Модернизация линии производства вафель

             формуле [10]

 

                                                    ,                                           (3.41)

 

где  d_o - принятый диаметр оси натяжной звездочки, мм,   d_o = 20 мм;

    

мм³ ,

    

Н/мм² .

 

Далее определим касательные напряжения τ, Н/мм², для наиболее нагруженного сечения по формуле [9]

 

                                         ,                             (3.42)

 

где  М_В – изгибающий момент в сечении В, Н·мм,   М_В = 36840 Н·мм;

        W - момент сопротивления при изгибе, мм³,   W = 785 мм³;

  Н/мм².

 

Далее определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям S_σ по формуле [9]

 

                                              ,                               (3.43)

 

где σ_-1 - предел выносливости стали, МПа, определяемый по выражению

 

                                                                                           (3.44)

 

где  σ_в - предел прочности стали, МПа,   σ_в = 700 МПа;

 МПа;

 

       К_σ – эффективный коэффициент концентрации нормальных

               напряжений, К_σ  = 1,58;

       έ_σ - масштабный фактор для нормальных напряжений ,  έ_σ = 0,92;

       β –  коэффициент, учитывающий влияние  шероховатости поверхности,

             принимаем β = 0,95;

       σ_m – напряжения при осевых усилиях ,так как осевые усилия

             отсутсвуют, то σ_m = 0;

.

 

Далее определим коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям  по формуле [9]

 

                                             ,                                 (3.45)

 

где τ_-1 – предел выносливости стали, МПа, определяемый по

              выражению [9]

 

                                                                                           (3.46)

  

где σ_-1 – предел выносливости стали при изгибе, МПа,   σ_-1 = 301 МПа;

 МПа;

 

     έ_τ – масштабный фактор для касательных напряжений, έ_τ = 0,83;

     К_τ – эффективный коэффициент касательных напряжений, К_τ = 1,22;

     Β - коэффициент,  учитывающий влияние шероховатости  поверхности, 

           Β = 0,95;

    ψ_τ – коэффициент, φ_τ  = 0,1;

    τ_v и τ_m – напряжения при изгибе и растяжении соответственно, МПа,

                   τ_v = τ_m = 23,5 МПа;

.

 

Далее определим общий  коэффициент запаса прочности S

  .

Полученный коэффициент запаса прочности удовлетворяет требованию S>2,5.

Исходя из этого рассчитанная ось  удовлетворяет условию прочности  и может использоваться в механизме  толкателя. 

 

3.5.3 Подбор и проверка подшипников

Подбор и проверка подшипников  будет произведена на натяжные звездочки  механизмов продольной и поперечной резки.

Так как принятый диаметр оси  под подшипник  d_o = 20 мм, то принимаем подшипник легкой серии №104 со следующими параметрами: 

d = 20 мм,   D = 42 мм, B = 12 мм,  r =1 мм,  грузоподъемность подшипника  С  = 9,36 кН, С₀ = 4,5 кН.

Произведем проверочный расчет подшипника  на долговечность по

формуле [10]

 

                                                  ,                                   (3.47)

 

где  n - частота вращения внешнего кольца подшипника, об/мин,

             n = 63 мин^-1;

       С – динамическая  грузоподъемность, кН,  С = 9,36 кН;

        р  – показатель степени,  р = 3;

        Р  – эквивалентная нагрузка, кН, рассчитываемая  по формуле ;

 

                                                ,                                     (3.48)

 

здесь F_r - радиальная нагрузка, Н,  F_r = 581 Н;

         V - коэффициент, V = 1,2;

         К_б - коэффициент,   К_б = 1,2;

         К_τ - температурный коэффициент, К_τ = 1,05;

 Н (0,88 кН);

 ч.

 

Полученное значение номинальной  долговечности подшипника   

L = 318254 ч должно удовлетворять следующему условию [9]

 

                                                       L > [t]  ,                                              (3.49)

 

где  [t] – минимальная долговечность подшипника, ч,  [t] = 30000 ч

 

3185254 > 30000

 

Условие долговечности выполнено, значит на данной машине в механизмах резки для натяжных звездочек  можно принять подшипник особолегкой  серии  № 104  ГОСТ 8338-75.

 

3.5.4 Расчет шпонок

Расчет шпонки на приводном валу мотор-редуктора механизма резки  производится по выражению [10]

 

                                               

,                          (3.50)

отсюда рабочая длина  шпонки, l_p мм, будет определяться как

 

                                                  ,                                        (3.60)

 

где  Т – передаваемый вращающий момент, Н м,  Т = 83000 Н  м;

       d - диаметр вала в месте установки шпонки, мм,  d = 20 мм;

           шпонка имеет следующие параметры  b х h x l = 6 х 6 х 20 [10];

        t₁ – глубина паза вала, мм,  t₁ = 3,5 мм ;

        t₂ - глубина паза втулки, мм, t₂ = 2,8 мм;

       σ_см – предел прочности стали шпонки на смятие, МПа, σ_см = 600 МПа;

 мм.

По результатам расчетов принимаем  призматическую шпонку сечением

6 х 6 мм и  рабочей длиной 20 мм  по ГОСТ 24071-80:

Шпонка 6 х 6 х 20  ГОСТ 24071-80.

