2Расчеты фаршемешалки

Исходные данные

Вместимость емкости (дежи), 150 литров

Габаритные размеры,2490х965х1330 мм

Установленная мощность, 4,5 кВт

Масса, 960 кг

Технологический расчет [4]

Определяем теоретическую производительность

Q=60×α (V×P)/ t = 60×0,7 (0,155×1070) /10=696 кг/ч. (1) где a = 0,7- коэффициент заполнения или использования полезной емкости;

V – Геометрический объем дежи, м ;

P - плотность перемешиваемого продукта кг/ м³

t – полная продолжительность перемешивания, включая загрузку и выгрузку, мин.

Определяем фактическую производительность

Q=696/5% = 750 кг/ч. (2)

Энергетический расчет[4]

Определяем требуемую мощность двигателя

P=Qω/η =750× 0,0025 /0,87 =2,13 кВт; (3 ) где, Q- производительность ,кг/ч;

ω –удельный расход энергии на перемешивание (0,0025-0,0026 кВт ч/кг);

η -КПД привода фаршемешалки.

Определяем КПД привода

η_пр=η_р.пη²_пη_рη_м=0,95×0,99²×0,96×0,98=0,86 (4)

где,  - КПД ременной передачи;   - КПД зубчатой косозубой передачи с цилиндрическими колесами;   - КПД подшипников качения.

Определим требуемую мощность двигателя

Pдв = P/η = 2,13/0,86=2,47кВт (5)

Таким образом из таблице К9 [11] выбираем электродвигатель марки (4АМ100S4У3,n_ном=1435об/мин, Р_ном=3кВт, передаточное число привода: u_ред=6,3; u_ред=2,012)

Определение передаточного числа и его ступеней

u= (6)

Во избежание больших размеров для всех вариантов предварительно назначаем u_ц.п=2

u_ред= (7)

Выбираем по таблице 4.7 [2] стандартное передаточное число редуктора

u_ред=6,3

Определяем передаточное число клиноременной передачи

u_ц.п= (8)

Кинематический расчет

1-электродвигатель;2- клиноременная передача;3- цилиндрический редуктор; 4- муфта; 5- подшипники.

Рис.2 Кинематическая схема фаршемешалки

Определяем мощность на валах привода

-на валу двигателя

Р_дв=Р₁=2,47 кВт; (9)

-на быстроходном валу

Р₂= Р_двη₁η₄=2,47×0,96×0,995=2,35 кВт; (10)

-на тихоходном валу

Р₃= Р₂η₂η₄=2,26×0,98×0,0995=2,20 кВт; (11)

- на приводном валу рабочей машины

Р₃¹= Р₃η₃η₅=2,26×0,98×0,995=2,20 кВт. (12)

Определение частоты вращения и угловых скоростей

- на валу двигателя

n_ном=n₁=1435мин^-1; (13)

ω₁= ^-1 (14)

-на быстроходном валу

n₂=n₁ / u_о.п = 1435/2,012=713,2 мин^-1; (15)

ω₂= ^-1; (16)

-на тихоходном валу и приводном валу рабочей машины

n₃=n₂ / u_з.п = 713,2/6,3=113,1 мин^-1; (17)

ω₃= с^-1. (18)

Определяем вращающие моменты на валах привода

- на валу двигателя

Т_дв= (19)

на быстроходном валу

Т₂= (20)

-на тихоходном валу

Т₃= Н×м; (21)

- на валу рабочей машины

Т¹₃= Н×м. (22)

Все полученные результаты расчетов сводим в таблицу

Таблица4 Определение силовых и кинематических параметров

Тип двигателя 4АМ100S4У3
Параметры	Передача		Параметры		Вал
	Закрытая	Открытая			двигателя	Редуктора		Приводной раб.маш
						быстроходный	тихоходный
Передаточное число,u	6,3	2,012		Расчетная мощность Р,кВт		2,47	2,35	2,26		2,20
				Угловая скоростьω,с-1		150,1	74,6	11,8		11,8
КПД,η	0,97	0,96		Частота вращения n мин-1		1435	713,2	113.1		113,1
				Вращающий момент Т, Н×м		16,45	31,5	11,1		186.4

Расчет клиноременной передачи[2]

Расчетный момент на быстроходном валу Т₁=31,5×10³ Н×м. При значение момента 31,5×10³ Н×м,в соответствие с рекомендацией из таблице 7.7 [2] принимаем ремень сечением А.

