Fсбр≤ Ft , (3.32)
где Fсбр- сила сбрасывания пакета, Н;
Ft- окружная сила лопасти, Н.
Сбрасывающая сила будет сложена из сопротивления пакета и силы необходимой для придания ускорения пакета
Fсбр= m*(a+f*g)/cosβ, (3.33)
где m- масса пакета, кг;
а- ускорение лопасти, м/с2;
f- коэффициент трения пакета о ленту конвейера, f =0,0125;
β- текущий угол между силой сбрасывания и лентой конвейера,
Масса пакета c мармеладом равна 0,300 кг (m= 0,300 кг).
Ускорение лопасти определим по формуле
а=ω2 *Rл, (3.34)
где ω- угловая скорость вала барабана с лопастями, рад/с;
Rл- радус лопастей, м.
Определим время прохождения пакета по длине лопасти сбрасывателя
t = В /(2* υк), (3.35)
где υк-скорость конвейера, м/с;
В- длина лопасти, м.
t =0,3/(2*0,64)=0,23 с.
Требуемую скорость лопасти определим по следующей формуле
υлоп= π*R/(2*t), (3.36)
где R- радиус лопасти, м.
υлоп=3,14*0,26/(2*0,23)=1,77 м/с.
Угловая скорость сбрасывателя определяется следующим образом
ω= υлоп/R=1,77/0,26=6,8 рад/с.
а= 6,82*0,26=12 м2/с.
Текущий угол между силой сбрасывания и лентой конвейера β примем максимальный. Максимальный угол β будет в тот момент, когда лопасть соприкоснется с пакетом, при этом β=0…10º. Силу сбрасывания определим по формуле (3.33)
Fсбр=1,044*(12+0,0125*9,81)/ cos(10º)=12,85 Н.
Момент шагового двигателя определим из условия
Mдв ≥ Кэ*Fсбр*Rл, (3.37)
где Мдв- момент двигателя, Н*м;
Кэ- коэффициент эксплуатации.
Кэ= Кд*Ксм*Креж, (3.38)
где Кд- коэффициент учитывающий динамические нагрузки, Кд=1,25;
Ксм- коэффициент зависящий от способа смазки, влажное производство Ксм=1,025;
Креж- коэффициент учитывающий режим работы шагового двигателя, Креж=1,15.
Кэ=1,25*1,025*1,15=1,473;
Mдв≥1,473*12,85*0,26=4,92 Н*м.
Руководствуясь полученными данными: моментом двигателя, угловой скоростью лопастей выберем шаговый двигатель.
Характеристика шагового двигателя ДШ-12А:
-число полюсов m=2/4;
- ток постоянный, питающее напряжение Uн =27 В
-шаг 22,5°;
-вращающий момент М= 6 Н*м;
-частота приемистости f =120 шаг./с;
-мощность на валу Р=400 Вт.
Пересчитаем угловую скорость сбрасывателя
ω= f * t/360˚, (3.39)
где f- частота приемистости шагового двигателя, шаг./с;
t- шаг двигателя, град.
ω=120*22,5˚/360˚=7,5 рад./с.
Определим диаметр участка вала барабана по формуле:
dK=1,7(МК/[t]К)⅓, (3.40)
где МК - крутящий момент, Н*мм2;
[t]К - допускаемое напряжение на кручение.
Для стали 40 [t]К=25 Н/ мм2.
dK=1,7(4,92*103/25) ⅓=9,9 мм;
Округлим полученный результат по ГОСТ 6636-69 до dK=25 мм.
Выберем подшипники:
- радиально-упорные двухрядные шариковые подшипники по ГОСТ 8545-83 средней серии 1305.
Характеристика подшипников 1305: внутренний диаметр подшипника d=25 мм, наружный диаметр D=62, ширина подшипника В=17 мм, грузоподъемность С=32,6 кН, С0= 18,3 кН.
Произведем расчет вала на прочность при изгибе и кручении.
Определим реакции опор в горизонтальной плоскости для вала барабана.
