Модернизация технологической линии производства вареных колбас на ОАО "Борисоглебский мясокомбинат"
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
p;
где D = 0,156 диаметр шнека, м
H = 0,70,156 = 0,1 м.
Предельный диаметр шнека
Dпр = (Н/)f , (4.54)
где f = 0,9 коэффициент трения
Dпр = ()0,9 = 0,28 м.
Принимаем диаметр вала шнека d = 0,08 м
Угол подъёма винтовой линии на внешней стороне шнека
D= arctg (4.55)
D= arctg = 56,9 град.
Угол подъёма винтовой линии на внутренней стороне шнека
d= arctg (4.56)
d= arctg =38,1 град.
Среднее значение угла подъёма винтовой линии витка шнека
ср= 0,5( D+ d). (4.57)
ср= 0,5(56,9 + 38,1) = 47,5 град.
Снижение перемещения частиц продукта в осевом направлении можно учесть коэффициентом отставания, который определяется по формуле
К0 = 1 - (cos2 ср - 0,5fsin2ср). (4.58)
К0 = 1 - (cos2 47,5 - 0,50,9sin247,5) = 0,992.
Изгибающий момент в витке шнека по внутреннему контуру определим по выражению
, (4.59)
где Рmax = 800103 - максимальное давление, развиваемое шнековым нагнетателем, Па;
D = 0,156 внешний диаметр шнека, м;
а = 2 - отношение шнека и вала
Нм.
Толщина витка шнека
, (4.60)
где = 125106 - допускаемое напряжение при изгибе, Па
м.
Площадь внутренней поверхности корпуса устройства на длине одного шага
Fb = D(H - ). (4.61)
Fb = 3,140,156(0,1 - 0,0054) = 0,0465 м2.
Площадь одной стороны поверхности витка шнека на длине одного шага
(4.62)
где L - развертка винтовой линии, соответствующая диаметру шнека, м;
, (4.63)
м,
l - развертка винтовой линии , соответствующая диаметру вала, м
, (4.64)
м.
.
Условие Fm < Fb выполняется.
Крутящий момент при двух рабочих витка шнека определим по формуле
Мкр= 0,131nPmax(D3-d3) tgop , (4.65)
где n = 2 - число рабочих витков шнека
Мкр= 0,1312800103(0,1563 - 0,083) tg47,5 = 5499 Нм.
Осевое усилие
S = 0,392n(D2 - d2)Pmax. (4.66)
S = 0,3922(0,1562 0,082)80010 3 = 11038,72 H.
Нормальное напряжение вала шнека определяется по формуле
сm = S/F, (4.67)
где F- площадь поперечного сечения вала шнека, м2
, (4.68)
м2;
сm = 11038,72/510-3= 2,2106 Па.
Касательное напряжение вала определим по формуле
= Мкр/Wp, (4.69)
где Wp- полярный момент сопротивления поперечного сечения вала шнека, м3
Wp 0,1d3. (4.70)
Wp 0,10,083 = 510-5 м3.
= 5499/(510-5 ) = 1108 Па.
Эквивалентное напряжение определим по формуле
. (4.71)
Па.
Примем, что вал шнека изготовлен из стали 12Х18Н10Т, для которой допускаемое напряжение при изгибе = 180106 Па.
Условие экв выполняется.
Рисунок 4.2 Шнек
Мощность, затрачиваемая на привод шнекового нагнетателя
( 4.72)
где = 15,7 угловая частота вращения шнека, рад/с;
= 0,65 - механический КПД привода
= 7 кВт.
Производительность нагнетателя
П = 0,125(D2 - d2)(H - )(1 - K0), (4.73)
где = 1100 - плотность мяса, кг/м3[6];
= 1,0 - коэффициент подачи;
П = 0,125(0,1562 - 0,082)(0,1 - 0,005)(1 - 0,992)11001,015,7 = 0,347 кг/с.
Ширина винтовой поверхности
b = 0,5(D - d) (4.74)
b = 0,5(0,156 0,08) = 0,03 м.
Угол выреза
L0 = 2 - (L - l)/b; (4.75)
L0 = 23,14 - (0,49 - 0,27)/0,038 = 6,1 рад
Диаметр наружного кольца
D0 = 2L/(2 - L0), (4.76)
D0 = 20,49/(23,14 6,1) = 5,4 м.
Диаметр внутреннего кольца
L0 = 2l/(2 - L0) (4.77)
L0 = 20,27/23,14 6,1 = 3 м.
4.4 Расчеты, подтверждающие работоспособность
4.4.1 Расчет вала шнека на прочность
Произведем расчет вала шнека волчка на прочность и плотность.
Передаваемый момент
Mz = N/, (4.78)
где N = 7103 - передаваемая мощность, Вт;
= 15,7 - угловая скорость вала, рад/с
Mz = 7103/15,7 = 445103 Нмм.
Окружное усилие в зацеплении
(4.79)
где d2 = 284 - диаметр делительной окружности зубчатого колеса, мм;
= 3133,8 Н.
Осевое усилие в зацеплении
Q12 = P12tg, (4.80)
где = 10 - угол наклона зубьев, град
Q12 = 3133,8tg10 = 3133,80,176 = 551 Н.
Радиальное усилие в зацеплении
, (4.81)
где = 20 - угол зацепления в нормальном сечении, град,
Определим реакции в вертикальной плоскости.
Сумма моментов относительно опоры В
, (4.82)
Из формулы (4.82) выразим реакцию Ах
(4.83)
Н.
Сумма моментов относительно опоры А
, (4.84)
Из формулы (4.84) выразим опорную реакцию Вх
, (4.85)
Н.
Определим изгибающие моменты в горизонтальной плоскости Муа = 0,
Му1 = Bx , (4.86)
Му1=1566,9 = 109,6103 Нмм.
Определим суммарный изгибающий момент в наиболее нагруженном сечении В
, (4.87)
Нмм.
Эквивалентный момент по III гипотезе прочности
Мэкв = , (4.88)
Мэкв = Нмм.
Определим диаметр вала под подшипником
Dn = , (4.89)
где -1 4 = 50 допускаемое напряжение изгиба, МПа
Dn = = 61 мм.
Диаметр под подшипник принимаем из стандартного ряда Dn = 65 мм.
Определяем диаметр вала на выходном конце.
Dn = , (4.90)
где = 20 - допускаемое напряжение на чистое кручение, МПа;
Dn = = 32 мм.
Принимаем диаметр выходного конца вала равным 35 мм
Выполним уточнённый расчёт вала, который заключается в определении коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях. Материал вала круг, 100-е дм, Т 2590-88/30 дм, Т 1050-88 предел прочности для этого материала B = 780 МПа, предел текучести т = 440 МПа.
Рисунок 4.3 - Расчетная схема вала шнека.
Определяем предел выносливости при изгибе
-1