3.5.5  Конструктивный расчет ведущей звездочки

По результатам проведенных  ранее расчетов были приняты следующие  параметры цепной передачи привода  толкателя:

• делительный диаметр звездочек            D_д = 98,14 мм;
• число зубьев звездочки                          z  = 12;
• шаг цепи                                                  t = 25,4 мм;
• диаметр ролика цепи                              D_p = 15,88 мм;

Далее проведем расчет следующих  конструктивных параметров [11]

D_l - диаметр окружности выступов (наружный диаметр):

 

                                         ;                               (3.61)

 

          где   К_z = ctg (180/z) = ctg (180/12) = 3,173 ;

 мм;

 

D_i - диаметр окружности впадин:

 

                                        ;                             (3.62)

 мм;

 

e_min - смещение центров дуг впадин:

                                   мм ;                   (3.63)

 

r - радиус впадин зубьев:

                                              ,                                   (3.64)

  мм ;

 

γ - половина угла заострения зуба:     γ = 15⁰ ;

 

r₁ - радиус закругления головки зуба:

                                          ,                          (3.65)

 мм ;

 

b₂ - ширина основания зуба звездочки:

                                                   ,                                        (3.66)

где  В_вн – расстояние между внутренними пластинами цепи, мм,

       В_вн = 15,88 мм;

мм;

 

b₃ - ширина вершины зуба:

                                 мм .                         (3.67)

 

3.6     Расчет фундамента под резательную машину SB – 9/1

3.6.1  Статический расчет фундамента [13]

Для определения расчетных размеров подошвы фундамента их предварительно принимают по габаритным размерам станины  машины, добавляя припуск Δ = 0,1 м. 

Расчет площади подошвы фундамента  А, м², производится по формуле

 

                                    

,                         (3.68)

 

где   a - длина станины, м,    a = 3,106 м;

        b - ширина станины, м,   b = 1,390 м;

 м².

 

Высоту фундамента Н, м, определяют исходя из иго веса G_ф , кН, по

формуле 

                                                 ,                                          (3.69)

где    γ_ф - удельный вес бетона, кН/м³,  γ_ф = 20 кН/м³;

         G_ф - вес фундамента, кН, определяемый по формуле

 

                                                    ,                                        (3.70)

 

здесь G_м - вес машины в рабочем состоянии ( заполненной продуктом ),   кН, рассчитываемый по формуле

 

                                               ,                                 (3.71)

 

где   m_мн - масса резательной машины нетто, кг,  m_мн = 410 кг;

        m_пл - масса загружаемого вафельного пласта, кг,  m_пл = 8 кг;

        g = 9,81 м/с²;

 Н;

 

К – коэффициент, учитывающий  динамическую нагрузку,  К = 3

 кН;

м.

 

Далее в соответствии со СНиП 2.05.03-84 определяется расчетное  сопротивление грунта R, кПа, по формуле

 

                               ,             (3.72)

 

где   R₀ - условное сопротивление грунта, кПа,  R₀ = 500 кПа;

        к₁ и к₂ – коэффициенты,  к₁ = 0,1 м^-1,  к₂ = 3,0;

        b - ширина подошвы фундамента, м, b = 1,39 м;

        γ  – осредненное по слоям расчетное  значение удельного веса

             грунта, кН/м³,  γ = 19,6 кН/м³ ;

       d - глубина заложения фундамента, м,  d = 0,1 м;

 кПа..

 

Далее рассчитывается фактическое  давление машины на грунт Р, кПа, по формуле

 

                                               ,                                           (3.73)

 

где  G_м - вес машины в рабочем состоянии, кН, G_м = 4,1006 кН

       G_ф - вес фундамента, кН,  G_ф = 12,3 кН;

       α –  коэффициент уменьшения,  α = 0,5;

       А –  площадь подошвы фундамента, м²,  А = 5,26 м²;

 кПа..

 

После нахождения величины фактического давления на грунт необходимо определить несущую способность основания  под подошвой фундамента, которая  должна удовлетворять условию 

 

                                                       

,                                            (4.74)

 

где Р – фактическое  давление на грунт, кПа,  Р = 6,24 кПа ;

      R - расчетное сопротивление грунта, кПа, R = 498,44;

      γ_п  - коэффициент надежности, γ_п  = 1,4;

,

6,24 < 350.

 

Полученное значение величины фактического давления на грунт удовлетворяет  условию прочности.

3.6.2 Динамический расчет фундамента [13]

На фундаменты машин  с вращающимися частями и ударными нагрузками действуют как статические  нагрузки, состоящие из веса фундамента, машины, вспомогательного оборудования,  так и динамические воздействия  движущихся частей машины.

Динамический расчет фундамента  сводится к определения амплитуды  вынужденных горизонтальных колебаний  а_х , м, и сравнении ее с допустимой   а_н  = 0,2 мм  ( 0,0002 м)   по следующей зависимости

                                                       ,                                                 (3.75)

 

С целью определения  расчетных амплитуд сначала необходимо определить нормативную динамическую нагрузку  F_n , Н, по формуле

 

                                                 ,                                           (3.76)

где  μ – коэффициент  пропорциональности, μ = 0,1;

      – суммарный вес роторов машины, Н,  = 400 Н;

 Н.

 

Далее необходимо определить коэффициент  упругого равномерного сдвига С_х , Н/м, по формуле

                                                          

,                                     (3.77)

 

где С_z - коэффициент упругого равномерного сжатия, Н/м²,

      С_z = 68,6 10⁶ Н/м³ ;

 Н/м³ .

Далее определяется величина колеблющихся масс m, кг, по формуле 

 

                                                  ,                                                 (3.78)

 

где  G_м - вес машины в рабочее м состоянии, Н, G_м = 4100,6 Н ;

       G_ф - вес фундамента, Н,  G_ф = 12300 Н;

        g = 9,81 м/с²;

 кг.