åМА=0: -FB*78,5-Ft*168,5+RВY*337=0; (3.41)
åМВ=0: -RАY*337+Ft*168,5+FB*415,5=0; (3.42)
где Ft- окружное усилие при сбрасывании пакета, Н;
FB- сила действующая на вал со стороны двигателя, Н.
Ft=Мк/Rл=4,92/0,26=18,92 Н; (3.43)
FB=2* Мк/ dK=2*4,92/0,025=393,6 Н. (3.44)
RВY=(FB*78,5+Ft*168,5)/337=(393,6*78,5+18,92*168,5)/337=101,14 Н;
RАY=(FB*415,5+Ft*168,5)/337=(393,6*415,5+18,92*168,5)/337=494,74 Н
Определим реакции опор в вертикальной плоскости:
åМА=0: -Fr*168,5+RВZ*337=0; (3.45)
где Fr- радиальное усилие при сбрасывании пакета, Н.
Fr =(1,05…1,15)* Ft=1,15*18,92=21,76 Н. (3.46)
RВZ=Fr*168,5/337=21,76*168,5/337=10,88 Н.
åМВ=0: Fr*168,5-RAZ*337=0; (3.47)
RАZ=Fr*168,5/337=21,76*168,5/337=10,88 Н.
Определим изгибающие моменты:
МлС=RА*168,5; (3.48)
МпС=RВ*168,5, (3.49)
где МлС - изгибающий момент в точке С с левой стороны, Н*мм;
МпС - изгибающий момент в точке С с правой стороны, Н*мм;
RAи RB- суммарные реакции в точках А и В соответственно, Н
R=(R2Z+R2Y)½; (3.50)
RA=(10,882+494,742)½ = 494,86 H;
RB=(10,882+101,142)½ = 101,72 H.
МлС=494,86*168,5= 83383,9 Н*мм;
МпС=101,72*168,5= 17139,8 Н*мм.
Проверим вал на прочность при условии:
sэкв=(М2å+М2кр)½/(pd3/32) £ [s], (3.51)
где sэкв - эквивалентное напряжение на вал в опасном сечении, МПа;
Мå - суммарный изгибающий момент, Н*мм;
Мкр - крутящий момент, Н*мм;
d - диаметр вала в опасном сечении, мм;
[s] - предельно допустимое напряжение, МПа.
[s]=sт/n, (3.52)
где sт - предел текучести материала вала, для стали 40 sт=340 МПа;
n - коэффициент запаса, n=1.5...3.
[σ]=340/3=113,3 Мпа;
Мå= ((МлС)2+ (МпС)2)½ =(83383,92+17139,82)½= 85127,25 Н*мм; (3.53)
sэкв=(85127,252+49202)½/(3.14*253/32)= 55,6 Мпа;
55,6<113,3.
Условие выполняется.
Радиально - упорный двухрядный шариковый подшипник по ГОСТ 8545-83 средней серии 1305.
Характеристика подшипников 1305: внутренний диаметр подшипника d=25 мм, наружный диаметр D=62, ширина подшипника В=17 мм, грузоподъемность С=32,6 кН, С0= 18,3 кН.
Эквивалентная нагрузка
Рэ= R*V*Kσ*KT*X, ; (3.54)
где R- радиальная нагрузка, Н;
V-коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца V=1;
Kσ- коэффициент безопасности, Kσ=1,3…1,5;
KT- температурный коэффициент, KT=1;
X- коэффициент радиальной нагрузки, X=1.
Для подшипников в точках А и В
РэА = 494,86*1*1,5*1*1=742,3 Н;
РэВ =101,72*1*1,5*1*1=152,6 Н.
Расчетная долговечность в млн.об.
LА= (C/ РэА)3 =(32,6*103/742,3)3 = 84706 млн.об.; (3.55)
LВ= (C/ РэВ)3 = (32,6*103/152,6)3 = 9749653 млн.об. (3.56)
Расчетная долговечность в ч работы
Lh= L*106/(60*n)>10000 ч, (3.57)
где n- частота вращения вала , об./мин.
