайку в середину. Напруги згину та зсуву, що виникають в місці з’єднання циліндричної обичайки з днищем визначаються з таких рівнянь:

                                              (2.15)

де m_l та p_l – відповідно, інтенсивності крайового моменту та поперечної сили (; ), R – серединний радіус стику, d – товщина обичайки.

Значення m_e та p_e визначаються з рівнянь:

                                        (2.16)

де (m – коефіцієнт Пуассона);  – згинна циліндрична жорсткість, Н×м; D = D₁ + D₂ – сумарна радіальна деформація обичайки, м;  – деформація обичайки відцентровою силою, що викликана масою обичайки (r – густина матеріалу обичайки),  – деформація обичайки відцентровою силою від маси завантаження (r_з – густина завантаження, R та R_в – радіуси кільця завантаження, d_з – товщина шару завантаження).