Расчет шнека кормораздатчика на прочность

Определяем требуемую производительность шнека:

; (5.1)

где G – грузоподьемность смесителя-раздатчика, т;

– требуемое время раздачи, принимаем исходя из требований, =0, 42 ч.

Подставляем данные:

=8, 3 т/ч.

Определяем частоту вращения шнека погрузчика-кормораздатчика:

; (5.2)

где - производительность шнека, т/ч;

D =0, 54 - диаметр шнека, м;

d =0, 1 - диаметр вала шнека, м;

S =0, 43 - шаг шнека, м;

φ =0, 96 - коэффициент заполнения шнека;

ρ - плотность корма, ρ =0, 5 т/м³.

=184, 4 мин^-1.

Мощность, необходимая для привода погрузчика-кормораздатчика, расходуется на передвижение корма, на перемешивание и на перетирание компонентов между собой:

N c= N ₁+ N ₂+ N ₃; (5.3)

где - N ₁ - мощность на передвижение корма, кВт;

N ₂ - мощность расходуемая на перемешивание корма, кВт;

N ₃ - мощность на перетирание компонентов между собой, кВт.

; (5.4)

где - производительность шнека, т/ч;

L - длинна шнека, м.

=9, 9кВт.

; (5.6)

где S - шаг шнека, м;

n - частота вращения шнека, с^-1;

f - коэффициент трения.

=4 кВт.

; (5.7)

где R - радиус шнека, м.

=1 кВт.

Подставляем полученные значения:

N c=9, 9+4+1=14, 9 кВт.

Крутящий момент на валу шнека определяется по формуле:

; (5.8)

Нм.

Тангенс угла подъёма винтовой линии:

; (5.9)

;

α =15, 3º.

Приняв коэффициент трения f =0, 6, определим коэффициент трения скольжения по формуле:

; (5.10)

.

Угол трения определим по формуле:

. (5.11)

Осевое усиление действующее на шнек определяем по формуле:

; (5.12)

где k - коэффициент, учитывающий, что сила приложена на среднем участке винта, k =0, 7…0, 8, принимаем k =0, 7.

Н.

Поперечная нагрузка на участок шнека между двумя опорами определяем по формуле:

; (5.13)

где l - расстояние между опорами вала шнека, м;

К - коэффициент, учитывающий, что сила приложена на среднем участке винта, К =0, 7…0, 8, принимаем К =0, 7

Н.

Для расчёта шнека на прочность строим его расчётную схему и изображаем действующие на шнек нагрузки.

Определяем реакции в опорах:

Схема к расчётам изгибающего момента.

Определим Ах: Ах =Fос=5050 Н.

Определим q: , Н/м; (5.14)

(5.15)

где масса корма, кг;

масса шнека, кг;

L - длина шнека, м.

;. (5.16)

.

Н/м.

Рассчитаем нагрузку, действующую на шнек в месте расположения выгрузных лопаток:

; (5.17)

Н.

Определим реакции в опорах и построим эпюру изгибающих моментов:

;

(5.18)

; (5.19)

Н.

;

; (5.20)

Н.

;

; (5.21)

;

Н·м;

;

Н·м;

Н·м.

;

; (5.22)

Расчет шнека на прочность производим по формуле:

(5.23)

где МЕ – приведенный момент, Н*м;

S – площадь поперечного сечения вала, м²;

– напряжения расчетные и допустимые(3 МПа).

Приведенный момент равен:

(5.24)

где Ммах - максимальный изгибающий момент, Н*м.

Площадь поперечного сечения вала равна:

; (5.25)

где d – наименьший диаметр вала шнека, м.

;

;

.

Условие прочности соблюдается, так как:

=1, 5 МПа< [ ]=3 МПа.

5.3 Расчёт сварного соединения

Рассчитаем сварной шов соединения при сварке вала шнека с витком.

Условие прочности сварного соединения определяется по формуле:

(5.26)

(5.27)

где - осевое усилие на винт, Н;

k - катет шва, м;

n – количество витков, n =10;

l - длинна витка, м.

.

Допускаемое напряжение на срез =80 МПа.

Н/м².

Условие прочности сварного шва соблюдается, так как:

τ =0, 162 МПа< =80 МПа.