Шнековый дозатор

                  M_u=(P_max*D/32)*(1,9-0,7*a^-4-1,2*a^-2-5,2lna)/(1,3+0,7a^-2)  (8)

Где a=D/d - отношение большого диаметра шнека к диаметру вала шнека.

                              a=0,13/0,4=3,25

M_u=(0,04*10⁶*0,13/32)*(1,9-0,8*0,00896-1,2*0,09467-5,2*1,17865)/(1,3+0,7*0,09467)=-517,239 Н*м

Рассчитаем из условия прочности толщину витка  шнека:

                              δ=√(6*|M_u|/[σ)]     (9)

                        δ=√(6*517,239*10^-6/180)=4,2 мм

Определим угловую  частоту вращения шнека:

      ω=Q/(0,127*(D²-d²)*(H-δ)*(1-k₀)*γ*ψ)      (10)

Где γ - объёмная масса продукта, кг/м³,

ψ - коэффициент  заполнения объёма для сыпучих продуктов.

      ω=200/(0,127*(0,0196-0,0016)*(0,1-0,0042)*(1-0,365)*930*0,85*3600)=0,654 c^-1

Определим площадь  внутренней цилиндрической поверхности  корпуса шнекового устройства:

                              S_вн=π*D(H-δ)      (11)

                        S_вн=3,14*0,13*(0,1-0,0042)=0,039 м²

Площадь поверхности  витка шнека по длине шага Н:

                  S_ш=(πDL-πdl+H²ln((D+2L)/(d+2l)))/(4*π)    (12)

Где L - длина винтовой линии шнека по большому диаметру, м,

l - длина винтовой линии шнека по диаметру вала, м.

                              L=√(H²+(πD)²)     (13)

                        L=√(0,01+0,1666)=0,42 м

                              l=√(H²+(πd)²)      (14)

                        l=√(0,01+0,017)=0,161 м

      S_ш=(3б14*0б14*0б451-3б14*0б042*0б165+0б01*ln(0.97/0,372))/(4*3,14)=0,013 м²

S_вн>S_ш, следовательно условие работоспособности выполняется.

Определим крутящий момент на валу шнека:

                        M_кр=0,131*m*P_max*(D³-d³)*tgα_ср    (15)

где m - число рабочих витков шнека.

            M_кр=0,131*3*0,04*10⁶*(0,002197-0,000064)*0,483=16,195 Н*м

Осевое усилие, действующее на валу шнека:

                        F₀=0,393*m* P_max*(D²-d²)     (16)

            F₀=0,393*3*0,04*10⁶*(0,0169-0,0016)=721,548 H

Произведем расчет нормальных σ_сж и касательных τ напряжений в опасном сечении шнека:

                              σ_сж=F₀/S      (17)

                              τ =M_кр/W      (18)

где S - площадь поперечного сечения вала шнека, м²,

W - полярный момент сопротивления вала шнека, м³.

Определим площадь  сечения полого вала:

                              S=π*(d²-d_вн²)/4     (19)

                  S=3,14*(0,0016-0,00135)/4=0,196*10^-3 м²

где d_вн - внутренний диаметр трубы вала шнека.

Полярный момент сопротивления полого вала:

                        W=π*d³*(1-d_вн⁴/d⁴)/16     (20)

                  W=3,14*0,000064*(1-0,716)/16=3,567*10^-6 м³

                        σ_сж=721,548*10³/0,196=3,68 МПа

                        τ =16,195*10⁶/3,567=4,54 МПа

Определим эквивалентное  напряжение, действующее в сечении  полого вала шнека:

                              σ_экв=√(σ_сж²+4τ²)     (21)

                        σ_экв=√(13,5424+82,4464)=9,797 МПа

σ_экв<[σ], следовательно условие прочности выполняется.

Для определения  размеров заготовки кольца произведем расчет длины шнека:

                              L_шн=z*H      (22)

где z - общее число витков.

                        L_шн=6*0,1=0,6 м

Ширина винтовой поверхности витка шнека:

                              b=0,5*(D-d)      (23)

                        b=0,5*(0,13-0,04)=0,045 м

Угол выреза сектора:

                              β=2*π-(L-l)/b      (24)

                  β=2*3,14-(0,42-0,161)/0,045=0,52 рад

Наружный диаметр  кольца заготовки шнека:

                              D₀=2*L/(2*π-β)     (25)

                        D₀=2*0,42/(6,28-0,52)=0,52 м 
 

Внутренний диаметр  кольца заготовки:

                              d₀=2*l/(2*π-β)     (26)

                        d₀=2*0,42/(6,28-0,52)=0,056 м

Для изготовления шнека кольцо изгибается по винтовой линии на валу и приваривается  к поверхности вала.

 

2.2 Выбор и расчет кинематической схемы привода. 

