Машини для виробництва будівельних матеріалів

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

щодо виконання практичних робіт

з навчальної дисципліни "Машини для виробництва будівельних матеріалів"

для студентів денної форми навчання за напрямом 6.050503 - "Машинобудування" (зі спеціалізації «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини та обладнання»)

КРЕМЕНЧУК 2014

Методичні вказівки щодо виконання практичних робіт з навчальної дисципліни «Машини для виробництва будівельних матеріалів» для студентів денної форми навчання за напрямом 6.050503 - «Машинобудування» (зі спеціалізації «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини та обладнання»)

Укладачі: д.т.н., доц. Ю. С. Саленко, д.т.н., доц. О. Ф. Іткін

Рецензент д.т.н., проф. О. Г. Маслов

Кафедра «Конструювання машин та технологічного обладнання»

Затверджено методичною радою КрНУ імені Михайла Остроградського

Протокол _ від «__» __________2014 р.

Голова методичної ради проф. В. В. Костін

ЗМІСТ

ВСТУП

РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВИКОНАННЯ ТА ОФОРМЛЕННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ

ПЕРЕЛІК ПРАКТИЧНИХ РОБІТ

ПРАКТИЧНА РОБОТА 1. РОЗРАХУНОК ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ОДНОВАЛЬНОГО БЕТОНОЗМІШУВАЧА ПРИМУСОВОЇ ДІЇ

ПРАКТИЧНА РОБОТА 2. ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСТОТИ ОБЕРТАННЯ ЛОПАТЕВОГО ВАЛА БЕТОНОЗМІШУВАЧА

ПРАКТИЧНА РОБОТА 3. ВИЗНАЧЕННЯ СИЛ ОПОРУ ПЕРЕМІШУВАННЯ І ПОТУЖНОСТІ ПРИВОДУ БЕТОНОЗМІШУВАЧА

ПРАКТИЧНА РОБОТА 4. ВИЗНАЧЕННЯ РОЗРАХУНКОВОЇ ПОТУЖНОСТІ ЕЛЕКТРОДВИГУНА ПРИВОДУ БЕТОНОЗМІШУВАЧА

ПРАКТИЧНА РОБОТА 5. КІНЕМАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПРИВОДУ БЕТОНОЗМІШУВАЧА

ПРАКТИЧНА РОБОТА 6. РОЗРАХУНОК КЛИНОПАСОВОЇ ПЕРЕДАЧІ

ПРАКТИЧНА РОБОТА 7. РОЗРАХУНОК ЛОПАТЕВОГО ВАЛА

ПРАКТИЧНА РОБОТА 8. РОЗРАХУНОК ЛОПАТЕЙ

ПРАКТИЧНА РОБОТА 9. РОЗРАХУНОК ПІДШИПНИКІВ

ПРАКТИЧНА РОБОТА 10. РОЗРАХУНОК БОЛТІВ КРІПЛЕННЯ ЛОПАТЕЙ НА ВАЛ

КРИТЕРІЇ ОЦІНЮВАННЯ ЗНАНЬ СТУДЕНТІВ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

Дисципліна «Машини для виробництва будівельних матеріалів» є однією з основоположних у теоретичній та практичній підготовці спеціаліста зі спеціальності «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини та обладнання», здатного на високому рівні самостійно розв'язувати проектні й дослідницькі задачі будівельного машинобудівання.

Основні задачі курсу:

- вивчення основних видів робіт, які виконуються з використанням машин для виробництва будівельних матеріалів;

- вивчення конструкції, принципу дії, основ теорії машин для виробництва будівельних матеріалів;

- вивчення методів розрахунку основних технологічних параметрів машин для виробництва будівельних матеріалів;

- вивчення основ розрахунку і проектування машин для виробництва будівельних матеріалів;

- вивчення правил дотримання техніки безпеки під час експлуатації машин для виробництва будівельних матеріалів.

Основною метою практичних занять є набуття студентами практичних навичок, розрахунків і конструювання деталей та вузлів машин для виробництва будівельних матеріалів, приводів, використання довідкової літератури й ГОСТів.

У результаті виконання практичних занять студенти повинні вміти:

- складати кінематичну схему, розрахункову модель машин для виробництва будівельних матеріалів, проводити силовий і кінематичний розрахунок приводу;

- виконувати проектувальні й уточнені розрахунки вручну і на ЕОМ;

- користуватися довідковою літературою і ГОСТами.

