Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Методика расчета




 

Шаг шнека Н, м, и диаметр вала шнека d, м (рис. 3.7)

, (3.36)

, (3.37)

где коэффициенты K = 0,7…0,8; K1 = 0,25…0,40.

По полученному значению d подбираем трубу соответствующего диаметра для изготовления вала шнека.

Размеры стальных бесшовных холоднотянутых и холоднокатанных труб (по ГОСТ 8734-78):

– наружный диаметр d, мм: 32, 34, 36, 40,42, 45, 48, 50, 53, 56, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110,120;

– толщина стенки, мм: 2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5 ... 10,0 (через 0,5 мм); 11; 12.

Угол подъема винтовой линии шнека на периферии, αD, рад ,

. (3.38)

Угол подъема винтовой линии шнека у вала ad, рад,

. (3.39)

С достаточной для инженерных расчетов точностью принимаем среднеарифметический угол подъема винтовой линии aср, рад,

. (3.40)

Коэффициент отставания транспортируемого материала Kо

. (3.41)

Материалы, которые формируются или прессуются в шнековых экструдерах, как правило, являются пластично-вязкими, т.е. обладают адгезией. В этом случае в качестве f используется коэффициент внутреннего трения.

Предельный диаметр вала шнека dпр, м

, (3.42)

где = f – коэффициент трения (φ – угол трения).

Диаметр вала шнека d всегда принимается больше dпр. Таким образом, условие d ³ dпр.

Наибольший изгибающий момент в последнем витке шнека по внутреннему контуру Ми, H·м

, (3.43)

где a = D/d – отношение диаметров шнека и вала шнека.

Толщина витка шнека d, м

, (3.44)

где [s] – допускаемое напряжение материала витка шнека при изгибе, Па.

Допускаемое напряжение при изгибе можно принять равным допускаемому напряжению при растяжении. Номинальное допускаемое напряжение при растяжении для

– сталей Ст 2 и 10 – 125·106 Па;

– стали Ст 3 – 135·106 Па;

– сталей 20, 08Х18Н10Т, Х18Н12Т – 145·106 Па;

Угловая скорость вращения шнека ω, с-1, определяется исходя из производительности нагнетателя П, кг/с, его геометрических параметров и коэффициента отставания Kо из зависимости

, (3.45)

где ρ – плотность прессуемого материала, кг/м3, при среднем давлении , Па; P0 – давление материала на входе в шнековую камеру, Па (P0 принимается равным атмосферному); ψ – коэффициент подачи, учитывающий степень заполнения межвиткового пространства и режим работы формующего устройства. Для тестоделителей ψ = 0,3; для макаронных прессов ψ = 1,0.

Площадь внутренней цилиндрической поверхности корпуса шнекового устройства по длине одного шага Fв, м2

. (3.46)

Площадь поверхности витка шнека по длине одного шага Fш, м2

, (3.47)

где L и l – длины винтовых линий, соответствующие диаметрам шнека и вала, м.

Условие работоспособности шнекового нагнетателя соблюдается, если Fв > Fш.

Крутящий момент на валу шнека Мкр, Н·м,

. (3.48)

Осевая сила, действующая на вал шнека Sос, Н,

. (3.49)

Нормальные sсж, Па, и касательные t, Па, напряжения в опасном сечении вала шнека

(3.50)

(3.51)

где F – площадь поперечного сечения вала шнека, м2; Wp – полярный момент сопротивления вала шнека, м3.

Для сплошного вала Wp, м3 (рис. 3.7),

. (3.52)

Для полого вала Wр, м3 (рис. 3.8),

, (3.53)

где dвнвнутренний диаметр полого вала, м. Принимается исходя из сортамента трубы, используемой для изготовления вала шнека.

