Материал: 1798
86
V 1 S t ( D2 d2 ) t . |
||
t |
2 |
8 |
За 1 оборот винта транспортируется объём Vt , а за n оборотов в минуту – объём Q, м3/мин.
Q ( D2 d2 ) t n. |
(6.1) |
8 |
Скорость транспортирования груза v (м3/мин) можно определить из следующих соображений. Производительность – это объём сыпучего тела
за 1 минуту. Если площадь полукольца 1 S помножить на путь, который
2
проходит сыпучее тело в транспортёре за 1 минуту, т.е. скорость v, то получим искомый объём, т.е. производительность за 1 минуту
1 |
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
Q |
|
S v |
|
( D |
|
d |
|
) v. |
(6.2) |
|
|
|
|
||||||
2 |
8 |
|
|
|
|
|
|||
Если сравнить формулы (6.1) и (6.2) , то нетрудно заметить, что |
|||||||||
скорость v (м/мин). |
v t n. |
|
|
|
|
(6.3) |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
По корпусу шнека постоянно перемещается объём угля, равный площади полукольца на длину винта,
V 1 S .
2
Вес этой массы угля равен
G mg V g ,
где - плотность. Для угля плотность 1500 кг/м3. Сила трения (сила сопротивления движению)
формуле
F f G f V g ,
где f – коэффициент трения. Для угля по стали f = 0,4. Мощность, затрачиваемая на транспортирование,
(6.4)
(6.5)
определяется по
(6.6)
N F v, |
(6.7) |
где F – сила сопротивления, Н; v – скорость транспортирования, м/с; N – мощность, Вт .
В формуле (6.3) скорость измеряется в м/мин, поэтому для подстановки в формулу (6.7) нужно значение скорости (м/с) разделить на
60, т.е.
v t n . |
(6.8) |
60 |
87
С учётом формулы (6.8) определим мощность (Вт)
N F t n . |
(6.9) |
60 |
1.По заданной производительности Q и геометрическим параметрам по формуле (6.1) определим частоту вращения винта
n4 |
8Q |
|
8 2 |
141,5 об/мин. |
|
D2 d2 t |
|
|
|||
(0,42 0,22 ) 0,3 |
|||||
2.Определим минутную и секундную скорости движения груза в жёлобе
|
v t n4 |
|
0,3 141,5 = 42,4 |
м/мин, |
||||||||
|
v t |
n4 |
0,3 |
141,5 |
|
0,7 м/с. |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
60 |
60 |
|
|
|
|
|
||||
3.Определим силу трения по формуле |
|
|
|
|
||||||||
|
|
1 |
|
|
|
f(D2 d2 ) g |
||||||
F |
f V g f |
|
|
|
S g |
|
|
|
||||
|
8 |
|||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|||||||
0,4 (0,42 0,22 ) 5 1500 9,81=1387 H. 8
4.Определим полезную мощность, затрачиваемую на перемещение груза (угля) по шнековому транспортёру, и выберем электродвигатель
N4 F v 1387 0,7 = 970 Вт=0,97 кВт.
Определим мощность электродвигателя
N1 N4 0,97 1,4 кВт.
0,7
По таблицам выбираем электродвигатель мощностью Nэ 1,5кВт и частотой вращения nэ 1420 об/мин.
5.Определим общее передаточное отношение привода транспортёра, учитывая, что n1 nэ :
|
|
|
u |
|
|
|
n1 |
|
|
1420 |
10. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
14 |
|
n4 141,5 |
||||||||||||
6.Принимая передаточные отношения первой и второй передач, |
|||||||||||||||||
равными 2, т.е. u12 u23 |
2, |
определим передаточное отношение |
|||||||||||||||
конической передачи |
|
|
|
|
u14 |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|||
u |
34 |
|
u |
23 |
|
2 2,5. |
|||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
u |
2 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7. Определим угловые скорости на валах: |
|||||||||||||||||
|
n1 |
|
1420 |
148,7 c-1; |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
1 |
30 |
|
|
30 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
88 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
n |
2 |
|
|
|
n1 |
|
|
|
|
1420 |
|
710 об/мин; |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
12 |
|
n2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
710 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
74,3 с-1; |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
n |
|
|
|
|
n2 |
|
710 |
355 об/мин; |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
u23 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
3 |
|
n3 |
|
|
355 |
37,2 об/мин; |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
4 |
|
|
n4 |
|
|
141,5 |
14,8 с-1. |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|||||||||||
8. Определим крутящие моменты на валах: |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
1 |
|
N1 |
|
|
1500 |
10 Н м; |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
148,7 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M2 M1 u12 зп 10 2 0,97 19,4 Н м; |
||||||||||||||||||||||||||||||
M |
3 |
M |
1 |
u u |
23 |
2 10 2 2 0,972 |
37 Н м; |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зп |
|
||||||||||||||||||
M4 M1 u14 3зп 10 10 0,973 91,3 Н м.
6.4. Кинематический и силовой расчёты машин
Кинематический и силовой расчёты машин предназначены для определения расчётных нагрузок, воспринимаемых машинами и их элементами в процессе эксплуатации, и являются основной задачей теории механизмов и машин. Результаты расчётов служат основой для дальнейших расчётов на прочность, жёсткость и долговечность деталей машин.
Расчёты деталей машин обычно проводят для установившегося движения машины при постоянной скорости приводного двигателя. Такие расчёты называются статическими. Динамику нагрузок при расчётах деталей учитывают с помощью коэффициентов. Приведённые в предыдущих параграфах расчёты кинематические и силовые есть статические. Большинство статических нагрузок определяется просто, т.к. они пропорциональны определяющим их величинам. Вес тела пропорционален его объёму, сила трения пропорциональна нормальному давлению и т.д. Несмотря на некоторую погрешность, статические методы расчёта преобладают в машиностроении.
89
Часть III. ОСНОВЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
7.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
7.1.Деформация тела под действием внешних сил
Встатике под действием внешних сил мы рассматриваем условие равновесия тела. Рычаги, стержни и другие тела принимались абсолютно жесткими. В действительности внешние силы вызывают изменение формы
иразмеров тела: при растяжении стержня длина его увеличивается, а диаметр уменьшается; при действии поперечной силы рычаг изгибается и т.д.
Изменения формы и размеров тел под действием внешних сил называются деформациями.
Степень деформации определяется величиной и направлением сил, размерами тела и механическими свойствами материала. Малые силы вызывают малые деформации, которыми пренебрегают. Большие силы вызывают опасные деформации и разрушения.
Для безопасной и долговечной работы машин нагрузки не должны превышать допустимых значений.
Сопротивление материалов – это раздел механики, изучающий методы расчета на прочность, жесткость и устойчивость машин и сооружений. Эти методы основываются не только на общеизвестных положениях механики, но и на экспериментальных материалах, полученных в результате испытаний материалов на прочность, упругость, пластичность и т.д.
7.2.Основные виды деформаций
При действии сил детали, изготовленные из металлов и пластмассы, могут временно деформироваться, а при снятии нагрузок – принимать первоначальную форму: изогнутый рычаг выпрямляется, а растянутый стержень сжимается и т.д.
Деформации, которые исчезают после прекращения действия внешних сил, называются упругими. Упругие деформации в металлах имеют малую величину.
Если кусок стальной проволоки сильно изогнуть, то он не восстановит свою первоначальную форму.
Деформации, остающиеся в телах после прекращения действия нагрузок, называются остаточными или пластическими.
В зависимости от направления действия сил различают деформации:
растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб. Растяжению подвергаются
90
тросы подъемных машин, стержни и болты; сжимаются материалы зданий, фундаменты машин; сдвиг возникает в заклепках и сварных швах; кручению подвержены валы, сверла; изгибаются балки грузоподъемных устройств, валы, рессоры и другие детали.
Прикладываемые к деталям нагрузки различают: а) по характеру приложения на сосредоточенные нагрузки, которые прикладываются в точке (груз, подвешенный к балке, зубчатое колесо давит на вал, опора – на балку и т.д.), и на распределенные нагрузки, которые действуют на сравнительно большой площади или длине (трактор – на землю, крыша – на стропила и т.д.); б) по характеру действия на статические нагрузки, величина которых не изменяется в течение всего времени работы конструкции, и на динамические нагрузки, величина которых носит переменный циклический характер, при котором нагрузка изменяется от нуля до максимума и обратно (детали насосов, компрессоров, зубья шестерен и т.д.).
7.3. Внешние и внутренние силы
Все материалы состоят из молекул. При действии на тело внешних сил силы сцепления молекул, или молекулярные силы, оказывают сопротивление. Это сопротивление определяет механические свойства материалов: упругость, прочность, твердость. Если внешние силы растягивают стержень, то увеличивается расстояние между молекулами, а силы притяжения молекул стремятся вернуть все тело в исходное положение, т.е. молекулярные силы в поперечном сечении стержня
оказывают сопротивление, а их сумма равна равнодействующей внешних сил. Если внешние силы скручивают стержень или изгибают его, то внутренние силы,
т.е. молекулярные силы, в каждом сечении стержня создают момент, который уравновешивает внешний крутящий или изгибаю-
щий момент.
Величина внутренних сил, приходящихся на единицу площади внутреннего сечения детали, называется напряжением. Рассмотрим напряжения к конкретным двум случаям.
Если внешними силами F (рис.7.1) растягивать стержень, то в сечении 1-1 возникают внутренние силы , которые препятствуют растяжению.