Расчет конструкторской части

5.1 Расчет конструкторской части

технологический процесс линия

Шнековые формователи широко применяются как питатели, дозаторы и прессы. Каждое такое устройство представляет собой цилиндрический кожух, внутри которого расположен шнек или два шнека. Кожух имеет приемный бункер и специальным образом оформленное выходное отверстие. Каждое устройство снабжено приводом.

 Из опыта работы многих шнековых устройств известно, что под действием винтовой поверхности шнека транспортируемый материал движется не параллельно его оси, а винтообразно с переменной скоростью в осевом и радиальном направлениях в зависимости от расстояния частиц материала до оси шнека, от коэффициента трения и величины противодавления. Так как углы подъёма винтовой линии правильной винтовой поверхности шнека изменяются, увеличиваясь от периферии к центру шнека, то осевое перемещение частиц материала, расположенных в радиальном направлении, будет неодинаковым.

Исходные данные: максимальное давление Р_max=12 МПа, коэффициент внутреннего трения продукта f=0,65, плотность продукта ρ=1120 кг/м³, D =95 мм, Н=50 мм, d=40 мм, n=2,55.

Угол подъёма винтовых линий на внешней стороне шнека и у вала по зависимостям:

α_D=arctg[H/(πD)]

α_d=arctg[H/(πd)],

α_D=arctg[0,05/(3,14 ∙0,095)]= arctg(0,17)=9,51°;

α_d=arctg[0,05/(3,14 ∙0,04)]= 21,7°.

Среднее значение угла подъёма винтовых линий витка шнека по равенству:

Вспомогательные величины равны:

cos²31,21°=0,73; tg31,21°=0,61; sin2∙23,17°=0,89.

Коэффициент отстаивания частиц материала в основном направлении по уравнению:

К₀=1-( cos²α_ср-0,5f sin 2α_ср),

К₀=1-(0,73-0,5 ∙0,65· 0,89)=0,56.

Изгибающий момент в витке шнека по внутреннему контуру, т.е. у вала:

где а =D/d – отношение диаметров шнека и вала (практически а=1.8-3)

Витки шнека будут изготовлены из стали 10, для которой допускаемое напряжение при изгибе можно принять равным допускаемому напряжению при растяжении, т.е. 125∙10⁶ Па. Тогда толщина витка шнека равна:

σ_и=±6М/σ²,

Принимаем σ=4 мм

Площадь внутренней цилиндрической поверхности корпуса устройства на длине одного шага по выражению:

Длины разверток винтовых линий по зависимостям:

Площадь поверхности витка шнека на длине одного шага по условию:

что удовлетворяет условиям работы, т. к. F_ш< F_в.

Крутящий момент при двух рабочих витках шнека по выражению

М_кр=0,131∙n·p_max(D³-d³)·tgα_ср,

М_кр=0,131∙2∙12∙10⁶(0,095³-0,04³)·0,61=1,6к Н∙м_,

Осевое усилие по выражению

S=0,392·n(D²-d²) p_max,

S=0,392·2(0,095²-0,04²)· ·12·10⁶=15 кН,

Нормальное и касательное напряжение вала:

(1)

(2)

где F – площадь поперечного сечения вала шнека, м²;

W – полярный момент сопротивления поперечного сечения вала шнека, м³.

Эквивалентное напряжение:

Производительность двухшнековых шприцов П (кг/ч) определяются из выражения:

,

где D – наружный диаметр рабочей части шнека, м; d – внутренний диаметр рабочей части шнека, м; S – шаг шнека; м; k – коэффициент увеличения впадины шнека (); n – частота вращения шнека, с^–1;  – плотность фарша, кг/м³;  – коэффициент подачи фарша в шприц ;  – угол подъема винтовой линии шнека, град.:

П=1633кг/ч

Определим размеры заготовок витков и их число. Пусть длина шнека равна 16∙50=800 мм.

Ширина витков по зависимости:

в=0,5(D-d);

в=0,5(95-40)=27,5 мм.

Угол выреза в кольце-заготовке:

Далее определим диаметры колец:

При изготовлении кольца-заготовки без углового выреза, оно расположится на длине шнека, определяемой по условию:

Количество колец-заготовок без углового выреза надо:

0,8/0,054=14,8 шт.

Практически надо сделать пятнадцать колец-заготовок для одного шнека и тридцать для двух.