Вертикальний шнековий дозатор

Вибираємо стандартний  однофазний асинхронний двигун.

Тип: 4ААМТ50А4;

Потужність: 0,04кВт;

Число обертів: 1500 об/хв;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розрахунок параметрів дозатора

 

 

Розрахунок  об'єму конічного бункера:

 

h=50см - висота конічного бункера;

r₁ =2см - радіус нижньої основи;

r₂ =30см - радіус верхньої основи ;

 

Розрахунок об'єму дозуючого матеріалу за 1год. роботи дозатора:

 

Розрахунок  параметрів  шнекового робочого огргана

Визначаємо крок шнека  з формули продуктивності:

де продуктивність Q=240г/хв

D- зовнішній діаметр шнека; D=33мм

d - діаметр вала; d=13_мм

Н - крок шнека;

n- частота обертання шнека; n=60 оберти/хв

φ - коеф. заповнення матеріалу; φ=0,8

- насипна щільність  г/см³

У зв'язку з отриманими даними розрахунку діаметра вала шнека  вибираємо холоднотягнуту заготовку  з сталі 12Х18Н9Т з діаметром d=0.013м.

Кут підйому гвинтової  лінії витка шнека в зоні великого діаметра:

 

Кут підйому у вала:

Середнє арифметичне  значення кута нахилу гвинтової лінії:

Визначаємо коеф.  відставання  переміщеного шнеком продукту в процесі виконання технологічної операції:

де f - коефіцієнт тертя;

В якості коефіцієнта  тертя приймаємо коефіцієнт внутрішнього тертя продукту. При цьому 

Визначимо найбільше  значення згинаючого момента в останньому витку шнека по внутрішньому контуру:

де  - відношення великого діаметра шнека до діаметра вала шнека,

 максимальне зусилля.

Розрахуємо з умови  міцності товщину витка шнека:

Визначимо кутову частоту  обертання шнека

де φ - коеф. заповнення матеріалу; φ=0,8

- насипна щільність  кг/см³

Визначимо площу внутрішньої  циліндричної поверхні корпуса шнекового пристрою:

Площа поверхні витка  шнека по довжині кроку:

де L - довжина гвинтової лінії шнека по великому діаметру, м,

д - довжина гвинтової лінії шнека по діаметру вала, м.

, отже умова роботоздатності  виконується.

Визначаємо крутний  момент на валу шнека:

де m - число витків шнека,

Осьове зусилля, діюче  на валу шнека:

Проведемо розрахунок нормальних і дотичних Т напружень в небезпечному перерізі шнека:

де  S - площа поперечного перерізу вала шнека, м^2.

W - полярний момент спротиву вала шнека, м³.

Визначаємо площу перерізу вала:

Полярний момент спротиву вала шнека:

 

Визначаємо еквівалентне напруження, діюче в перерізі вала  шнека:

 

, отже умова міцності виконується.

Для визначення  розмірів заготовки кільця проведемо розрахунок довжини шнека:

Ширина гвинтової поверхності  витка шнека:

Кут вирізу сектора:

Зовнішній діаметр кільця заготовки шнека:

Внутрішній діаметр  кільця заготовки шнека:

 

Для виготовлення шнека кільце згинається по гвинтовій лінії вала і приварюється до поверхності вала.

 

 

 

 

 

 

Розрахунок  шпонок

 

Матеріалами, що використовуються для виготовлення шпонок є сталі, які мають   Н/мм², наприклад сталі 45. Розрахунок деталей шпонкового з’єднання проводиться по напруженнях зминання та зрізу. При стальній маточниці і спокійному навантаженню допустимі напруження зминання   Н/мм²; Допустимі напруження на зріз визначаються за формулою: 

 

. 

 

При проектуванні шпонкового з’єднання його параметри обираються за діаметром валу згідно ГОСТ 23360-78.

Потім з’єднання перевіряють  за умовою міцності на зминання 

 

, 

 

де   σ_ЗМ – розрахункове напруження на зминання, Н/мм²;

Т – крутний момент, який передає вал, Нмм;

d – діаметр валу, мм;

l – довжина шпонки, мм;

h – висота шпонки, мм;

t₁ – глибина шпонкового пазу в валі, мм;

[σ]_ЗМ – допустимі напруження, Н/мм².

Шпонку перевіряють  за умовою міцності на зріз 

 

, 

 

де   τ_ЗР – розрахункове напруження на зріз, Н/мм²;

b – ширина шпонки, мм;

[τ]_ЗР – допустимі напруження, Н/мм².  

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) Шпонка  на валу шнека:

Вибираємо призматичну  шпонку з округленими торцями ГОСТ 23360-78. Приймаємо розміри перерізу шпонки, мм: b =4мм;h = 5мм; t1 = 3мм.

l_ш =16мм.

1. Допустимі напруження

  

2. Перевіряємо міцність з’єднання по напруженнях зминання

 

 

 

Умова міцності на зминання виконана.

4. Перевіряємо шпонку  по напруженнях зрізу:

 

 

 

Умова міцності на зріз виконана.  

 

2)Шпонка  на валу зворушувача:

Вибираємо призматичну шпонку з округленими торцями ГОСТ 23360-78. Приймаємо розміри перерізу шпонки, мм: b =7мм;h = 9мм; t1 = 5. l_ш =36мм

 

1. Допустимі напруження

  

2. Перевіряємо міцність з’єднання по напруженнях зминання

 

 

 

Умова міцності на зминання виконана.