бетонозмішувач потужність лопатевий вал

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВИКОНАННЯ ТА ОФОРМЛЕННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ

Практичні роботи передбачають ознайомлення з машинами для виробництва будівельних матеріалів, виконання розрахунків і конструювання деталей та вузлів машин, приводів, використання довідкової літератури.

Варіанти числових значень студент обирає з таблиць відповідно завдання до курсового проекту.

Кожну практичну роботу необхідно виконувати у послідовності, вказаній нижче, в окремому зошиті, або на аркушах форматом А4.

Виконуючи розрахунки, спочатку слід навести буквений вираз із вказівкою смислового значення вхідних до нього параметрів, а потім підставити цифрові величини і виконати розрахунок з точністю до одного знака після коми.

Графічні роботи слід виконувати олівцем з використанням креслярських інструментів, дотримуючись ДСТУ і вимого ЄСКД.

Після виконання повного практичного курсу студенти мають оформити роботи підшиванням їх у брошуру з використанням титульної сторінки.

У процесі захисту виконаних робіт студенти мають знати призначення та конструкцію бетонозмішувача примусової дії, пояснити методику розрахунку, уміти визначати основні параметри змішувача. Завдання оцінюється диференційованою оцінкою.

ПЕРЕЛІК ПРАКТИЧНИХ РОБІТ

ПРАКТИЧНА РОБОТА 1. ТЕМА. РОЗРАХУНОК ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ОДНОВАЛЬНОГО БЕТОНОЗМІШУВАЧА ПРИМУСОВОЇ ДІЇ

Мета: вивчення методів розрахунку основних геометричних параметрів одновального бетонозмішувача.

Короткі теоретичні відомості

До одних з основних параметрів одновального лопатевого змішувача примусової дії належать геометричний об'єм змішувача із завантаження, об'єм готового замісу, радіус внутрішньої порожнини корпусу змішувача, довжина корпусу змішувача, розміри завантажувального зіва змішувача, центральні кути і (рис.1.), визначальні руху суміші у вільній зоні, а також характеристики центральних і периферійних лопаток (ширина, висота і кут нахилу). Об'єм змішувача із завантаження, що дорівнює об'єму завантажувального матеріалу, задають під час проектування і вибирають зі стандартного ряду за ГОСТ 16349-85 «Смесители цикличные для строительных материалов. Технические условия».

Рис. 1 - Схема поперечного перетину вала

Геометричні розміри, обчислені за нижченаведеними формулами, дозволяють створити більш компактну конструкцію бетонозмішувача з якнайменшими енергетичними витратами на перемішування цементобетонної суміші.

Обсяг та послідовність розрахунку

1.1 Об'єм готового замісу визначають з наступного виразу

(1.1)

де - коефіцієнт виходу цементобетонної суміші.

Обчислене значення об'єму готового замісу потім уточнюють і вибирають зі стандартного ряду.

1.2 Внутрішній радіус корпусу змішувача (радіус лопатей).

Залежність для визначення радіуса внутрішньої порожнини корпусу змішувача (зовнішнього радіуса обертання периферійної лопатки) (мм), при якому забезпечується більш компактна конструкція залежно від геометричного об'єму барабана змішувача, тобто

(1.2)

де - об'єм завантажувальної камери, (л)

1.3 Робочу довжину корпусу змішувача (мм) визначають з наступного виразу:

. (1.3)

1.4 Для визначення ширини периферійних лопаток використовували наступну залежність:

(1.4)

де - число пар лопатей;

- кут нахилу периферійних лопаток =30⁰.

1.5 Визначення ширини центральних лопаток.

З метою забезпечення рівномірності навантаження на привід число пар лопатей має бути парним. Також обов'язковим є виконання умови, при якій ширина центральних лопаток має знаходитися в діапазоні

. (1.5)

1.6 Висота периферійних лопаток має знаходитися в діапазоні:

(1.6)

1.7 Кут завантажувального зіва бетонозмішувача:

 (1.7)

де - ширина завантажувального зіва бетонозмішувача.

Завдання до теми

Необхідно розрахувати:

Об'єм готового замісу бетонозмішувача;

Внутрішній радіус корпусу змішувача;

Робочу довжину корпусу змішувача;

Ширину периферійних лопаток змішувача;

Ширину центральних лопаток;

Висоту периферійних лопаток;

Кут завантажувального зіва бетонозмішувача.

Контрольні питання

Як визначити внутрішній радіус корпусу змішувача?

Що таке ?

Як визначити робочу довжину корпусу змішувача (мм)?

Чим відрізняються центральні лопатки від периферійних лопаток?

Література: [3 (с.104-109), 4 (с.315-318) ].

ПРАКТИЧНА РОБОТА 2. ТЕМА. ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСТОТИ ОБЕРТАННЯ ЛОПАТЕВОГО ВАЛА БЕТОНОЗМІШУВАЧА ПРИМУСОВОЇ ДІЇ

Мета: навчитися розраховувати кутову швидкість та частоту обертання лопатевого валу.

Короткі теоретичні відомості

Під час визначення максимально можливої кутової швидкості обертання лопатевого вала, при якій спостерігається кільцеве переміщення суміші у вільній зоні та ефективне її перемішування, потрібне виконання умови, що забезпечує неприпустимість заклинювання мінерального матеріалу між корпусом змішувача і периферійними лопатками у момент їх виходу з вільної зони перемішування.

Для визначення кутової швидкості обертання лопатевого вала розглянемо розрахункову схему (рис.2.), на якій показано дію сил інерції, тертя і складової сили ваги на частинку, що знаходиться на периферії лопатки. Для утримання периферійної частинки на лопатці необхідно виконати умову, при якій сила інерції не повинна перевищувати суму сил тертя і складової сили ваги вздовж лопатки, що діє на частинку.

Рис. 2 - Схема сил і швидкостей, що діють на частинку суміші у момент її виходу до вільної зони перемішування.

, (2.1)

де - сила інерції, діюча на частинку, що знаходиться на кінці периферійної лопатки

; (2.2)

- маса даної частинки

- зовнішній радіус обертання лопатки;

- складова сила ваги, направлена вздовж лопатки

; (2.3)

- прискорення вільного падіння;

- кут положення лопатки у момент її виходу до вільної зони;

- наведена сила тертя частинки об лопатку, що враховує зчеплення даної частинки як з лопаткою, так і з іншими частинками, що знаходяться нижче на лопатці

, (2.4)

- приведений коефіцієнт тертя суміші об лопатку.

Приведений коефіцієнт тертя, використовуваний у рівнянні (2.4), змінює своє значення в процесі перемішування суміші: при перемішуванні сухих компонентів і при перемішуванні цементобетонної суміші на завершальній стадії її приготування [1].

Висоту периферійної лопатки визначимо з умови, що складова сили ваги не має перевищувати силу інерції і силу тертя , що діє на частинку в нижній частині лопатки у момент її виходу до вільної зони, тобто

, (2.5)

де - сила інерції, діюча на частинку, що знаходиться в нижній частині периферійної лопатки

; (2.6)

- висота периферійної лопатки.

Підставляючи до умови (2.1) вирази (2.2 - 2.4), отримаємо наступну залежність

(2.7)

з якої визначимо необхідну кутову швидкість обертання лопатевого вала.

Обсяг та послідовність розрахунку

Визначимо необхідну кутову швидкість обертання лопатевого вала

рад/с ; (2.8)

де = 9,81 м²/с - прискорення вільного падіння;

- внутрішній радіус корпусу змішувача, м;

- кут нахилу лопатки у момент її виходу до вільної зони перемішування;

- кутова швидкість обертання лопатевого вала, рад/с.

З аналізу виразу (2.8) видно, що необхідне значення кутової швидкості обертання лопатевого вала істотно залежить від кута положення периферійної лопатки , тобто зі збільшенням кута знижується значення необхідної кутової швидкості , при якій забезпечується рівновага сил, діючих на периферійні частинки.

Визначимо частоту обертання лопатевого вала (об/хв)

. (2.9)

Завдання до теми

Необхідно розрахувати:

Кутову швидкість обертання лопатевого вала бетонозмішувача;

Частоту обертання лопатевого вала бетонозмішувача.

Контрольні питання

Як визначити необхідну кутову швидкість обертання лопатевого вала?

Від чого залежить значення кутової швидкості?

Як визначити частоту обертання лопатевого вала?

Як змінюється приведений коефіцієнт тертя?

ПРАКТИЧНА РОБОТА 3. ТЕМА. ВИЗНАЧЕННЯ СИЛ ОПОРУ ПЕРЕМІШУВАННЯ І ПОТУЖНОСТІ ПРИВОДУ ОДНОВАЛЬНОГО БЕТОНОЗМІШУВАЧА ПРИМУСОВОЇ ДІЇ

Мета: навчитися розраховувати сили опору, які діють на центральні та периферійні лопатки зі сторони цементобетонної суміші.

Короткі теоретичні відомості

Установлено, що в процесі роботи перед лопатками утворюється ядро ущільнення у вигляді клина. На рис. 3а наведено форму ядра ущільнення у вигляді клина, утворюваного перед периферійною лопаткою, а на рис. 3б - форма ядра ущільнення у вигляді клина перед центральною лопаткою.

Рис. 3 - Схема утворення ядер ущільнення у вигляді клинів перед периферійною (3а) і центральною (3б) лопатками



Рис.4 - Поперечний розріз бетонозмішувача

Для визначення тиску, діючого на центральні та периферійні лопатки у напрямку їх руху зі швидкістю, використовуємо перетворену формулу Ньютона:

,

де - тиск суміші на лопатку в напрямку її руху, Н/м²;

- густина перемішуваної бетонної суміші =1800 кг/м³ (густина перемішуваної важкої цементобетонної суміші);

- швидкість поступального руху лопатки, м/с;

- коефіцієнт опору руху лопатки у цементобетонної суміші у напрямку руху суміші =6…7,5 (великі значення для жорстких цементобетонних сумішей).

Визначимо потужність для перемішування суміші периферійною лопаткою, що складається з декількох величин: потужності, необхідної на подолання сил опору переміщенню лопатки по колу, сил тертя бетонної суміші об корпус змішувача від дії інерційних сил і сил ваги, сил внутрішнього тертя від дії стовпа бетонної суміші на ядро ущільнення, а також на подолання сил ваги ядра ущільнення.

За один оборот лопатевого вала кожна периферійна лопатка зазнає лобового опору на ділянці, що визначається кутом , тобто в діапазоні від =0 до .

Обсяг та послідовність розрахунку

3.1 Повна робота для подолання сил лобового опору периферійною лопаткою при її переміщенні на ділянці від =0 до буде дорівнювати

, (3.1)

де: с₁ = 6 ч 7,5 коефіцієнт опору руху лопатки цементобетонної суміші у напрямку руху суміші;

с = 1800 кг/м³ - густина перемішуваної суміші;

r₁ = r₀ - h ,м;

=

3.2 Робота, необхідна для подолання сили тертя між ядром ущільнення і корпусом змішувача від дії сили інерції:

, (3.2)

де: S₁ - площа ядра ущільнення, м²;

S₁ =

b₁ = l₁•sinб , м;

b₂ = b₁•cosб• м,

- кут нахилу периферійних лопаток, =30⁰,

де: tgQ₁ = f_тр.; - кут тертя; f_тр. = 0,95ч1,05 - коефіцієнт тертя;

Візьмемо: tgQ₁ = 1.

b₃ = b₁ - b₂ - проекція сторони АВ на площину;

f₁ = 0,6ч0,8 - коефіцієнт тертя цементобетонної суміші по сталі.

3.3 Робота, необхідна для подолання сили тертя між ядром ущільнення і корпусом змішувача від дії сили ваги ядра ущільнення і стовпа бетонної суміші, що знаходиться над ядром ущільнення:

(3.3)

3.4 Робота, необхідна для визначення сили внутрішнього тертя між ядром ущільнення і стовпом бетонної суміші:

(3.4)

де f₂ = 0,9ч1,1 - коефіцієнт внутрішнього тертя.

3.5 Робота, необхідна для подолання сили опору, викликаної дією сили ваги ядра ущільнення:

(3.5)

3.6 Повна робота для подолання сил лобового опору центральною лопаткою під час її переміщення на ділянці від ц = 0 до ц = р + ц_о:

 (3.6)

де б₂ = 30⁰ - кут нахилу робочої поверхні центральної лопатки до площини, перпендикулярної до осі вала, r₂ = 50 мм.

3.7 Повна робота, затрачувана на перемішування суміші однією лопаткою за один оборот лопатевого вала:

?W = W₁+W₂+W₃+W₄+W₅+W₆ Н•м. (3.7)

Завдання до теми

Необхідно розрахувати:

Повну роботу для подолання сил лобового опору периферійною лопаткою;

Роботу, необхідну для подолання сили тертя між ядром ущільнення і корпусом змішувача від дії сили інерції;

Роботу, необхідну для подолання сили тертя між ядром ущільнення і корпусом змішувача від дії сили ваги ядра ущільнення і стовпа бетонної суміші, що знаходиться над ядром ущільнення;

Роботу, необхідну для визначення сили внутрішнього тертя між ядром ущільнення і стовпом бетонної суміші;

Роботу, необхідну для подолання сили опору, викликаної дією сили ваги ядра ущільнення;

Повну роботу для подолання сил лобового опору центральною лопаткою;

Повну роботу, яка затрачувалась на перемішування суміші однією лопаткою за один оборот лопатевого вала.

Контрольні питання

Що утворюється в процесі роботи перед лопатками?

Що таке с₁ у виразах?

Як визначити повну роботу для подолання сил лобового опору центральною лопаткою?

Як визначити повну роботу затрачувану на перемішування суміші однією лопаткою за один оборот лопатевого вала?

ПРАКТИЧНА РОБОТА 4. ТЕМА. ВИЗНАЧЕННЯ РОЗРАХУНКОВОЇ ПОТУЖНОСТІ ЕЛЕКТРОДВИГУНА ПРИВОДУ ОДНОВАЛЬНОГО БЕТОНОЗМІШУВАЧА ПРИМУСОВОЇ ДІЇ

Мета: навчитися підбирати за стандартом електродвигун до приводу одновального бетонозмішувача примусової дії.

Короткі теоретичні відомості

Потужність для перемішування суміші периферійною лопаткою складається з декількох величин: потужності, необхідної на подолання сил опору переміщенню лопатки по колу, сил тертя бетонної суміші об корпус змішувача від дії інерційних сил і сил ваги, сил внутрішнього тертя від дії стовпа бетонної суміші на ядро ущільнення, а також на подолання сил ваги ядра ущільнення. Потужність для перемішування суміші центральною лопаткою складається з сил лобового опору під час її переміщення на ділянці від ц = 0 до ц = р + ц_о.

Обсяг та послідовність розрахунку

Визначимо необхідну потужність електродвигуна для приводу одновального бетонозмішувача примусової дії

(4.1)

де: л = 1,05ч1,1 - коефіцієнт, що враховує заклинювання і дроблення матеріалу між лопатками і корпусом змішувача, менші значення цього коефіцієнта беруть при зазорі між лопатками і корпусом змішувача до 2…2,5 мм.

z = 2 • z_n - кількість лопатей в бетонозмішувачі;

з = 0,85 - коефіцієнт корисної дії приводу.

Вибираємо електродвигун з синхронною частотою обертання 1500 об/хв і відповідною потужністю, Р_ел по відповідним стандартам.

Завдання до теми

Необхідно розрахувати:

Необхідну потужність електродвигуна для приводу одновального бетонозмішувача примусової дії;

По відповідному стандарту підібрати тип електродвигуна.

Контрольні питання

З чого складається потужність для перемішування суміші периферійною лопаткою?

Що таке л ?

Як визначити потужність електродвигуна?

ПРАКТИЧНА РОБОТА 5. ТЕМА. КІНЕМАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПРИВОДУ БЕТОНОЗМІШУВАЧА

Мета: навчитися за крутильним моментом на вихідному валу редуктора підібрати типорозмір редуктора.

Короткі теоретичні відомості

Редуктор - це зубчаста або черв'ячна передача, яка знаходиться в закритому корпусі і призначена для зменшення кутової швидкості обертання і підвищення крутильного моменту.

Закріплення лопатевого вала безпосередньо на вихідному валу редуктора за допомогою жорсткої муфти дозволяє значно спростити привід і понизити динамічні навантаження в приводі за рахунок виключення крутильних коливань у редукторі приводу, що підвищує його термін служби.

Обсяг та послідовність розрахунку

5.1 Асинхронна частота обертання електродвигуна:

n_ел. = (1 - S) • n_дв., об/хв; (5.1)

де: S ,% - коефіцієнт ковзання електродвигуна;

n_дв. = 1500 об/хв - синхронна частота обертання двигуна.

5.2 Кутова швидкість обертання вала електродвигуна:

щ_ел. = (5.2)

5.3 Загальне передатне відношення всього механізму:

U_заг. = (5.3)

де: - кутова швидкість обертання лопатевого вала;

Розбиття передатних відносин потрібно робити так, щоб передатне відношення клинопасової передачі не перевищувало 2.

Редуктор вибирають залежно від крутильного моменту на вихідному валу. Задамося загальним передатним відношенням редуктора. Наприклад

U_ред. = 25; тоді передатне відношення клинопасової передачі:

U_п.п. =

5.4 Кутова швидкість обертання вхідного вала:

щ₁ = (5.4)

5.5 Крутильний момент електродвигуна:

Т_ел. = (5.5)

5.6 Крутильний момент на вхідному валу редуктора:

Т₁ = Т_ед. • U_п.п. • з_п.п, Н·м; (5.6)

де з_п.п. = 0,95 - ККД клинопасової передачі.

5.7 Крутильний момент на виході з редуктора:

Т₂ = Т₁ • U_ред. • з_ред. Н•м; (5.7)

де з_ред. = 0,91 - ККД редуктора.

За крутильним моментом на вихідному валу редуктора вибирають типорозмір редуктора [1].

Завдання до теми

Необхідно розрахувати:

Асинхронну частоту обертання електродвигуна;

Кутову швидкість обертання вала електродвигуна;

Загальне передатне відношення всього механізму та підібрати редуктор залежно від крутильного моменту на вихідному валу;

Кутову швидкість обертання вхідного вала редуктора;

Крутильний момент електродвигуна;

Крутильний момент на вхідному валу редуктора;

Крутильний момент на виході з редуктора та уточнити типорозмір редуктора.

Контрольні питання

Для чого призначається редуктор у приводі?

Що дає закріплення лопатевого вала безпосередньо на вихідному валу редуктора за допомогою жорсткої муфти ?

Як визначити загальне передатне відношення всього механізму?

ПРАКТИЧНА РОБОТА 6. ТЕМА. РОЗРАХУНОК КЛИНОПАСОВОЇ ПЕРЕДАЧІ

Мета: навчитися розраховувати клинопасову передачу.

Короткі теоретичні відомості

Клинопасова передача в загальному вигляді складається з двох шківів, розташованих на деякій відстані один від одного і з'єднаних пасами. Кількість пасів може бути від одного до шести.

До необхідних для проектування клинопасової передачі даних відносять: розрахункову потужність електродвигуна, умови експлуатації, частоту обертання ведучого шківа, передатне відношення U_п.п.

Обсяг та послідовність розрахунку

6.1 Визначаємо частоту обертання меншого шківа:

n₁ = n_ел об/мин; (6.1)

6.2 Вибираємо переріз паса:

Для вибору паса за його перерізом слугує номограма. За номограмою вибираємо переріз паса (стр.134, 5).

6.3 Визначаємо діаметр меншого шківа:

d₁ ? (3ч4) (6.2)

отриманий результат округляють до стандартного значення.

Т₁ - крутильний момент, Н.?

6.4 Визначаємо діаметр більшого шківа:

d₂ = d₁ • U_п.п. • (1 - е) , мм; (6.3)

отриманий результат округляють до стандартного значення.

де: е = 0,015 - ковзання паса.

6.5 Визначаємо уточнене передатне відношення пасової передачі:

. (6.4)

6.6 Міжосьову відстань потрібно взяти в інтервалі:

a_min = 0,55 • (d₁ + d₂) + Т_о , мм; (6.5)

a_max = d₁ + d₂ , мм;

де Т_о , мм - висота перерізу паса (стр.131, т.7.7. 5)

6.7 Визначаємо довжину паса:

L_р = 2•а_ср. + 0,5 р(d₁ + d₂) +, мм. (6.6)

Візьмемо найближче більше значення L_p, мм [1].

6.8 Уточнена міжосьова відстань з урахуванням стандартної довжини паса L_p:

а_w = 0,25 • , (6.7)

де: w = 0,5·р·(d₁ + d₂), мм;

= (d₂ - d₁)² , мм.

Візьмемо стандартне значення а_w, мм (стр.131. 5).

6.9 Визначаємо кут охоплення меншого шківа:

(6.8)

6.10 Визначаємо число пасів у передачі:

(6.9)

де: Р₁ = Р₀ • К_L • K_a • K_p , кВт;

Р₀ , кВт - потужність, яка передається одним пасом при ідеальних умовах роботи [5];

К_L - коефіцієнт, що враховує довжину паса [5];

К_а - коефіцієнт, що враховує кут охоплення пасом меншого шківа [5];

К_р - коефіцієнт режиму роботи [5];

Необхідна кількість пасів:

z = (6.10)

де К_z - коефіцієнт, що враховує число пасів у передачі [5].

6.11 Напруга гілки паса:

 (6.11)

де: - швидкість паса;

= - коефіцієнт, що враховує центробіжну силу.

6.12 Визначаємо силу, діючу на вал:

(6.12)

Завдання до теми

Необхідно розрахувати:

Частоту обертання меншого шківа клинопасової передачі;

Вибрати переріз паса клинопасової передачі;

Діаметр меншого шківа;

Діаметр більшого шківа;

Уточнене передатне відношення пасової передачі;

Міжосьову відстань клинопасової передачі;

Довжину паса клинопасової передачі;

Уточнену міжосьову відстань з урахуванням стандартної довжини паса;

Кут охоплення меншого шківа;

Число пасів у передачі;

Напругу гілки паса;

Силу, діючу на вал.

Контрольні питання

Які необхідні данні для проектування клинопасової передачі?

Як визначаємо діаметр меншого шківа ?

Як визначити уточнене передатне відношення пасової передачі?

Як визначити число пасів у передачі і необхідну кількість пасів?

ПРАКТИЧНА РОБОТА 7. ТЕМА. РОЗРАХУНОК ЛОПАТЕВОГО ВАЛА

Мета: навчитися розраховувати лопатевий вал за зниженими дотичними напругами.

Короткі теоретичні відомості

Лопатевий вал вхідним кінцем змонтований на вихідному валу редуктора за допомогою жорсткої муфти, а вихідним кінцем - у плаваючій підшипниковій опорі, змонтованій на другому зовнішньому торці циліндрового корпусу змішувача (рис.1).

Закріплення лопатевого вала безпосередньо на вихідному валу редуктора за допомогою жорсткої муфти дозволяє значно спростити привід і понизити динамічні навантаження в приводі за рахунок виключення крутильних коливань у редукторі приводу, що підвищує його термін служби.

Виконаємо проектувальний розрахунок вала за зниженими дотичними напругами. Поперечний переріз вала вибираємо квадратний.

Рис. 5 - Поперечний переріз вала

Умова міцності:

(7.1)

де: = 10 ч 15 мПа - допустима дотична напруга;

W_р - полярний момент опору;

(7.2)

J_p = J_X +J_Y; J_X = J_Y = J_p =

(7.3)

Обсяг та послідовність розрахунку

7.1 Визначимо розмір перерізу вала:

де Т₂ - крутильний момент на виході з редуктора (п.5.7)

(7.4)

Тепер знаходимо полярний момент опору Wp, мм³.

7.2 Визначаємо розрахункову дотичну напругу і порівнюємо з тим, що допускається

(7.5)

Умови міцності повинні виконуватися.

Завдання до теми

Необхідно розрахувати:

Розмір перерізу лопатевого вала;

Дотичну напругу і порівнюємо з тим, що допускається.

Контрольні питання

Який вибираємо поперечний переріз вала і для чого?

Яка умова міцності?

Як визначити розмір перерізу вала?

Чому дорівнюється допустима дотична напруга?

Практична робота 8. Тема. Розрахунок лопатей

Мета: навчитися враховувати сили, що діють на периферійні та центральні лопатки.

Короткі теоретичні відомості

Кожна лопать на валу складається з центральних і периферійних лопаток. При цьому робоча поверхня центральних лопаток розташована під кутом б = 30 - 35⁰ до площини, перпендикулярної до осі вала. Робоча поверхня периферійних лопаток розташована під кутом в = 120 - 125⁰ до площини, перпендикулярної до осі вала.

Під час обертання лопатевого вала за годинниковою стрілкою лопаті інтенсивно перемішують суміш, одночасно переміщаючи її по двох протилежно направлених потоках: у центральній частині й по периферії. При цьому суміш переходить у зважений стан, що забезпечує інтенсивний масообмін і прискорює процес обволікання мінеральних частинок в'язким.



Рис. 6 - Сили, що діють на лопать

Обсяг та послідовність розрахунку

8.1 Розрахунок периферійних лопаток.

