Вертикальная бичевая машина ЗВО-1

,                                          (1.5)

 

Где, H – шаг винтовой линии, м;

n – частота вращения ротора, об/мин;

 

;                                                    (1.6)

 

Где, – угловая скорость ротора, сек-1;

Отсюда:

N=;                                                          (1.7)

Угловую скорость ротора, можно определить из зависимости:

 

V2=, м/с;                                              (1.8)

 

Где, V2- окружная скорость, примем V2=34 м/с;

R – расстояние от центра вращения до конца бича, м;

 

R=-b;                                                    (1.9)

 

Где, S-расстояние от наружной грани бичей до поверхности цилиндра. При переработке пшеницы рекомендуется принимать b=17 мм.

R=-0,017=0,233м.

Следовательно:                                n=;                                             (1.10)

n== 1394 об/мин;

где, – угол атаки бича, т. е. угол, образованный плоскостью бича и плоскостью, перпендикулярной к оси ротора,.

 

Ƴд=;                                         (1.11)

 

Где, L- нагрузка  на 1м2 сита;

Ƴд= кг/м2;

Таким образом, пропускная способность машины может быть приближенно определена по формуле:

Q=3600D2срhntgƳд , кг/час.                                 (1.12)

Q=3600=1967 кг/час.

 

3.2 Расчет вала  на прочность

Найдем крутящий момент вала из выражения:

M=F.R;                                                   (1.13)

Где, F- сила, приложенная к валу;

R – плечо;

В  нашем случае  плечо будет равно радиусу  R  окружности описываемой центром тяжести бича при его вращении, R=0,4м.

Определим силу приложенную к зерну при соприкосновении с бичами, она должна быть достаточной для обработки поверхности зерна, но значительно меньше силы сопротивления;

P=;                                                 (1.14)

Где, m – масса одного зерна, кг (для пшеницы принимаем m=3х10-5кг);

V2 – скорость зерна после удара его бичами, м/с;

V1- скорость зерна до удара, м/с;

t – продолжительность удара, сек.  (принимаем t=10-5c);

при V1=0 имеем:

P=;                                                  (1.15)

P=;

По справочным данным, сила необходимая для обработки зерна равна          Рmin = 45Н, что меньше полученной силы, значит машина обеспечивает обработку поверхности зерна. А сила сопротивления разрушению зерна  Рmax = 120 Н, так как полученная сила имеет меньшее значение, то разрушение зерна обоечной машиной происходить не будет.

Количество ударов зерен о бичи в единичный момент времени:

N=;                                                (1.16)

 Определим суммарную  силу, действующую на вал с  бичами, со стороны зерен, находящихся  внутри барабана, в единичный момент времени:

F=;                                                   (1.17)

F=;                                                  (1.18)

F==720 Н;

Отсюда, Мкр=7200,4=288 Н/м.

Предварительный (ориентировочный) расчет вала:

Предварительный (ориентировочный) расчет вала производится при выполнении эскизной компоновки и ведется по условному расчету на кручение. Эту форму расчета выбирают потому, что еще не определены размеры вала по длине и не могут быть вычислены изгибающие моменты.

Из условия прочности на кручение (8.стр.161):

Мкр                                       (1.19)

D;                                              (1.20)

где, [ ] – условие, допускаемое напряжение при кручении, Мпа. Для вала изготовленного из материала сталь 45 [ ] = 15…20 Мпа.

D=45,8 мм;

Полученный результат округляем до ближайшего большего стандартного значения d=48 мм. (8.стр.162)

Рассмотрим расчетную схему вала рисунок 3.

Определим опорные реакции в горизонтальной плоскости:

;

;                             (1.21)

;                                               (1.22)

;

;

;                            (1.23)

;                                              (1.24)

;

Проверка:

;

;

37,3-74,6+37,3=0, верно.

 

 

Рисунок 3 – Расчетная схема вала

Строим эпюруизгибающих моментов относительно оси Y:

Сечение 2-2:

0;

При х=0, М=0;

При х=0,7, М=37,3;

Сечение 1-1:

0 М=х,;

При х=0, М=0;

При х=0,7, М=37,3;

 

Определим реакции в вертикальной плоскости:

;

;                                   (1.25)

;                                                    (1.26)

;

;

;                                  (1.27)

;                                                (1.28)

;

Проверка:

;

;

138,3-276,6+138,3=0, верно.

 

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X:

Сечение 2-2

0;

При х=0, М=0;

При х=0,7, М=138,3;

Сечение 1-1

0 М=х,;

При х=0, М=0;

При х=0,7, М=138,3;

Определим суммарные радиальные реакции:

==52,7 Н;                       (1.29)

==195,5 Н;                (1.30)

Определим суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении:

;                     (1.31)

Строим эпюру крутящих моментов:

Мк=288;

 

Определим напряжения в опасных сечениях вала:

а) нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу:

;                                             (1.32)

Где, - осевой момент сопротивления вала, мм3

;                              (1.33)

Тогда,  ;

   =0,38 Н/мм2;

б) касательные напряжения изменяются по нулевому циклу, при котором амплитуда цикла ta равна половине расчетных напряжений кручения tk.

