Расчет параметров и разработка гомогенизатора молока
4. Определение конструктивных параметров насосного блока и расчет мощности на привод
Из производительности плунжерного гомогенизатора П, м3/с
где d - диаметр плунжера, м;
s - ход плунжера, м;
n - частота вращения, с-1;
z = 3 - число плунжеров;
? - 0,85 - КПД насоса.
Найдем диаметр плунжера
Мощность, необходимая на привод, определяется по формуле для расчета мощности насосов:
V - объемная производительность гомогенизатора, м3/с;
? - 1027 - плотность продукта, кг/м3;
С = 3850 - массовая теплоемкость продукта, Дж/(кг·К);
Отсюда
d1=40·
Найдем диаметр ведомого шкива:
d2=u· d1(1-?) (20)
? - коэффициент упругого скольжения (0,01..0,02)
d2 = 2,8 · 232,26(1 - 0,02) = 637,32 мм
Значение диаметра шкивов выбираем из стандартного ряда:
d1 = 250мм, d2 = 710мм
Межосевое расстояние а предварительно вычисляем по формуле:
а = 0,55(d1 + d2) + h; (21)
h - высота ремня, мм
а=0,55(250+710)+13,5=541,5 мм
Длина ремня
L=2·541.5+3.14(250+710)/2+(710-250)2/4·541.5=2687.89 мм
Длину клиновых ремней уточняют по стандартному ряду:
L=2800
Затем пересчитывают межосевое расстояние по формуле:
Угол обхвата ремнем меньшего шкива:
?1=180° - 57(d2 - d1)/а (24)
?2=180° - 57(710 - 250)/602,5=136,48°
Для клиноременной передачи ?1?90°. С уменьшением угла обхвата снижается тяговая способность передачи.
Усилие в ремне. Окружное усилие, Н
Ft=2T/d
где Т - передаваемая мощность, Вт.
V=3.14·250·732/60·103=9.577<25 м/с
Найдем предварительное натяжение ремня F0, необходимое для создания силы трения между ремнем и ремнями; а также натяжение ведущей ветви F1 и ведомой ветви F2 по формулам:
где е - основание натурального логарифма;
f - коэффициент трения ремня по шкиву;
Сила натяжения в ремне создают нагрузки на валы. Равнодействующая этих сил:
Напряжения в ремне. В ведущей ветви ремня возникает наибольшее напряжение растяжения:
?1=F1/A
?1=3067.8/230=13.34 Н/мм
Наибольшее напряжение изгибы возникает на ведущей шкивы:
?u=E?/d1,(30)
где Е - модуль упругости материала ремня: для резинотканевых ремней Е = 200...350 МПа
?/d1 - относительная удлинение ремня: для плоскоременных передач ?/d1=1/100…1/250.
?u=300·1/40=7,5 Мпа.
?мак=7,5+13,34=20,84 МПа
Найдем коэффициент тяги, который показывает, какая часть предварительного натяжения ремня F0 реализуется для передачи полезной нагрузки Fт:
?=1566,2/2·2284,7=0,34
Расчет клиноременных передач. Основные параметры клиновых кордошнуровых ремней - формулу и размеры поперечного сечения, длину определяют в соответствии с ГОСТ 1284.1-89. Сечение ремня выбирают в зависимости от передаваемого момента. В приводах с/х машин используют ремни сечений А,В,С,Д .В нашем случае -это С.
Проектный расчет передачи ведет по допустимой мощности, передаваемой одним ремнем:
Рр=р0·С?·Сu·Cl·Cp; (32)
Р0 - допустимая мощность , кВт, передаваемая одним ремнем при u=1,
Сu - коэффициент, учитывающий передаточное число;
Cl - коэффициент, учитывающий длину ремня;
С? - коэффициент, учитывающий угол обхвата,
Cp - коэффициент, учитывающий режим и характер работы.
Коэффициент, учитывающий длину ремня:
Cl=
L0 - базовая длина клинового ремня:
Cl==0,86
Рр=6,02·0,868·1,14·0,96·0,8=4,57 кВт.
Передаточное число ремней в передаче:
где Р - передаваемая мощность, кВт
-коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между ремнями.
Значение коэффициента принимают в зависимости от предварительного числа ремней, из следующих соотношений:
z1 1 2..3 4…6
1 0,95 0,9
Предварительное число ремней:
z1 =Р/Рр (35)
z1 =15/4,57=3,3
z?=3,64
рекомендуется принимать z?6, поскольку из-за погрешностей изготовления длины ремней разная и нагрузка между ними распределяется неравномерно.
Расчет на долговечность .Основная причина усталостного разрушения ремня - циклически изменяющиеся напряжения, существенно зависящие от базового числа циклов изменения напряжений Nоц и фактического числа пробегов ремня за время эксплуатации:
Nоц=3600·а Т0·?, (36)
где а - число шкивов,
Т0 - наработка ремня, ч
? - частота циклов изменения напряжений, равная частоте пробегов ремня в секунду.
Наработка ремня, ч
Т0=()m·; (37)
где -предел выносливости, соответствующий базовому числу циклов изменения напряжения;
m-опытный показатель;
=1
=2 - При периодически изменяющихся нагрузках от 0 до номинального значения.
=1,5 =2,1
Т0=()8·
Nоц=3600·2·0,4· =9850,6
Шкивы ременных передач. Конструкция шкива зависит от его размеров, материала и типа передачи. Шкивы изготавливают из чугуна, стали, легких сплавов и пластмасс. Основные размеры шкивов - диаметр и ширину обода рассчитывают, остальные размеры определяют по рекомендациям ГОСТ 17383-73 для плоских ремней и ГОСТ 20889-88 для клиновых ремней нормальных сечений.
Ширина шкива клиноременной поликлиновой:
М=(n-1)l+2f; (38)
n - число канавок на шкиве.
М=(4-1)·25,5+2·17=110,5мм
Толщина обода чугунных шкивов клиновых передач: ? = (1,1…1,3)h ; (39)
? = (1,1..1,3)·1,43=17,16 мм.