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.
С помощью геоинформационной системы были получены точные измеренные значения каждого годичного слоя на всем керне древесины сосны. Данные обработаны в математической среде и получена статистическая формула, которая состоит из 16 составляющих, что позволило дать ориентировочный долгосрочный прогноз.
...
23 03 2026 20:27:13
Статья в формате PDF
96 KB...
22 03 2026 18:31:24
Статья в формате PDF
97 KB...
20 03 2026 11:46:26
Статья в формате PDF
120 KB...
19 03 2026 23:16:37
Статья в формате PDF
298 KB...
18 03 2026 21:40:13
Статья в формате PDF
477 KB...
17 03 2026 6:29:41
Статья в формате PDF
108 KB...
16 03 2026 17:30:17
Статья в формате PDF
111 KB...
15 03 2026 17:44:39
Статья в формате PDF
108 KB...
13 03 2026 14:44:16
Химия, биология, география и астрономия являются естественными науками, а обучение химии, биологии, географии и астрономии, безусловно, является искусством. И от того, насколько педагоги владеют этим искусством, зависит то, насколько наше общество вооружено знаниями. Обучение естественным наукам - это не просто передача определенного объема знаний, но и развитие жажды серьезного труда, без которой жизнь не может быть ни достойной, ни счастливой. А для того, чтобы эта жажда появилась, необходимо, чтобы сам напиток знаний был не только полезным и поучительным, но и обязательно «вкусным», содержал какие-то «наркотические компоненты», вызывающие устойчивое привыкание к получению все новых знаний. Талантливым детям необходимы талантливые учебники и талантливые образовательные системы. Нельзя сокращать количество часов преподавания естественнонаучных дисциплин, которые способствуют лучшему усвоению гуманитарных предметов, воспитывают логику, необходимую для обучения точным дисциплинам, способствуют воспитанию гуманизма. Приводится перечень проблем, которые необходимо решать при построении образовательной системы становления естественнонаучного мировоззрения у одаренных детей.
...
11 03 2026 16:43:48
Статья в формате PDF
254 KB...
10 03 2026 23:44:50
Статья в формате PDF
104 KB...
09 03 2026 1:56:25
Статья в формате PDF
176 KB...
08 03 2026 19:55:16
Астpaxaнская область является зоной эндемичной по мочекаменной болезни. За последние годы, по данным литературы, экологическое состояние области ухудшилось, назрела проблема загрязнения волжского водного бассейна. Анализ заболеваемости и распространенности мочекаменной болезни указывает на существенный рост данных показателей в период с 1991 по 2004 годы среди взрослого населения и подростков, особенно в Черноярском, Приволжском и Лиманском районах Астpaxaнской области. Выявленный рост заболеваемости мочекаменной болезни требует решения медико-социальных проблем и проблем, связанных с экологическим нeблагополучием области.
...
07 03 2026 1:42:55
Статья в формате PDF
119 KB...
06 03 2026 0:52:52
Перспективами развития лесной отрасли России и состоянием лесных экосистем обеспокоены многие ведущие специалисты [1]. Анализ развития ситуации с лесами и лесным хозяйством в развитых государствах показывает, что без стратегического планирования (предвидения и контроля ситуации в отрасли на десятилетия вперед) невозможно достичь устойчивого развития. Поэтому прогноз развития лесной отрасли на основе анализа состояния лесов в Южном федеральном округе, в особенности в его горной части (в пределах Краснодарского края), где развиты уникальные и особо ценные леса юга России, сосредоточены важнейшие курорты России в непосредственно в пограничной зоне ее, приобретает особую геополитическую значимость и актуальность.
...
05 03 2026 5:26:27
Статья в формате PDF
236 KB...
04 03 2026 7:18:34
Статья в формате PDF
121 KB...
02 03 2026 4:42:55
Статья в формате PDF
131 KB...
01 03 2026 12:42:55
Статья в формате PDF
304 KB...
28 02 2026 8:52:38
Статья в формате PDF
109 KB...
27 02 2026 7:46:44
Статья в формате PDF
312 KB...
26 02 2026 19:27:32
Статья в формате PDF
323 KB...
25 02 2026 14:13:50
Статья в формате PDF
104 KB...
24 02 2026 13:40:30
Статья в формате PDF
101 KB...
23 02 2026 4:25:40
Статья в формате PDF
220 KB...
22 02 2026 12:34:16
Статья в формате PDF
125 KB...
21 02 2026 5:37:59
Статья в формате PDF
104 KB...
19 02 2026 8:17:26
Статья в формате PDF
109 KB...
18 02 2026 0:28:31
Статья в формате PDF
142 KB...
17 02 2026 19:32:22
Статья в формате PDF
111 KB...
16 02 2026 14:26:45
Статья в формате PDF
257 KB...
15 02 2026 17:16:16
Методом рентген-компьютерной томографии изучены надпочечники 227 мужчин и 184 женщин - работников Астpaxaнского Газопереpaбатывающего завода (АГПЗ). Результаты томографии были разделены по 5 стажевым группам: I (1 - 3 года), II (4 - 7 лет), III (8 - 10 лет), IV (11 - 15 лет), V (более 15 лет). Установлено, что как форма, так и линейные размеры надпочечников человека проявляют изменчивость и пoлoвoй диморфизм в условиях воздействия серосодержащих поллютантов. Выявлено преимущественное уменьшение субъектов с L-формами надпочечников по мере увеличения рабочего стажа. Также с увеличением рабочего стажа имеется снижение линейных размеров, что говорит о низкой организации изучаемого органа по мере негативного воздействия серосодержащих поллютантов.
...
14 02 2026 5:52:56
Статья в формате PDF
129 KB...
13 02 2026 10:12:48
Статья в формате PDF
111 KB...
12 02 2026 0:49:40
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 ::
