Угол подъема винтовых линий на внешней стороне шнека и у вала по зависимостям
aD = arctg [H/(pD)]; ad = arctg [H/(pd)];
aD = arctg [0,112/(3,14×0,14) ] = 14 °;
ad = arctg [0,112/(3,14×0,060)] = 31 °.
Среднее значение угла подъема винтовых линий витка шнека по равенству
aср = 0,5( aD + ad ) = 0,5 (14 °+ 31 °) = 22,5 °.
Вспомогательные величины равны
cos2 22,5 ° = 0,854; tg 22,5 °= 0,414; sin 2×22,5 ° = 0,707.
Коэффициент отставания частиц материала в осевом направлении по уравнению
k0 = 1 – (cos2aср – 0,5f sin 2aср) = 1 – (0,854 – 0,5×0,3×0,707) = 0,252.
Изгибающий момент в витке шнека по внутреннему контуру, т.е. у вала по выражению
Н×м/м.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 из формулы
sи = ±6М/d2
Принимаем d = 4 мм.
Площадь внутренней цилиндрической поверхности корпуса устройства на длине одного шага
Fв = pD( H-d ) = 3,14 × 0,14 (0,112 – 0,004) = 0,0475 м2.
Длины разверток винтовых линий
l =
L =
l =
= 0,219 м;L =
= 0,454 м.Площадь поверхности витка шнека на длине одного шага
Fш =
Fш =
= 0,0133м2, что удовлетворяет условиям работы, т.к. Fш<Fв.
Крутящий момент при двух рабочих витках шнека
Мкр = 0,131 npmax (D3 – d3) tgaср
Мкр = 0,131×2×0,2×106 (0,143 – 0,063) 0,414 = 54,84 Н×м.
Осевое усилие
S = 0,392 n (D2 – d2) pmax
S = 0,392×2 (0,142 – 0,062) 0,2×106 = 2509 Н.
Нормальное и касательное напряжения вала
sсж = S/F ; t = Мкр / Wр,
где F – площадь поперечного сечения вала шнека, м2; Wр – полярный момент сопротивления поперечного сечения вала шнека (Wр» ,2 d3).
sсж = 2509×353,857 = 887827 Па = 0,9 МПа.
t = 54,84×23148 = 1 269 444 = 1,3 МПа.
Эквивалентное напряжение
и находится в приделах допускаемого напряжения для материала вала шнека (сталь Ст 5).
Принимая коэффициент заполнения равным единице, из уравнения получим угловую скорость шнека
П = 0,125(D2 – d2) (Н -d) (1 - К0) ryw,
где d- толщина витка шнека в осевом направлении по наружному диаметру, м; r- плотность материала, кг/м3; y- коэффициент заполнения межвиткового пространства; w- угловая скорость вращения шнека, рад/с.
0,85 = 0,125 (0,142 – 0,062) (0,112 – 0,004) (1 - 0,252) 1041w;
w = 5,06 с-1 (48 об/мин).
Теперь определим размеры заготовок витков и их число. Пусть длина шнека равна 6×112 = 672 мм.
Ширина витков
b = 0,5 (D – d) = 0,04 м = 40 мм.
Угол выреза в кольце – заготовке
a0 = 2p –( L – l) / b = 2×3,14 – (0,454 – 0,219) / 0,04 = 0,405 рад = 23°.
Диаметры колец определяем по формулам
ммПри изготовлении кольца – заготовки без углового выреза, оно расположится на длине шнека, определяемой по условию
.Количество колец – заготовок без углового выреза надо
0,672 / 0,12 = 5,6 шт.
Практически надо сделать шесть колец – заготовок
Литература
1. Кармас Э. Технология колбасных изделий / Э.Кармас. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 256 с.
2. Рогов И.А. Общая технология мяса и мясопродуктов / И.А. Рогов, А.Г.Забашта, Г.П.Казюлин. – М.: Агропромиздат, 2000. – 563 с.
3. Справочник технолога колбасного производства / И.А.Рогов, А.Г.Забашта, Б.Е.Гутник и др. - М.: Колос, 1993. – 431 с.
4. Пелеев А.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности / А.И. Пелеев. – М.: Агропромиздат, 1963. – 634 с.
5. Технология мяса и мясопродуктов / Л.Т.Алехина, А.С.Большаков и др.; Под ред. И.А.Рогова. – М.: Агропромиздат, 1988. – 576 с.
6. Технологическое оборудование мясокомбинатов / Под ред. С.А.Бредихина. - М.: Агропромиздат, 2000, - 557 с.