Рис.3 К расчету характеристик передачи привода

Диаметр меньшего шкива

d₁= 40 =40 =223 мм; (23)

принимаем d₁=224 таблица 7,3[2]

Скорость ремня

V= = ; (24)

Диаметр большего шкива

d₂= d₁× × ; (25)

Определяем расчетную длину ремня

L=2а +0,5П (d₂+ d₁) + (d₂- d₁)²/4а= 2×379 + 0,5×3,14(224+450)+33,69 =1849мм; (26)

Принимаем длину по стандарту из таблице 7.13 [2]

Определяем межосевое расстояние

а=0,55(d₂+ d₁)+h=0,55(450+224)+8=379 мм; (27)

Межосевое расстояние, вымеренное по принятой длине ремня

а=0,25 + (28)

а=0,25 + = 673мм;

Определяем угол охвата меньшего шкива

)/а=180 -(450-224)/379=145 ; (29)

Определяем число ремней в передаче

Z= =2,44 (30)

Принимаем Z=3 ремня

- мощность, передаваемая одним клиновым ремнем;

С_р – коэффициент учитывающий условие эксплуатации;

- коэффициент учитывающий влияние угла обхвата;

С_l - коэффициент влияние длины ремня;

С_z- коэффициент учитывающий число ремней в передаче.

Прочностной расчет

Ориентировочный расчет валов

Определяем диаметр валов

d_в1= = =35,9 мм; (31) Принимаем ближайший больший стандарт d₁=36 мм, где [ =(20-40) Н - допускаемое напряжение на кручение для валов из углеродистой стали.

Определяем диаметр вала под подшипник

d₂= d₁+ (3…7 мм) = 36+4=40 мм; (32)

Определим диаметр вала под шкив

d₃= d₂+ (4…7 мм) = 40+4=44 мм; (33)

Диаметр буртика (уступа)

d₄= d₃+ (4…7 мм)=44+5=49мм. (34)

Рассчитываем шпоночное соединение вал-шкив с призматической шпонкой. T₁=191Н м; диаметр вала d₃=44мм.

По диаметру d₃ определяем размеры поперечного сечения шпонки (ГОСТ 23360-78),из приложения К42 [11] .

Для d₃=44мм ширина шпонки b=14мм, высота шпонки h=8мм, глубина паза вала t₁=55мм, длина шпонки L=50мм.

Выполняем проверочный расчет шпоночного соединения на прочность по напряжениям на прочность, по напряжениям смятия рабочей при рабочей длине шпонки СС скругленными краями.

L_p=l_шп-b=50-14=36мм; (35)

δ_см=

Значение, которое получилось, меньше допустимого напряжения смятия [δ_см]=110-190мПа. Следовательно, условие прочности выполняется.

Рис.3 Схема шпоночного соединения

Подбираем редуктор по передаточному числу (u_ред=6,3) и по вращательному моменту T=191,1 Н

Выбираем редуктор: одноступенчатый цилиндрический горизонтальный (ГОСТ 21426) .Марка редуктора ЦУ-100-6,3-12У2.

Таблица5 Основные размеры редуктора(мм)

Типоразмер	aω	L	L1	l	l1	l2	H	h	d
ЦУ-100	100	315	265	132	85	136	224	22	15

Из таблице К27 [11] по диаметру вала d_п=40мм выбираем подшипники шарика – радиально однорядные (ГОСТ 8338-78).

Таблица 6 Размеры подшипника

№	d,мм	D,мм	B,мм	R,мм	C,мм	C0,мм
208	40	80	18	2	32	17,8

Муфту подбираем согласно расчетного крутящего момента и диаметра валов. Выбираем муфту упругую втулочно – пальцевую (МУВП ПО ГОСТ21424-75),из приложения, К21 [11]

Таблица 7 Характеристика муфты в, (мм)

Момент T,Н	Угловая скорость, не более с-1		отверстия				Габаритные размеры
250	400	d1		l пил	lкон	L		D	D0
		36		58	38	121		140	28