Курсовая работа (т): Проект узла порционирующей машины

Таблица 12.2

Сводная таблица нормальных усилий

PН2

PН3

PН4

7,67

10,23

8,4

3,8

Геометрически сложив окружное и нормальное усилие на каждом ноже, получим общее усилие по формуле:

,

где РОБ - общее усилие, Н;

Рτ - окружное усилие, Н;

РН - нормальное усилие, Н.

Общее усилие на первом ноже: Н

Общее усилие на втором ноже:Н

Общее усилие на третьем ноже:Н

Общее усилие на четвертом ноже:Н

Таблица 12.3

Сводная таблица общих усилий, Н

13. Определение крутящего момента на ножевом валу

Зная окружное усилие Рτ, крутящий момент можно определить по формуле:

, Н∙м,

где Рτ - окружное усилие, Н;

RН - радиус ножа, м.

Крутящий момент на первом ноже: Н∙м;

Крутящий момент на втором ноже: Н∙м;

Крутящий момент на третьем ноже: Н∙м;

Крутящий момент на четвертом ноже: Н∙м;

Общий крутящий момент:

Н∙м

Таблица 13.1

Сводная таблица крутящих моментов, Н∙м

14. Определение усилий в районе крепления шкива

Усилие в районе крепления шкива определяется по формуле:

, Н,

где МКР - крутящий момент с учетом потерь в подшипниках, Нм, МКР=5,56

RШ - радиус шкива, м.

Диаметр шкива выбирается из условия скорости ремня и мощности привода (табл.29, стр.489 [5]): сечение ремня А, расчетный диаметр шкива 90 мм, передаваемая мощность 695,93 Вт, тогда расчетная скорость шкива:

, м/с,

где n - число оборотов шкива в минуту, n=1194,2 об/мин

RШ - радиус шкива, м; RШ=0,045 м.

м/с

В таблице 29, стр. 489 [5] для скорости 7 м/с, сечения ремня О и диаметре шкива 63 мм - передаваемая мощность - 740 Вт, что больше расчетной (695,93 Вт), следовательно с запасом.

Н.

15. Определение реакций опор

Находим сумму моментов вокруг точки А:

,

где Р1, Р2 Р3 Р4 - общие усилия на каждом ноже, Н;

Q - усилие в районе шкива, Н.

откуда: ;

Н.

Аналогично находим сумму моментов вокруг точки В и реакцию в точке В.

откуда: ;

Н.

Проверка: ;

16. Построение эпюры изгибающих моментов

Разобьем вал на шесть участков.

I участок: ;    .

При х1=0, ;

При х1=80,        Н∙мм.

II участок: ;  .

При х2=0, Н∙мм;

При х2=50,        Н∙мм.

III участок: ; .

При х3=0, Н∙мм;

При х3=50, Н∙мм.

VI участок: ;

.

При х4=0, Н∙мм;

При х4=50, Н∙мм.

V участок: ; .

При х5=0, ;

При х5=80,        Н∙мм.

VI участок: ;          .

При х6=0, Н∙мм;

При х6=80,        Н∙мм.

17. Построение эпюры крутящих моментов

На первом участке крутящий момент равен нулю.

На втором участке - крутящий момент равен 1,41 Н∙м=141 Н∙мм;

На третьем участке - 1,41+1,9=3,31 Н∙м=3310 Н∙мм;

На четвертом участке - 1,41+1,9+1,55=4,86 Н∙м=4860 Н∙мм;

На пятом участке - 1,41+1,9+1,55+0,7=5,56 Н∙м=5560 Н∙мм;

На шестом участке - 1,41+1,9+1,55+0,7=5,56 Н∙м=5560 Н∙мм.

18. Проверочный расчет вала на прочность

На основании эпюр изгибающих и крутящих моментов опасное сечение определяется в точке, где суммарный момент окажется наибольшим.

Расчет проводят по формулам

для момента сопротивления:

, мм3

для диаметра вала:

, мм,

где [σиз] - допустимое напряжение на изгиб, Н/мм2, [σиз]= σТ/2, где σТ - предел текучести для стали 45, σТ=290Н/мм2 => [σиз]=290/2=145 Н/мм2;

Миз - максимальный изгибающий момент в опасном сечении, Н∙мм, Миз=14120 Н∙мм;

МКР - максимальный крутящий момент на валу, Н∙мм; МКР=5560 Н∙мм;

мм3

мм.