 

Рис. 3.7. Шнек со сплошным валом: 1 – вал; 2 – виток

 

 

Рис. 3.8. Шнек с полым валом: 1 – опорная цапфа; 2 – виток;

3 – полый вал; 4 – ведущая цапфа

 

Площадь поперечного сечения вала шнека F, м2,

– сплошного

, (3.54)

– полого

. (3.55)

Эквивалентное напряжение sэкв, Па

(3.56)

Проверьте условие прочности вала шнека

, (3.57)

где [s] – допускаемое напряжение материала вала, Па. Примем, что вал шнека изготовлен из стали 12Х18Н10Т, для которой [s]=180·106 Па .

Мощность, затрачиваемая на привод шнекового нагнетателя N, кВт

, (3.58)

где h – КПД привода. Примем h ≈ 0,65.

В экструдерах используются шнеки литые, точеные и сварные. Чаще всего (особенно в индивидуальном производстве) шнеки изготавливаются сварными. В этом случае для получения шнека диаметром D, м, с заданным диаметром вала d, м, и шагом H, м, следует изготовить кольца (рис. 3.9) с наружным D0 и внутренним d0 диаметрами и разомкнутыми на угол выреза α0.

Ширина винтовой поверхности b, м

. (5.59)

 

Длины винтовых линий в пределах одного шнека, м:

– по наружному диаметру шнека

(3.60)

– по диаметру вала шнека

. (3.61)

Угол выреза a0, рад,

. (3.62)

Диаметры кольца, м:

– наружный

, (3.63)

– внутренний

. (3.64)

Если на валу предварительно проточить винтовую канавку под витки шнека, то размеры колец-заготовок рассчитываются с учетом глубины и ширины канавки.

Порядок оформления отчета: Отчет о расчетно-проектной работе оформляется в соответствии с требованиями, изложенными в и включает в себя следующие разделы:

– цель работы;

– теоретическую часть, в которой приводится назначение, область применения и описание шнековых нагнетателей и особенности их прочностного расчета;

– расчетную часть, в которой дается расчет шнекового нагнетателя по предлагаемому варианту (табл. 3.4);

– графическую часть, содержащую чертеж общего вида нагнетательного шнека и спецификацию к нему.

 

Контрольные вопросы

1. Каковы назначение и область применения шнеков?

2. Поясните устройство шнековых нагнетателей и характер перемещения материала шнеком.

3. Какие параметры шнека можно рассчитать по его заданной производительности?

4. Для чего рассчитывают крутящий момент на валу шнека и изгибающий момент в последнем витке шнека?

5. Какие силы действуют на нагнетательный шнек?

 

Таблица 3.4

Варианты индивидуальных заданий

Номер варианта П, кг/с Pmax, МПа f ρ,кг/м3 D, м Материал витков шнека
0,02 0,07 0,3 0,07 Ст 2
0,03 0,08 0,3 0,075 Ст 2
0,04 0,09 0,3 0,08 Ст 2
0,05 0,1 0,3 0,085 Ст 2
0,06 0,12 0,3 0,09 Сталь 10
0,07 0,14 0,4 0,095 Сталь 10
0,08 0,16 0,4 0,1 Сталь 10
0,09 0,18 0,4 0,105 Ст 3
0,1 0,2 0,4 0,11 Ст 3
0,11 0,22 0,5 0,115 Ст 3
0,12 0,24 0,5 0,12 Ст 3
0,13 0,26 0,5 0,125 Ст 3
0,14 0,28 0,5 0,13 Ст 3
0,15 0,3 0,6 0,14 Сталь 20
0,16 0,32 0,6 0,15 Сталь 20
0,161 0,34 0,6 0,16 Сталь 20
0,162 0,36 0,7 0,17 Сталь 20
0,163 0,38 0,7 0,18 Сталь 20
0,164 0,4 0,7 0,19 08Х18Н10Т
0,165 0,42 0,8 0,2 08Х18Н10Т
0,166 0,44 0,8 0,21 08Х18Н10Т
0,167 0,46 0,8 0,22 08Х18Н10Т
0,168 0,48 0,9 0,23 Ст 3
0,17 0,5 0,9 0,24 Ст 3
0,18 0,52 0,25 Сталь 10

 


Глава 4. РОТОРНЫЕ МАШИНЫ







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 3819. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия