Модернизация питателя зернофуража ПШП-4 (конструкторская часть дипломного проекта + чертеж)

Содержание

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ...
5.1 Описание конструкторской разработки (питателя зернофуража ПШП-4)...
5.2 Силовой расчет питателя зернофуража.
5.3 Выбор диаметра вала и проверка его на прочность
5.4 Расчет сварног соединения...







5. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
5.1. Описание конструкторской разработки (питателя зернофуража ПШП-4)
Питатель зернофуража ПШП-4 предназначен для погрузки и разгрузки зерновых, зернобобовых и масличных культур. В соответствии с рисунком 5.1 состоит из шнека, кожуха, приводного устройства и подставки. Шнек 1 – сплошной правой навивки. В заборной части винтовая лента имеет отбортовку. Верхняя часть вала шнека вращается в шарикоподшипнике, нижняя – на опор-ном шарике. Кожух шнека 3 – труба круглого сечения. В верхней части цилин-дрического кожуха установлено приводное устройство из электродвигателя 8 с клиноременной передачей, ведомый шкив которого размещен на валу шнека. Для предохранения перегрузки двигателя на валу шнека установлена предо-хранительная муфта. Она состоит из двух кулачковых муфт и пружины, при помощи которой регулируется величина передаваемого усилия. Натяжение ремня осуществляется перемещением кронштейнов 5. для включения двигателя на кожухе шнека 3 установлен пакетный выключатель 4. подставка 8 состоит из двух трубчатых стоек, хомута и струбцины.

1 - шнек, 2 - патрубок, 3 – кожух шнека, 4 - выключатель, 5 - кронштейн, 6 – ограж-дение, 7 - подставка, 8 - двигатель.
Рисунок 5.1 Схема устройства
В таблице 5.1 представлена техническая характеристика оборудования. выпускается данное оборудование на ОАО "Калинковичский завод литейного оборудования" и "Брянссельмаш" (Россия).
Таблица 5.1 - Техническая характеристика шнекового погрузчика ПШП-4
Наименование показателя Значение
1. Тип машины Стационарная
2. Установленная мощность, кВт, не более 1,5
3. Высота погрузки, м 2,4
4. Производительность за час основного вре-мени при угле подъема не более 450, т/ч 4,0
5. Масса, кг, не более 65
6. Габаритные размеры в транспортном по-ложении (длина, ширина, высота), мм, не более 4000 х 320 х 240

Целью конструкторской разработки является модернизация питателя зернофуража ПШП-4. За счет оснащения транспортера устройством, предотвращающим попадание крупных твердых инородных включений по-высится надежность работы оборудования, производительность и качество технологического процесса переработки (измельчения, смешивания) зер-нофуража. То есть модернизация машины позволит снизить энерго- и ме-таллоемкости оборудования, применяемого в цехе приготовления комби-кормов.
Во время работы питателя высоким нагрузкам подвергается шнек. По этому рассчитываем эти нагруженные элементы конструкции на прочность и подбираем подшипники.
5.2. Силовой расчет питателя зернофуража
Зная, что максимальная производительность шнекового транспортера со-ставляет Q = 4 т/ч, произведем расчет рабочего шнека.
Принимаем конструктивные размеры шнека:
 наружный диаметр шнека D = 16O мм;
 диаметр вала шнека d = 40 мм;
 шаг шнека S = 300 мм;
 радиальный зазор между наружной кромкой вала и внутренней поверхностью кожуха шнека λ = 0,015 м;
 φ = 0,6 - коэффициент заполнения;
 μ = 0,55...0,65 - коэффициент трения (принимаем μ=0,65);
 с - коэффициент снижения производительности от расположения шнека при β=0-с=1 (где β - угол наклона);
Количество материала, находящегося внутри шнека во время движения:
, кг;  (5.1)
19 кг = 0,019т;
, м/с (5.2)
где υ1 - скорость движения материала вдоль кожуха шнека, м/с;
ε - угол наклона витка; ε=78o30 ;
м/с; = 0,135, м/с
. (5.3)
F = 0,49 (65,609 +19·1·0,819) = 19,77 Н;
где F - сила трения, возникающая при движении материала по кожуху;
f - коэффициент трения движения перемещаемого материала по кожуху;
f = 0,7 f0;
f = 0,7·0,7 = 0,49;
где f0 - коэффициент трения покоя по листовой стали;
φ = 0,7φ0; φ = 0,7·60 = 420;
где φ - угол естественного откоса в движении;
φ0 - угол естественного откоса в покое;
р1 - центробежная сила, прижимающая материал к кожуху;
Из формулы
 (5.4)
находим число оборотов шнека:
= = 3,94 с-1,
Мощность для привода шнека находим по формуле:
, кВт;  (5.5)
где N1 = F*υ;  (5.6)
N1 = 19,77·0,135 = 1,36 кВт;
где υ - абсолютная скорость движения материала внутри кожуха шнека;
;  (5.7)
R0 = 0,8 = 0,064 м;
где R0 - радиус витка по центру тяжести;
Р2 = Gsinβ tg{α1- g) + Gcosβ sinφ; (5.8)
и, так как sinβ=0, то
Р2 = G∙cosβ∙sinφ; (5.9)
Р2 = 19·sin35° = 10,85 Н;
где Рг - сила, требуемая на перемещение материала;
ω3= =5,99 с-1;
P3= F∙cosε∙tg(a + g) + F∙sinε (5.10)
g = 350;
tgα=  (5.11)
tgα= = 0,199; α=11,25°;
где а - угол подъема наружной кромки винта в градусах.
Р3 = 39,77∙cos 78,5°∙tg46,25° + 77,1 sin 78,5° = 8,28 + 39 = 47,28 Н;
где Р3 - сила, требуемая на преодоление трения материала по кожуху;
N2= 10,85·0,064·(6,0916-5,99) + 47,28·0,08·(6,0916 -5,99) = 0,07 + 0,1 = 0,17 кВт;
 (5.12)
где υ3 - окружная скорость материала по стенке;
, м/с; (5.13)
υ3 = 0,131·tg78,50= 0,6 м/с; = 8,72, Н.
Тогда мощность для привода шнека составит:
= 0,96...1,4 кВт
где η - коэффициент полезного действия, η = 0,98;
ω = 1,7...2,5 с-1;
Крутящий момент находим по формуле
М0= , Нм;  (5.14)
Максимальный крутящий момент
= 57 Н м;
Минимальный крутящий момент
= 38,8 Н м;
Исходя из полученного максимального крутящего момента подбираем предохранительную муфту. Предохранительную муфту используем согласно РТМА 23.2.038.85 с передаваемым крутящим моментом 100 Н м.
5.3. Выбор диаметра вала и проверка его на прочность
Крутящий момент, передаваемый валом, принимаем 60 Н м. Полярный мо-мент сопротивления вала равен:
W= , (5.15)
где: Т- крутящий момент на валу,
[τ] - допустимое напряжение на кручение, МПа
Для стали ст. 45 принимаем [τ] = 5...10 МПа
W = =5,2 см3;
Наружный диаметр полого вала равен:
; (5.16)
где dн - наружный диаметр;
dв - внутренний диаметр;
; (5.17)
Принимаем: . Тогда =3,96 см. Принимаем: dн =40 мм;
Тогда: = 35 мм. Принимаем: de=35 мм.
На основании полученных размеров уточняем полярный момент сопротив-ления трубы и находим напряжение кручения:
; ; τ =10,75 МПа < [τ] = 11 МПа.
Условие прочности выполняется.
5.4.  Расчёт сварного соединения
Рассчитаем сварной шов соединения при сварке вала шнека с витком.
Условие прочности сварного соединения определяется по формуле:
, (5.18)
где: - осевое усилие на винт, Н;
k - катет шва, м;
l - длина витка, м.
Допускаемое напряжение на срез, = 80 МПа.
Н/м2.
Условие прочности сварного шва соблюдается, так как:
τ = 7,6 МПа < = 80 МПа.
Следовательно, надежность соединения обеспечивается.