РАЗРАБОТКА ОСЕВОГО ШЕСТЕРЕННОГО ВЫТЕСНИТЕЛЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТИЧЕСКИХ СРЕД ДАВЛЕНИЕМ В СКВОЗНЫХ КАНАЛАХ
Для определения потерь мощности в торцевых зазорах вытеснителя рассмотрим процесс течения пластической среды в торцевом кольцевом зазоре осевого шестеренного вытеснителя в цилиндрической системе координат: r, , z. Торцевой зазор ограничен, с одой стороны наружной торцевой поверхностью шестерни с радиусом Rш и с другой - внутренней поверхностью корпуса с радиусом Rк и цапфой с радиусом Rц.
Начало координат совместим с центром вращения шестерни, и ось z направим вдоль оси вращения (рисунок 1). Заметим, что величина торцевого зазора << Rш. Поэтому осевой и радиальной составляющими скорости можно пренебречь.
Окружную скорость определим в виде функции:
(1)
где r - текущий радиус, f (z) - неизвестная функция координаты z.
Рисунок 1. Схема шестеренного вытеснителя с осевым выходом формуемой среды
Реологическим уравнением состояния пластической среды будет трехпараметрическое уравнение, которое запишем в виде:
(2)
Вязкость выразим уравнением:
(3)
На основании приведенных допущений запишем дифференциальное уравнение движения пластической среды в торцевом зазоре шестеренного вытеснителя:
(4)
Перепишем (4) с учетом (3) в виде:
(5)
Введем новые обозначения:
(6)
Тогда:
(7)
Проинтегрируем (7), получим:
(8)
Можно записать, что
(9)
или
(10)
После интегрирования (10), получим:
(11)
Постоянные интегрирования C1 и C2 определим из граничных условий:
.
;
(12)
Подставив C1 и C2 в (11), получим:
(13)
Запишем (13) с учетом (11)
(14)
Уравнение (14) с граничными условиями (12) определяет закон распределения окружной скорости по торцевому зазору шестеренного вытеснителя при течении в нем сплошной среды с пластическими свойствами.
Определим момент Mт от вязкостного трения пластической среды в торцевом зазоре, как сумму момента M1 сопротивления сдвиговому течению и момента сопротивления M2 от действия в торцевом зазоре градиента давления .
(15)
После интегрирования (15) и соответствующих преобразований запишем выражение момента сопротивления для всех четырех торцевых зазоров шестеренного вытеснителя в виде:
(16)
где , k и n - предельное напряжение сдвига, коэффициент консистенции и индекс течения объекта формования;
Rш и Rц - радиусы выступов зубьев и цапфы шестеренного вытеснителя;
- угловая скорость нагнетающих шестерен;
- торцевой зазор;
Мощность Nт, потрeбляемая вязким сопротивлением, при течении пластической среды в торцевом зазоре рассчитывают по формуле:
(17)
Для определения мощности Np, необходимой для преодоления вязкого трения в радиальном зазоре шестеренного вытеснителя, также воспользуемся цилиндрической системой координат r, j, z.
Радиальный зазор образован между корпусом вытеснителя радиусом Rк и поверхностью головок зубьев вытесняющих шестерен радиусом Rш (рисунок 1).
Ось z направим вдоль оси шестерни. Считаем, что течение в радиальном зазоре происходит со скоростью , так как значительно меньше Rш и осевая Uz и радиальная Ur компоненты скорости незначительны. Заметим также, что перепад давления по длине зуба шестерни тоже несущественен.
Запишем дифференциальное уравнение течения сплошной среды с пластическими свойствами в радиальном зазоре шестеренного вытеснителя в виде:
(18)
где
Решение уравнения (18) найдем в виде:
(19)
Для определения коэффициентов A и B составим систему уравнений:
(20)
для которой граничные условия имеют вид:
(21)
Можно записать, что:
(22)
Тогда
(23)
Подставим выражение A из (23) в (22) получим:
(24)
Перепишем (29) с учетом (23) и (24) - получим выражение скорости в радиальном зазоре:
(25)
Запишем выражение силы вязкого трения, действующей на участке, равном длине головки одного зуба нагнетающей шестерни.