Определяем частоту  вращения шнека:

                              n_ш=30*ω/π      (27)

                        n_ш=30*0,654/3,14=6,25 с^-1

Мощность на валу шнека:

                              N_ш=M*ω/1000                    (28)

                        N_ш=16,195*6,25/1000=0,101кВт

Частота вращения электродвигателя:

                              i_Σ=n_дв/n_ш      (29)

                        i_Σ=740/6,25=118,4

Мощность электродвигателя:

                              N_дв=N_шη_Σ      (30)

                  N_дв=0,101/(0,96*0,98*0,98)=0,11 кВт

Выбираем стандартный  электродвигатель 4А71В8СУ1.

 

2.3 Расчет кинематических параметров клиноременной передачи. 

Определим момент на валу электродвигателя:

                        M₁=1000*N/ω₁                     (31)

                  M₁=1000*0,25/77,453=3,228 Н*м

Выбираем стандартное  сечение ремня О.

Определяем диаметр  меньшего ведущего шкива на валу электродвигателя:

                        d₁=C*(M₁)^0,33       (32)

где С=38..42 – для клиновых ремней нормального сечения.

                  d₁=40*(3,228)^0,33=59,116 мм

Диаметр ведомого шкива:

                              d₂=d_1ф*i      (33)

                        d₂=63*3=189 мм

                                                d_2ф=260мм

Окружную скорость ведущего шкива, соответствующую скорости ремня определяем из выражения:

                              V=ω₁*d/2000      (34)

                        V=77,453*63/2000=2,44 м/с

Угловая скорость ведущего шкива:

                              ω₂=d₁*ω₁*(1-ε)/d₂     (35)

где ε – коэффициент  проскальзывания.

                        ω₂=63*77,453*(1-0,02)/183=26,130 с^-1

Уточняем значение передаточного отношения:

                              i_ф=ω₁/ω₂      (36)     i_ф=77,453/26,130= 2,96

Величину окружной силы, действующей на ведущем шкиве определим из выражения:

                              F_t=2*M₁*1000/d₁     (37)

                        F_t=2*3,228*1000/63=102,476 Н

Расчетное значение межосевого расстояния:

                              a=1,5*d₂/(i_ф)^0,33                    (38)

                        a=1,5*189/(4,211)^0,33=176,4 мм

Длину ремня  определяем из расчета межосевого расстояния, а так же с учетом размеров ведущего и ведомого шкивов:

                              L=2*a+Δ₁+Δ₂/a     (39)

где Δ₁=π*(d₁+d₂)/2=3,14*(59,116+189)/2=389,54 мм,

Δ₂=((d₂-d₁)/2)²=((189-59,116)/2)²=4217,46 мм.

            L=2*176,4+389,54+4217,46/176,4=766,24 мм    (40)

Принимаем стандартную  длину ремня L_ф равной 800 мм.

В соответствии с принятой длиной ремня уточняем межосевое расстояние:

                  a=0,25*[(L-Δ₁)+√((L-Δ₁)²-8*Δ₂)]     (41)

            a=0,25*[800-389,54)+√(800-389,54)²-8*4217,46)]=194,38 мм

Угол обхвата  ремня:

                        α=180⁰-60⁰*(d₂-d₁)/а     (42)

                        α=180⁰-60⁰*(189-63)/176,4=85,71⁰

Число пробегов ремня определим из зависимости:

                              П=1000*V/L      (43)

                        П=1000*2,44/800=3,05 с^-1

Исходное полезное напряжение в ремне:

                        σ₀=5,55/П^0,99-6*b_ρ^1,57/(d₁*K_i)-10^-3*V²   (44)

где K_i – коэффициент, учитывающий передаточное отношение.

                  σ₀=5,55/2,418-6*(28,786/63*1,14)-10^-3*5,9536=0,184 МПа

Допустимое полезное напряжение в ремне найдем из действующего полезного напряжения с учетом поправочных  коэффициентов:

                              [σ]=σ₀*C_α*C_p      (45)

где C_α – поправочный коэффициент по углу обхвата,

C_p – поправочный коэффициент режима работы

                        [σ]=0,184*0,85*0,9=0,141 МПа

Необходимое число  ремней клиноременной передачи:

                              Z=F_t/([σ]*A)      (46)

где А – площадь сечения ремня.

                        Z=102,476/(0,141*47)=15,5

Выбираем 16 ремней. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.Список  литературы.

1. Анурьев В.И.  Справочник конструктора-машиностроителя  в 3^х т. М. Машиностроение, 1982 г.

2. Березовский.  Детали машин М.: Машиностроение , 1988 г.

3. Колпаков А.П., Карнаухов И.Е. Проектирование  и расчет механических передач  М.: Колос, 2000 г.

4. Остриков А.Н. Абрамов О.В. Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств ЗАО ГИОРД, 2003 г.

5. Соколов В.И.  Основы расчета и конструирования  машин и аппаратов пищевых  производств М.: колос, 1992 г.