Расчет тестомесильной машины И8-ХТА-121 (стр. 4 из 6)

, (1.1)

где А₁ — работа, расходуемая на перемешивание массы; А₂— работа, расходуемая на перемещение лопастей; А₃— работа, расходуемая на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины;

— работа, расходуемая на изменение структуры теста.

А₁ =

. (1.2)

где k — коэффициент подачи теста, показывающий, какая доля массы, захваченной месильной лопаткой, перемещается в осевом направлении; для такого типа машин £ = 0,1-0,5;

— высота лопатки; — угол атаки лопатки; S — шаг образующей наклона лопатки.

Работу, расходуемую на привод месильных лопастей, определим по уравнению

, (1.3)

Работу, расходуемую на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины за один оборот месильной лопатки,

(1.4)

где m_Т — масса теста, находящегося в месильной емкости; m_ж — масса металлоконструкции машины, прогревающаяся при замесе; с_т, с_ж — средняя теплоемкость теста и металла;

— температура массы в начале смешивания и конце замеса; — длительность замеса, с.

А₃=

Работу, расходуемую на изменение структуры теста, определим из уравнения

На основании полученных данных составим баланс энергозатрат

Выразим составляющие баланса в процентах:

=8,73%; А₂ = 3,3 %; А₃ = 87,4 %; А₄=0,44 %. [5]

5.2 Производительность тестомесильной машины

Производительность тестомесильной машины непрерывного действия оценивают по формуле

П_Н = z × (π ×D² / 240) ×s × ρ × n ×K₂×K₃, (2.1)

где z – число валов месильных органов, z = 2;

D – диаметр окружности, описываемой крайними точками

лопатки, D= 0,38 м;

n – частота вращения вала с лопатками, n=60 об/мин;

s – площадь лопатки, S=0,0035 м²;

ρ – плотность теста, , ρ =1100 кг/м³;

K₂ – коэффициент заполнения месильной камеры (K₂ = 0,3…0,7 )

K₃ – коэффициент подачи, K₃ = 0,3 … 0,5

5.3 Величину удельной работы

Величину удельной работы при непрерывном замесе определяют по формуле

А = Р_дв / ( η П_н ), (3.1)

где А – удельная работа замеса, Дж/г; для обычного замеса ;

а = (2 … 4 )Дж/г;

Р_дв – мощность двигателя тестомесильной машины , кВт;

η – кпд привода, 0,8.

Из этого выражения при известной производительности машины найдём мощность двигателя [4]

Р_дв = А × П_н × η

Р_дв = 4×0,8×21,6×1000/60 =3,264 кВт

5.4 Выбор моторредуктора

Выбираем моторредуктор большей ближайшей мощности для исключения перегрева при непрерывной работе со следующими характеристиками:

- мощность Р_дв = 4.0 кВт

- частота вращения выходного вала n_мр = 150 об/мин

- кратность пускового момента равна 1,4.

Выбор производится по таблице мощности с учётом режима работы

Р_р = Р_дв К_р,

где К_р – коэффициент режима работы. При спокойной нагрузке с продолжительностью работы 20ч в сутки К_р = 1

Р_р = 4.0 ×1 = 4.0 кВт

- ή_р = 0,95;

- передаточное число u_р = 5

5.5 Кинематический расчет привода

Передаточное число привода

u_о = n_мр / n_пр

u_о = 120 / 60 = 2

U_о = u_1-2* u_2-3=d₂/d_1*d₂/d₃

U_о =1,4*1,43 =2,01

где d₁, d₂, d₃ – делительные диаметры шестерен (на валу моторредуктора, на промежуточном валу, на приводном валу)

Определим крутящие моменты на валах привода:

а) на валу двигателя (моторредуктора)

Т_дв = 9550 Р_дв / n_дв

Т_дв = 9550×4 / 150 =255 Н м

б) на промежуточном валу

Т_1-2 = Т_дв u_1-2 η = 255 × 1,4 × 0,95 =338,5 Н м

в) на приводном валу тестомесильной машины

Т_2-3 = Т_дв u_1-2 u_2-3 η η³_пп / 2 = 255 ×2×0,96× 0,99³ / 2 =489,6 Н м

Определим частоты вращения валов привода:

Вал моторредуктора

N_вх =n_дв = 150 об/ мин

Вал промежуточный

N_пром = n_вх / u_1-2 = 150 /1,4 = 107 об/ мин

Вал приводной тестомесильной машины

N_пр = n / u_о = 150 / 2 = 60 об/ мин

5.6 Расчет зубчатой цилиндрической передачи

Исходные данные для расчёта зубчатой цилиндрической прямозубой передачи

Крутящий момент на валу шестерни

Т₁ = 489,6 Н м

Передаточное число

u = 1,4

Частота вращения вала шестерни

n₁ = n_вх = 60 об/ мин

Для шестерни выбираем сталь 40Х, термообработка – улучшение, назначаем твердость рабочих поверхностей зубьев шестерни. [4]

так как передача работает продолжительное время, то коэффициент долговечности для шестерни

K_HL1 = K_HL2 = 1

Определим допускаемые контактные напряжения для шестерни

где

базовый предел выносливости рабочих поверхностей зубьев;

коэффициент безопасности;

Допускаемые контактные напряжения для расчета прямозубой ступени

Расчет допускаемых контактных напряжений для проверки передачи при перегрузках

где

Расчет допускаемых напряжений изгиба для прямозубой передачи

где

коэффициент безопасности ;

коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки ( -односторонняя нагрузка),

- коэффициент долговечности, =1

предел выносливости зубьев при изгибе

табл. 8.9 Иванов М.Н. – Детали машин [4]

Допускаемые напряжения при перегрузке

Определим допускаемые напряжения изгиба для прямозубой выходной ступени

Межосевое расстояние a=180 мм

Модуль зацепления m=(0.01…0.02)·a

M=0.015·180=2.7

Принимаем равной m=3

Число зубьев шестерни

приводной вал

промежуточный вал

Делительные диаметры шестерни