Таким образом, меньший диаметр вала 10,3 мм, но конструктивно принимаем диаметр вала под шкивом 14 мм, размер прижимной шайбы М12, диаметр вала под подшипники 17 мм, диаметр вала под ножи - 26 мм.

19. Выбор подшипников

Выбираем подшипники 403, их работоспособность определяется по формуле:

C=R∙kn∙kб∙kT∙(n∙h)0.3,

где kn∙kб∙kT - коэффициенты, равные соответственно 1.2; 1; 1.

(n∙h)0.3=95,5 - табл.14, стр.367 [6] для желаемой долговечности 2500ч и числа оборотов 1600.- давление на опору, Н, RВ=247,7 Н.

C=247,7∙1∙1,2∙1∙95,5=21386,42 Н

Полученная величина меньше технической характеристики для подшипника 403 (С=22900 Н), значит данный подшипник можно использовать для комплектации при указании рабочей долговечности в 4000 часов.

20. Расчет ременной передачи

Как было выбрано ранее, диаметр шкива на валу равен 90 мм. Установив аналогичный шкив на двигатель, получаем передаточное число равное единице.

Выбираем электродвигатель АИР71В4 (табл. 29. стр.804 [7]), мощностью 0,75кВт=750Вт, частотой вращения 1500 об/мин, с учетом скольжения 9,5% частота вращения равна n=1500(1-0.095)=1357,5 об/мин.

Коэффициент полезного действия двигателя определяется по формуле:

Скорость ремня определяется по формуле:

, м/с,

где n - частота вращения ножевого вала, об/мин, n=1357,5 об/мин;

RШ - радиус шкива, м, RШ=0,0315 м.

м/с

21. Расчет шпонки

Шпонки рассчитывают на смятие и срез.

Из табл.VIII.45, стр.363 [8] выбираем по значению диаметра вала размеры сечения шпонки: b=5мм, h=5мм, t=3мм.

Длина шпонки принимается равной ≈1,5d=1.5∙13=19.5мм, но на 5 мм меньше длины ступицы, причем длину шпонки округляем до стандартного значения, откуда l=14мм.

Условие прочности на смятие:

, где

l - длина шпонки, мм; l=14 мм;- ширина шпонки, мм; b=5 мм;

t - глубина паза на валу, мм. t=3 мм;

[σсм] - допускаемое напряжение на смятие материала ступицы, Н/мм2, для стали [σсм]=100-120 Н/мм2.

.

Проверка шпоночного соединения на срез проводится по следующей формуле:

,

где [τср] - допускаемое напряжение на срез материала (сталь) шпонки, Н/мм2, [τср]=60-90 Н/мм2.

.

22. Уплотнения подвижных соединений

Для уплотнения подвижного соединения (в месте выхода вала из проходной крышки подшипника качения) используем грубошерстное сальниковое кольцо по ГОСТ 6418-81 по табл.25. стр.302 [7].

Для диаметра вала 16мм-D=26мм,d=15мм,b=3,5мм - Кольцо СГ 26-15-3,5;

Для диаметра вала 18мм-D=28мм,d=17мм,b=3,5мм - Кольцо СГ 28-17-3,5;

Для диаметра вала 20мм-D=30мм,d=19мм,b=3,5мм - Кольцо СГ 30-19-3,5.

23. Данные для конструирования узла резания

1.    Диаметр дискового ножа - DH=240 мм;

2.      Толщина дискового ножа - S=2 мм;

.        Угол заточки режущей кромки ножа - α=15º;

4.      Материал для ножа -95Х18;

.        Диаметр вала под шкив - 13 мм;

.        Диаметр вала для посадки ножа - 26мм;

.        Диаметр вала под подшипники - 17 мм;

.        Подшипники - 403 ГОСТ 8338-75;

.        Диаметр шкива - 90 мм;

.        Сечение ремня А, тип ремня - клиновой;

.        Электродвигатель - АИР71В4, N=0,75 кВт, n=1357,5 об/мин;

12.    Тип и размеры уплотнительных соединений - Кольцо СГ 26-15-3,5, Кольцо СГ 28-17-3,5, Кольцо СГ 30-19-3,5;

.        Размеры шпонки - bxhxt=5x5x3 мм, l=14 мм.