РАЗРАБОТКА ОСЕВОГО ШЕСТЕРЕННОГО ВЫТЕСНИТЕЛЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТИЧЕСКИХ СРЕД ДАВЛЕНИЕМ В СКВОЗНЫХ КАНАЛАХ > Полезные советы
Тысяча полезных мелочей    

РАЗРАБОТКА ОСЕВОГО ШЕСТЕРЕННОГО ВЫТЕСНИТЕЛЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТИЧЕСКИХ СРЕД ДАВЛЕНИЕМ В СКВОЗНЫХ КАНАЛАХ

РАЗРАБОТКА ОСЕВОГО ШЕСТЕРЕННОГО ВЫТЕСНИТЕЛЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТИЧЕСКИХ СРЕД ДАВЛЕНИЕМ В СКВОЗНЫХ КАНАЛАХ

Корячкин В.П. Статья в формате PDF 205 KB В шестеренном вытеснителе потери мощности от вязкого и механического трения сосредоточены, в основном в торцевых и радиальных зазорах, во впадинах зубьев, в месте взаимного зацепления шестерен, в подшипниках и уплотнениях вала.

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

  1. Мачихин Ю.А., Берман Г.К., Клаповский Ю.В. Формование пищевых масс. - М.: «Колос», 1992. - 272 с.
  2. Корячкин В.П. Новое в технике и технологии производства мучных кондитерских изделий. М. ЦНИИТЭИ хлебпродинформ, 1997. - 38 с.
  3. Корячкин В.П. Установка для обработки пищевых сред давлением //Индустрия образования: Сборник статей. Выпуск 3. - М: МГИУ, 2002. - С. 105 - 110.


О СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ ВЕТЕРАНОВ, ИНВАЛИДОВ И ПОЖИЛЫХ ГРАЖДАН В КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ

О СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ ВЕТЕРАНОВ, ИНВАЛИДОВ И ПОЖИЛЫХ ГРАЖДАН В КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ В статье авторами рассмотрены региональные особенности социальной защиты ветеранов, инвалидов и пожилых граждан, в частности, меры социальной поддержки и социальное обслуживание. ...

06 08 2022 15:37:40

КРИТЕРИИ ОТВЕТСТВЕННОГО ОТЦОВСТВА

КРИТЕРИИ ОТВЕТСТВЕННОГО ОТЦОВСТВА Статья в формате PDF 116 KB...

03 08 2022 12:13:51

ОСОБЕННОСТИ ЗАРАСТАНИЯ ОТВАЛОВ НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ СУКЦЕССИИ В КУЗБАССЕ

ОСОБЕННОСТИ ЗАРАСТАНИЯ ОТВАЛОВ НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ СУКЦЕССИИ В КУЗБАССЕ По материалам геоботанических исследований растительного покрова на отвалах горных пород Кузнецкого угольного бассейна проведен таксономический анализ флористических списков трех стадий восстановительной сукцессии. Определены зональные особенности сукцессионных процессов. Установлены наиболее активные виды с высокими показателями встречаемости. ...

02 08 2022 4:18:36

ВАСИЛЬЕВА ГАЛИНА ИВАНОВНА

ВАСИЛЬЕВА ГАЛИНА ИВАНОВНА Статья в формате PDF 89 KB...

27 07 2022 2:36:40

СОСТОЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ У БОЛЬНЫХ ОСТРЫМ ХОЛЕЦИСТИТОМ И ИХ КОРРЕКЦИЯ

СОСТОЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ У БОЛЬНЫХ ОСТРЫМ ХОЛЕЦИСТИТОМ И ИХ КОРРЕКЦИЯ Под наблюдением автора было 262 больных острым холециститом. Обсуждаются вопросы адаптации больных к условиям операционного и послеоперационного периодов, которая зависит от окислительно-восстановительных процессов, обусловленных функционированием ферментативных систем, гипоксии тканей, снижения приспособительных реакций, особенно выраженных у лиц старше 50 лет. В контрольной группе (178) больных уже при поступлении в клинику намечалась тенденция к снижению РО2 в подкожно-жировой основе, а в момент операции оно было выраженным и устойчивым, которое держалось в течение 6 дней. Так же на всем протяжении послеоперационного периода у больных наблюдалось уменьшение кислородной емкости крови, концентрации SH-групп в плазме крови, только к моменту выписки эти показатели приближались к норме. Концентрация молочной и пировиноградной кислот крови тоже было повышенным. В исследуемой группе (84) больных, которые получали в комплексном лечении во время операции и послеоперационном периоде ганглиоблокаторы и гепарин, напряжение кислорода во время операции повышалось на 68%, повышение сохранялось 2-3 дня, а к концу 5 дня рО2 было в пределах нормы. Намечалась тенденция увеличения кислородной емкости крови и SH-групп в плазме. Не смотря на то, что при поступлении лактат и пируват были выше контроля, уже в первый день после операции эти показатели были ниже контрольных. Автор делает вывод о том, что применение в комплексном лечении ганглиоблокаторов и гепарина, позволяло улучшать кислородный баланс крови и ткани и, улучшать окислительновосстановительные процессы, адаптацию организма больного к стрессовым условиям, что способствовало снижению процента послеоперационных осложнений и летальности. ...

26 07 2022 21:35:27

ПОДВОДНЫЕ ГОРОДА

ПОДВОДНЫЕ ГОРОДА Статья в формате PDF 763 KB...

09 07 2022 9:14:49

МТС-ГЛОБАЛЬНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ ОПЕРАТОР

МТС-ГЛОБАЛЬНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ ОПЕРАТОР Статья в формате PDF 256 KB...

05 07 2022 18:44:37

Локация на основе теории всплесов

Локация на основе теории всплесов Статья в формате PDF 122 KB...

04 07 2022 23:56:15

ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ПОТА

ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ПОТА Статья в формате PDF 115 KB...

02 07 2022 22:12:40

РАЗВИТИЕ ЛИЧНОСТИ СТАРШЕГО ШКОЛЬНИКА

РАЗВИТИЕ ЛИЧНОСТИ СТАРШЕГО ШКОЛЬНИКА Статья в формате PDF 105 KB...

25 06 2022 11:46:59

ЕВРАЗИЙСКИЙ ДИСКУРС ФИЛОСОФИИ (учебное пособие)

ЕВРАЗИЙСКИЙ ДИСКУРС ФИЛОСОФИИ (учебное пособие) Статья в формате PDF 137 KB...

24 06 2022 20:14:28

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 ::