;                                                   (1.34)

Где, W2нетто-полярный момент инерции сопротивления сечения вала,мм3

W2нетто=;                                      (1.35)

W2нетто=;

; (8.стр.165)

Определим коэффициент  концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:

;                             (1.36)

;                            (1.37)

Где, и – эффективные коэффициенты концентрации напряжений, принимаем равными 1,4;      

Кd – Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, принимаем равным 0,77;          

КF –  коэффициент влияния шероховатости, принимаем равным 1,05;

КV – коэффициент влияния поверхностного упрочнения, принимаем равным 1,6;    

 ;

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала

;                                         (1.38)

;                                         (1.39)

Где, и - пределы выносливости образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, принимаем Н/мм2, =0,58;

  Н/мм2 

Следовательно:

 Н/мм2;

 Н/мм2;

    Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

;                                               (1.40)

;                                               (1.41)

Подставляя значения получим:

;

;

      :

;

;

Следовательно, вал в опасном сечении удовлетворяет условиям прочности.

3.3 Кинематический  расчет привода

 

Искомую мощность электродвигателя определяют из выражения:

Р=;                                                         (1.42)

Где - угловая скорость, рад/с,

- коэффициент полезного  действия привода,

 М-вращающий момент, М=288 ,

;                                                   (1.43)

n-частота вращения ротора, n=1394 об/мин;

;

КПД всего привода  η=η0=0,99;

η0- коэффициент, учитывающий потери на трение в опорах вала;

P=кВт.

Произведем подбор электродвигателя (8.стр.391). Выбираем электродвигатель асинхронный серии 4А, закрытый, обдуваемый (по ГОСТ 19523-81). Техническая характеристика представлена в таблице 3.

Таблица 3

Техническая характеристика электродвигателя серии 4А

Мощность, кВт	Типоразмер	S,%	Тп/Тн	Синхронная частота вращения, об/мин
5,5	112М4	3,7	2,0	1500

Передаточное отношение привода:

I=;                                                (1.44)

;                                     (1.45)

;

I==1,04;

Дополнительных передач не требуется.

 

3.4 Подбор муфты

 

Соосность соединяемых валов в процессе монтажа и последующей эксплуатации строго не выдерживается, поэтому допустимо устанавливать муфты упругие со звездочкой (по ГОСТ 14084-76), муфта представлена на рисунке 4. (8.стр.279)

Типоразмер муфты выбирают по диаметру вала и по величине вращающего момента.

Тр=k;                                              (1.46)

k - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации привода.

Для установки с постоянной нагрузкой, кратковременными перегрузками, до 120% от номинальной, принимаем k=1,15.

Рисунок 4  -  Муфта упругая со звездочкой по ГОСТ 14084-76

Тр=1,15;

Подбираем муфту со следующими параметрами представленными в  таблице 3.

Таблица 4

Параметры муфты упругой по ГОСТ 14084-76

,	D, мм	D, мм	Nmax, об/мин
400	48	166	1500

 

Тр=331, условие выполняется.

 

3.5 Разработка эскиза вала

 

Вал изготовлен из материала сталь 45, d=48 мм.

Для диаметра под подшипник:

dn ≥ d+2t,                                                 (1.47)

где t – высота буртика, t=2,2 мм;

dn = 48+2∙2,2 = 52,4 мм.

Принимаем ближайшее стандартное значение по внутреннему кольцу подшипника dn=55мм.

 

3.6 Подбор подшипников

 

Частота вращения вала n=1394 мин-1.

Диаметр посадочной поверхности вала d = 55мм.

Максимально длительно действующие силы:

F=0,72кH,

; ;

; ;

Роликовые конические подшипники могут воспринимать радиальные и осевые нагрузки, устанавливаем конические роликоподшипники однорядные (по ГОСТ 333-79) особолёгкой серии № 2007111.

Грузоподъёмность: C=57,0кН, Cr0=45,2кН.

е=0,33.

Суммарные радиальные силы в опорах:

==52,7 Н;

==195,5 Н;

Определяем суммарные нагрузки в опорах

S=0,830,33R;

SB=0,83·0,33·52,7=14,5Н

SD=0,83·0,33·195,5=53,5Н

S1=SD=53,5Н

S2=SА=14,5Н

S2<S1 и Fа=720Н>S2-S1=39,0H

Fа1= S1=54,5Н

Fа2= Fа1+Fа=54,5+720=774,5Н

Определяем эквивалентную нагрузку (8,стр.214).

Самым нагруженным является подшипник в опоре D, по нему и ведём расчёт.

РrD=(X·V·RD+Y·Fa1)··                                    (1.48)

Где V-коэффициент, при вращении внутреннего кольца V=1;

= 1,4; = 1

X=1;Y=0 (8.ТАБЛ 9.18 стр. 212)

РrD=(1·1·195,5+0·54,5)·1,4·1=295.8Н.

Определяем расчётную долговечность подшипника:

L=;                                              (1.49)

С-динамическая грузоподъемность по каталогу;

Р-эквивалентная нагрузка;

Р-показатель степени, для роликоподшипников р=3,3 ;

L=6 об;

Lh==3 ч;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Фундамент для бичевой машины как правило, выполняется строительной организацией, но перед началом работ по кладке подвергается техническому осмотру, при котором проверяется правильность его выполнения в соответствии с чертежами. После осмотра и проверки фундамента составляется акт о его приемке и акт на скрытые работы, связанные с устройством фундамента.