4. Перевіряємо шпонку  по напруженнях зрізу:

 

 

 

Умова міцності на зріз виконана.

3) Шпонка  на валу крокового двигуна

Вибираємо призматичну  шпонку з округленими торцями ГОСТ 23360-78. Приймаємо розміри перерізу шпонки, мм: b =4мм;h = 5мм; t1 = 3мм. l_ш =12мм

 

1. Допустимі напруження

  

2. Перевіряємо міцність з’єднання по напруженнях зминання

 

 

 

Умова міцності на зминання виконана.

4. Перевіряємо шпонку  по напруженнях зрізу:

 

 

 

Умова міцності на зріз виконана.

 

4)Шпонка  на валу черв'яка:

Вибираємо призматичну  шпонку з округленими торцями ГОСТ 23360-78. Приймаємо розміри перерізу шпонки, мм: b =4мм;h = 5мм; t1 = 2,5мм.

l_ш=16мм

 

1. Допустимі напруження

  

2. Перевіряємо міцність з’єднання по напруженнях зминання

 

 

 

Умова міцності на зминання виконана.

4. Перевіряємо шпонку  по напруженнях зрізу:

 

 

 

Умова міцності на зріз виконана.

 

Розрахунок радіально – упорниого підшипника для вала міксера.

 

Дано : n = 75 об/хв – швидкість обертання вала;

d_n = 50 мм – діаметр посадочного місця підшипника.

Радіальні навантаження на підшипник:

F_r1 = Ö R_Bx² + R_By² = Ö 858² + 216² = 884.7 H;

F_A = 564 H – осьова сила;

1. Приймаємо кульковий радіально – упорний підшипник середньої серії 36210, для якого C_r = 43,2кH; e = 0.36; Y = 1.66;
2. Осьові складові від радіальних навантажень:

S₁  = 0.83 * e * F_r1 = 0.83 * 0.36 * 884.7 = 264.3 H;

Знаходимо відношення:

F_A1 / V F_r1 = 264.3/ 1 * 884.7 = 0.298 < e = 0.36 – тоді Х = 1; Y = 0;

3. Еквівалентне динамічне навантаження при К_б  = 1,2 – коефіцієнт безпеки; K_t = 1 – температурний коефіцієнт.

P_{E1 =} (VX F_r1 + Y F_A1) К_б K_t = 884.7 * 1 * 1.2 = 1061.6 H;

Базова довговічність :

L₁₀ = (С_r / P_E2 )^3.33  = (29600 / 2112.9 )^3.33  = 6569.8 млн.об.

L_10n =10⁶ * L₁₀ / 60 * n = 10⁶ * 6569.8 / 60 * 75 = 3762,3 годин

 

Розрахунок радіального підшипника

 Визначаємо середній тиск у підшипнику:

= (Н/ м ²)

 Визначаємо кутову  швидкість:

w = p×n/30 = 3,14×1300/30 = 136,07 рад/с

Розраховуємо значення величини А_h, що залежить від відносного ексцентриситета c і відношення l/d_н.с. = 105/95 =1,1

= 0,216

Для типового режиму навантаження коефіцієнт еквівалентності         

К_Е =1.0

Знаходимо осьові сили які діють на підшипник.

Приймемо  F_a1=F_a1min=240 Н,

Тоді  умова рівноваги буде така:

F_a2=F_a1+F_A=240+150=390 Н          

Відношення  F_a2/F_r2=390/311= 1.25          

Визначаємо  кількість годин які може відпрацювати підшипник.

a₁=1 ймовірність безпечної роботи 90%

Даний підшипник придатний для використання.

Опис будови та принцип роботи

 

Дозатор складається  з основної плити 7, до якої знизу  кріпиться конічний бункер 21, зверху на шасі  встановлені: привод шнека 17, привод міксера 42 і шпиндельна головка 18.

Бункер 21 обладнаний кришкою 43.

Внизу на валу міксера 16 закріплена спеціальна насадка 3, забезпечуючи загрузку шнека дозуючим матеріалом.

Кріплення шнека 1 до приводу  вала 44 здійснюється за допомогою багнетного пристрою. Привод міксера 42 обертає  вал міксера 16 за допомогою черв'ячної пари 11 і 25. Привод шнека обертає привод валу шнека за допомогою пасової пари 12 і 13.

Кроковий двигун 17 забезпечує регулювання обертів вала шнека.

Принцип роботи даного дозатора періодичної дії В процесі дозування шнек 1 обертається з регульованої частотою і скидає відповідне цій частоті кількість матеріалу. Для точності операції дозування вирішальне значення має постійність ваги стовпа заповнює матеріалу в завантажувальному бункері 21. Завантаження дозуючого матеріалу відбувається через завантажувальний люк 28. Зворушувач 4 забезпечує постійну висоту стовпа вихідного матеріалу і постійний коефіцієнт заповнення дозуючого шнека. Частота обертання шнека, від якої залежить кількість Дозуючого матеріалу, може регулюватися механічно або електрично. При механічному управління дозуючий шнек 1 приводиться в рух за допомогою крокового двигуна 17 . Міксер приводиться в обертання через клинову передачу від двигуна 42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВОК

 

У ході виконання курсової роботи було розроблено вертикальний шнековий дозатора, для дозування харчового розпушувача з такими технічними характеристиками:

Величина дози   12г.;

Продуктивність якого  складає 20 доз/хв.;

Частотою обертання  шнека   3,8 с^-1;

 Мережа живлення 220В;

Споживана потужність 0,5кВт;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Список використаної літератури: