Мета роботи. придбання навичок розрахунку і проектування пресових шнеків.
Завдання. розрахувати і спроектувати шнек, якщо відомі: продуктивність шнекового пристрою Q. кг / с; максимальний тиск Рmах. МН / м 2; коефіцієнт внутрішнього тертя продукту f; щільність продукту # 961 ;. кг / м 3.
Зовнішній діаметр шнека приймаємо рівним D. м, а крок Н = 0,8D.
Граничний діаметр вала шнека за умовою:
де f = tg # 966; - коефіцієнт тертя (# 966; - кут тертя).
Вибираємо відношення діаметрів шнека до діаметру валу шнека відповідно до рекомендації (а = 3), тоді діаметр вала шнека d. м приймаємо рівним:
Кут підйому гвинтових ліній на зовнішній стороні шнека і у валу визначаємо по залежностям:
де Н - крок витків шнека, м;
D і d - діаметри шнека і валу шнека, м.
Середнє значення кута підйому гвинтових ліній витка шнека визначаємо за рівнянням:
Коефіцієнт відставання частинок матеріалу в осьовому напрямку розраховуємо по формулі:
де f = tg # 966; - коефіцієнт тертя (# 966; - кут тертя).
Визначаємо товщину витка шнека.
Згинальний момент Mи. Н · м в витку шнека по внутрішньому контуру, т. Е. У валу розраховуємо за формулою:
Витки шнека будуть виготовлятися зі сталі 10, для якої допустиме напруження при згині можна прийняти рівним допустимому напрузі при розтягуванні, т. Е. = 1300 # 8729; 10 5 Н / м 2.
Тоді визначаючи товщину витка шнека # 948 ;. м з формули (7.7), величину згинального моменту підставляємо в формулу за абсолютним значенням:
Перевіряємо умови зниження провертання пресованого матеріалу.
Площа внутрішньої, циліндричної поверхні корпусу пристрою Fк. м 2 на довжині одного кроку визначаємо за виразом:
Площа поверхні витка шнека Fш. м 2 на довжині одного кроку визначаємо за умовою (7.9), попередньо розрахувавши розгортки гвинтових ліній за формулами (7.10), (7.11):
де l і L - розгортки гвинтових ліній, відповідні діаметрам вала і шнека, м.
Необхідно на внутрішній поверхні корпусу виконати поздовжні канавки глибиною 1 мм, для кращої роботи шнекового пристрою.
Крутний момент на валу шнека Мкр (Н # 8729; м) визначаємо за формулою (7.12), з огляду на, що найбільш навантаженими є 2-4 останніх витка шнека:
Осьове зусилля S (Н) обчислюємо за формулою:
де k - число робочих кроків шнека, k = 2;
pmax - максимальний тиск пресування, МН / м.
Нормальне і дотичне напруження валу (Н / м 2) розраховуємо за формулами:
де F - площа поперечного перерізу вала шнека, м 2; F = πd 2/4.
Wp - полярний момент опору поперечного перерізу вала шнека, м 3; Wp = πd 3/16.
Еквівалентне напруження (Н / м 2) визначаємо за формулою:
Беручи коефіцієнт заповнення рівним одиниці, з формули (7.17) визначаємо частоту обертання валу шнека:
де # 948; - товщина витка шнека в осьовому напрямку по зовнішньому діаметру, м;
# 961; - щільність матеріалу, кг / м 3;
# 968; - коефіцієнт заповнення межвиткового простору, # 968; = 1;
# 969; - кутова швидкість обертання шнека, с -1;
kо - коефіцієнт відставання частинок матеріалу в осьовому напрямку.
І далі знаходимо n. хв -1
Таким чином, визначено основні геометричні та кінематичні параметри шнекового пристрою.
Рис.7.1 - до визначення параметрів шнека
Тепер визначимо розміри кілець-заготовок витків шнека і їх число, в разі, якщо застосовується зварений варіант виготовлення шнека. При високому тиску пресування частіше застосовується виготовлення Целікова шнека з кола механічною обробкою.
Приймаємо довжину шнека Lш. рівну шести кроків (в залежності від технологічних умов пресування) Lш = nш # 8729; H
Тут nш - кількість кроків шнека.
Ширину витків визначаємо за формулою:
Кут вирізу в кільці-заготівлі визначаємо за формулою:
Діаметри кільця-заготовки (м) визначаємо за формулами:
При виготовленні кільця-заготовки без кутового вирізу воно розташується на довжині шнека, яка визначається за формулою:
Кількість кілець-заготовок (шт.) Без кутового вирізу одно
Потужність на валу шнека N (кВт) визначаємо за формулою:
де P - тиск пресування, МПа;
R = D / 2 - зовнішній радіус шнека, м;
n - частота обертання шнека, хв -1.
Для забезпечення обертання шнека з частотою n. хв -1 розробимо кінематичну схему приводу. Кінематична схема представлена на ріс7.2.
Як електродвигуна застосовуємо електродвигун з частотою обертання nдв = 1000 хв -1.
Тоді загальне передавальне число приводу i визначаємо за формулою:
Мал. 7.2. - Кінематична схема шнекового пристрою: 1 - шнек;
2 - муфта; 3 - редуктор; 4 - ремінна передача; 5 - електродвигун
Для розрахованого передавального відносини необхідно встановити редуктор та ремінну передачу, яка дозволить підтримувати точну частоту обертання шнека.
Загальне передавальне число i в нашому випадку складається з твору передавального числа редуктора iред і передавального числа пасової передачі iр.п. і представлено формулою:
Як редуктора застосовуємо циліндричний двоступінчастий редуктор типу Ц2В з передавальним відношенням
iред = 40, тоді передавальне число пасової передачі iр.п. визначаємо з формули (7.26)
Ремінна передача розраховується за стандартною методикою, представленою в курсі «Деталі машин».
Загальний коефіцієнт корисної дії можна визначити за формулою:
Встановлену потужність приводу Nпр (кВт) визначаємо за формулою:
Вибираємо для приводу шнека за додатком 2 електродвигун з Nе.д .. кВт, nе.д .. хв -1.
За передавальному відношенню і моменту на тихохідному валу редуктора вибираємо редуктор. Потужність на тихохідному валу редуктора (Вт) визначаємо за формулою:
Крутний момент Мкр (H # 8729; м) визначаємо за формулою:
де Nред - потужність на тихохідному валу редуктора, Вт;
# 969; - кутова швидкість тихохідного вала редуктора, яка дорівнює кутової швидкості шнека, с -1.
Звідси крутний момент дорівнює:
Порядок оформлення звіту. Звіт про розрахунково-практичній роботі оформляється відповідно до вимог, викладених в [10], і включає в себе наступні розділи:
- розрахункову частину, в якій наводиться розрахунок шнека згідно запропонованого варіанту (Додаток. 1);
- графічну частину, в якій даються схема шнека і кінематична схема шнекового пристрою із зазначенням розрахованих параметрів передач.
Таблиця 7.1 - Вихідні дані для розрахунку
Продуктивність Q. кг / с