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