LhА=84706*106/(60*71,65)=19703652 ч.
LhВ=9749653*106/(60*71,65)=2267888579 ч.
Условие выполняется.
3.6 Выбор соединительных муфт
Муфты выбирают по диаметру вала и по величине расчетного момента. Определим величину расчетного момента по формуле:
Мр=Мк£ [М], (3.58)
где Мк - крутящий момент, Н*м;
[М] - табличное значение передаваемого муфтой момента, Н*м.
Мр= 4,92 Н*м.
Выбираем муфту. Муфта упругая втулочно-пальцевая 6,3-25-I.2-УЗ
ГОСТ 21424-75, изготовлена из чугуна СЧ20.[М]=6,3Н*м,условие выполняется.
По диаметру вала выберем шпонку.
Для барабана выберем призматическую шпонку по СТ СЭВ 189-75.
Размеры шпонки: в=10 мм; h=8 мм; t1=5,0 мм; t2=3,3 мм.
Расчетную длину шпонки найдем по формуле
lр³ 2*М/(d(h-t1)*[s]см), (3.59)
где М - крутящий момент на валу, Н*мм;
d - диаметр вала, мм;
h - высота шпонки, мм;
t1 - глубина паза вала, мм;
[s]см - допускаемое напряжение на смятие на шпонке, МПа.
[s]см=sт/ [S], (3.60)
где sт - предел текучести материала шпонки, sт=450 МПа;
[S] - коэффициент запаса прочности, [S]=1.9 ... 2.3 .[s]см=450/2.3=195.6 Мпа;
lp=2*4,92*103/(30*(8-5)*195,6)= 0,56 мм.
Длина шпонки определим по формуле
l=lр+в, (3.61)
где в - ширина шпонки, мм.
l=0,56+10=10,56 мм.
Примем длину шпонки согласно стандартного ряда l=22 мм.
Для муфты выберем шпонку призматическую с размерами: в=8 мм; h=7 мм; t1=4,0 мм; t2=3,3 мм.
Определим рабочую длину шпонки по формуле (3.60)
lр=2*4,92*103/(25*(7-4)*195,6)=0,67 мм.
Определим длину шпонки по формуле (3.61):
l=0,67+10=10,67 мм.
Примем длину шпонки согласно стандартного ряда l=22 мм.
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ПРОИЗВОДСТВЕ
4.1 Организация работы по созданию здоровых и безопасных условий труда
Ответственным лицом за организацию работы и состояние охраны труда на предприятии ОАО «Кезский пищекомбинат «Север» согласно приказу является работодатель. В цехах – это руководители подразделений (мастера и бригадиры). Непосредственное руководство организации работы в области обеспечения безопасных условий и охраны труда возлагается на главного инженера.
При приеме на работу с каждым работником работодатель проводит вводный инструктаж по охране труда с отметкой о прохождении инструктажа в журнале учета и регистрации. На рабочем месте проводится первичный инструктаж, работника обучают безопасным методам и приемам выполнения работ и оказания первой помощи пострадавшим. Повторный инструктаж проходят все работники не реже одного раза в полугодие. Его проводят по программе первичного инструктажа в полном объеме индивидуально или с группой работников в пределах общего рабочего места. Внеплановый инструктаж проводят индивидуально или с группой работников одной профессии в объеме, определяемом в зависимости от причин и обстоятельств, вызвавших необходимость его проведения.
Курсовое обучение проходят: операторы котельной, машинисты аммиачных холодильных установок, после чего получают удостоверение. Аттестация рабочих мест по условиям труда проводится раз в пять лет, а иногда и досрочно. К выполнению работ, к которым предъявляются дополнительные требования по безопасности труда, допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обучение на рабочем месте и проверку знаний по охране труда. Вскрытие, внутренний осмотр, очистка и ремонт сосудов, аппаратов, канализации и других резервуаров проводят при наличии письменного разрешения (наряда-допуска), которое выдает начальник цеха и утверждает главный инженер завода.