(26)
Для вязкопластичного пищевого материала с нелинейной вязкостью запишем реологическое уравнение состояния в виде:
(27)
Тогда момент сил вязкого трения, действующий в радиальных зазорах двух шестерен будет:
(28)
где - коэффициент, учитывающий количество зубьев, находящихся в постоянном контакте с корпусом.
Мощность, необходимая для преодоления сил вязкого сопротивления в радиальном зазоре, будет:
(29)
Определим мощность, потрeбляемую на срез формуемой пластической среды при вытеснении его через загрузочные окна в цилиндрических стенках камер вытеснения:
(30)
Для расчета момента среза найдем площадь среза. При обращенном движении окно среза совершает полный оборот вокруг оси вращения вытесняющей шестерни и описывает площадь равную:
(31)
Для двух нагнетающих шестерен:
(32)
Введем коэффициент, учитывающий реальную площадь среза в зависимости от геометрических размеров шестеренного вытеснителя:
(33)
Окончательно площадь среза можно определить по формуле:
(34)
Теперь запишем выражение для определения момента среза:
(35)
При уменьшении коэффициента на поверхности камеры вытеснения образуется радиальный зазор , в котором момент вязкого трения можно определить по аналогии с (28). Для двух камер момент Mкв равен:
(36)
Мощность вязкого трения в радиальных зазорах формующих камер:
(37)
Общая мощность:
Nо = Nт + Np + Nкв + Nс +, (38)
где Nхх - мощность холостого хода.
Формула (38) позволяет подобрать привод шестеренного вытеснителя с учетом реологических хаpaктеристик объекта вытеснения.
Разработку конструкций элементов осевого шестеренного вытеснителя проводили методом твердотельного моделирования.
Шестеренный вытеснитель построен по модульному принципу. Все модули интегрированы.
На рисунке 2 представлена схема сборки осевого шестеренного вытеснителя.
Рисунок 2. Схема сборки осевого шестеренного вытеснителя
На рисунке 3 представлен разработанный вытеснитель с автоматизированной системой сбора экспериментальных данных.
Рисунок 3. Общий вид осевого шестеренного вытеснителя с автоматизированной системой сбора данных от датчиков давления, температуры и положения
Автоматизированная система сбора данных позволяет контролировать технологические процессы обработки пластических сред давлением в сквозных каналах в режиме реального времени. При этом информация с датчиков передается в память компьютера, что позволяет создавать банки данных.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Мачихин Ю.А., Берман Г.К., Клаповский Ю.В. Формование пищевых масс. - М.: «Колос», 1992. - 272 с.
- Корячкин В.П. Новое в технике и технологии производства мучных кондитерских изделий. М. ЦНИИТЭИ хлебпродинформ, 1997. - 38 с.
- Корячкин В.П. Установка для обработки пищевых сред давлением //Индустрия образования: Сборник статей. Выпуск 3. - М: МГИУ, 2002. - С. 105 - 110.
Статья в формате PDF
101 KB...
12 04 2026 9:45:57
Статья в формате PDF
140 KB...
11 04 2026 7:54:40
Статья в формате PDF
224 KB...
10 04 2026 19:54:17
Статья в формате PDF
106 KB...
08 04 2026 13:36:41
Статья в формате PDF
113 KB...
07 04 2026 12:55:23
Статья в формате PDF
308 KB...
06 04 2026 13:11:20
Статья в формате PDF
265 KB...
05 04 2026 6:32:42
Статья в формате PDF
122 KB...
04 04 2026 19:33:32
Статья в формате PDF
283 KB...
03 04 2026 23:13:51
Статья в формате PDF
306 KB...
02 04 2026 4:36:22
Статья в формате PDF
135 KB...
01 04 2026 22:29:18
Статья в формате PDF
306 KB...
31 03 2026 1:28:20
Статья в формате PDF
104 KB...
30 03 2026 3:34:11
Статья в формате PDF
340 KB...
29 03 2026 19:31:52
Статья в формате PDF
302 KB...
28 03 2026 11:26:16
Статья в формате PDF
97 KB...
27 03 2026 12:26:42
Статья в формате PDF
109 KB...
26 03 2026 10:52:33
Статья в формате PDF
300 KB...
25 03 2026 3:29:43
Статья в формате PDF
108 KB...
24 03 2026 12:31:13
Статья в формате PDF
111 KB...
23 03 2026 8:54:17
На здоровье населения особое влияние оказывают экологические, гигиенические, социально-медицинские причины. В работе была реализована специально созданные социологические карты. Результаты социологического исследования показали, что к причинам, сильно влияющим на здоровье мигрантов-репатриантов относятся экологически нeблагоприятные условия окружающей среды. Заболеваемость мигрантов-репатриантов, проживающих в высокой степени опасности экологически наблагоприятных районах достигает от 2227,9 до 3010,9 ‰. Этот показатель указывает на значительное повышение показателей мигрантов, проживающих районах, где экологическая обстановка средняя, низкая и неопасная .Между загрязнением атмосферного воздуха и почвы и патологиями иммунной системы, минерализацией воды и заболеваниями мочепoлoвoй системы, загрязнением атмосферного воздуха и патологиями дыхательных путей есть прямая и в высокой степени связь.
...
22 03 2026 13:38:17
Статья в формате PDF
221 KB...
21 03 2026 15:52:50
Статья в формате PDF 120 KB...
20 03 2026 12:29:23
Статья в формате PDF
127 KB...
17 03 2026 8:25:20
Статья в формате PDF
220 KB...
16 03 2026 14:17:49
Статья в формате PDF
242 KB...
15 03 2026 8:41:55
На основании многолетних наблюдений за комплексом внешних условий и состоянием популяций мелких млекопитающих количественно оценено распределение влияний внутрипопуляционных и внешних факторов на динамику их численности и структуры. Показано, что основное влияние на демографические процессы полевок на протяжении всего сезона размножения оказывают плотностно-зависимые механизмы регуляции (эндогенные факторы). Экзогенные (хищники, кормовые и погодные) факторы выступают в качестве воздействий, ограничивающих рост населения популяции, и наиболее эффективны в переходные осеннее-зимний и зимне-весенний периоды.
...
14 03 2026 22:27:26
Статья в формате PDF
125 KB...
13 03 2026 0:24:11
Статья в формате PDF
151 KB...
12 03 2026 17:47:51
Статья в формате PDF
168 KB...
11 03 2026 15:19:42
В настоящей работе предлагается оригинальный подход для объяснения процессов образования и распространения селей в горных условиях в условиях резкого увеличения вовлекаемых в этот процесс водных масс. Нами предлагается модель, согласно которой необходимыми условиями возникновения селя являются следующие: наличие глубинного трещинообразования в русле горной реки, перепад высот, наличие пула водной массы (обычно, – над областью будущего возникновения селя), обеспечивающего необходимый перепад гидростатического давления, а также выпадение осадков в виде обильных дождей, тающих снегов в верховьях селеопасных рек, провоцирующих это явление. Одним из принципиальных базовых допущений, на котором строится наша модель и которое подтверждается наблюдениями селевых катастроф, является то, что объем/масса водного селевого выброса может существенно превосходить оцениваемое количество выпавших осадков на поверхности. В связи с этим естественное объяснение получает общеизвестный факт, что не все ливневые дожди приводят к катастрофическим последствиям. Сущность и новизна нашей модели заключается в том, что в селевом взрыве активно участвуют как поверхностные, так и подземные воды, т.е. речь идет о 3D-механизме формирования селя. При этом в русле создается определенный участок – ворота селя, где начинает идти интенсивная подземная подпитка водой (за счет перепада давлений) основного импульса селя. И этот процесс может играть доминирующую роль. Нами предлагается математическая модель рождения и распространения селя, в основе которой лежат представления нелинейной гидродинамики волновых процессов с формированием солитонов. В рамках развиваемой концепции в заключительном разделе 5 данной статьи приведен краткий анализ возможных причин произошедшего катастрофического наводнения в г. Крымске (июль 2012 г.).
...
10 03 2026 14:39:15
Статья в формате PDF
315 KB...
09 03 2026 3:45:46
Статья в формате PDF
162 KB...
08 03 2026 14:40:19
Статья в формате PDF
142 KB...
07 03 2026 2:52:29
Статья в формате PDF
108 KB...
06 03 2026 5:29:10
Статья в формате PDF
320 KB...
05 03 2026 13:18:59
Статья в формате PDF
117 KB...
04 03 2026 2:23:15
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