Потужність, затрачувана на переміщення однієї периферійної лопаті, Вт:

. (8.1)

де - кутова швидкість лопатевого валу,

знаходимо крутильний момент, діючий на вал від однієї периферійної лопаті

Т₁ = Нм (8.2)

знаходимо сили, які діють на периферійну лопатку:

(8.3)

де:

h , мм - висота периферійної лопатки;

, мм - радіус лопатей;

- кут нахилу периферійних лопаток =30⁰.

F₁₁ = F_п1 • sinб , H; F₁₂ = F_п1 • cosб , H.

8.2 Розрахунок центральних лопаток.

Потужність, затрачувана на переміщення однієї центральної лопаті:

(8.4)

знаходимо крутильний момент, діючий на вал від однієї лопаті:

Т₂ = (8.5)

визначаємо сили, діючі на центральну лопатку:

(8.6)

де:

F₂₁ = F_п2•sin б , H; F₂₂ = F_п2 • cos б , H.

Згинальний момент:

М_и1 = F₁₂ • (r₁ - k) + F₂₂ • (r₂ -k) , Н•мм;

М_и2 = F₁₁•(r₁ - k) + F₂₁ • ( r₂ - k) , Н•мм; (8.7)

де: k =

8.3 Товщина лопатки:

(8.8)

де: (8.9)

(8.10)

тоді: ;

де: д - товщина центральної лопатки;

l₂, мм - ширина центральних лопаток;

- допустима гранична напруга по сталі;

візьмемо Ст.3СП, тоді

;

- коефіцієнт запасу міцності, що допускається.

Задамося товщиною лопатки д = 10 мм, тоді підставляємо значення до формули (8.9) і порівнюємо з допустимим значенням. Умова міцності має виконуватися.

Якщо умова міцності виконується, тоді беремо товщину лопатки д такою, що дорівнює 10 мм.

Завдання до теми

Необхідно зробити:

Розрахунок периферійних лопаток;

Розрахунок центральних лопаток;

Визначити товщину лопатки.

Контрольні питання

З чого складається кожна лопать на валу?

Як розташована робоча поверхня центральних і периферійних лопаток до площини, перпендикулярної до осі вала?

По яким потокам переміщають суміш центральні та периферійні лопатки?

Що дає таке розміщення лопатей?

ПРАКТИЧНА РОБОТА 9. ТЕМА. РОЗРАХУНОК ПІДШИПНИКІВ

Мета: навчитися правильно підбирати підшипники та визначати їх термін служби.

Короткі теоретичні відомості

Плаваюча підшипникова опора змонтована на зовнішньому торці циліндрового корпусу змішувача. Діаметр вала під підшипником вибираємо з умови d = а - (10…15 мм). Діаметр вала під підшипником має бути кратне п'яти. За знайденим діаметром , за довідковою літературою, вибираємо роликопідшипник сферичний дворядний серії 36ХХ.



Рис. 7 - схематичне зображення підшипникової опори

Обсяг та послідовність розрахунку

9.1. За довідковою літературою, вибираємо роликопідшипник сферичний дворядний серії 36ХХ з умови d = а - (10…15 мм).

9.2 Визначимо термін служби підшипника:

у годинах, (9.1)

де: - показник ступеня;

щ_в, рад/с - частота обертання лопатевого вала;

С - динамічна вантажність підшипників;

Р_экв - еквівалентне навантаження, діюче на підшипник.

Р_екв. = (Х • F_r1 + Y • F_а) • К_бес , Н; (9.2)

де F_r1- радіальне навантаження, діюче на один підшипник;

; (9.3)

де F_r - радіальне навантаження, діюче на підшипники;

(9.4)

де F_a - осьове навантаження, діюче на підшипники;

(9.5)

де: К_бес. = 1,35;

Х, Y = 1- коефіцієнти впливу радіального та осьового навантаження.

Завдання до теми

Необхідно зробити:

За довідковою літературою, вибрати роликопідшипник;

Визначити термін служби підшипника.

Контрольні питання

Який необхідно підібрати підшипник та яким чином?

Як визначається термін служби підшипника?

Що таке F_r , F_a?

Як визначається еквівалентне навантаження, діюче на підшипник?

ПРАКТИЧНА РОБОТА 10. ТЕМА. РОЗРАХУНОК БОЛТІВ КРІПЛЕННЯ ЛОПАТЕЙ НА ВАЛУ

Мета: навчитися правильно розраховувати та підбирати болти кріплення лопатей на валу.

Короткі теоретичні відомості

Лопаті закріплюються на лопатевому валу за допомогою болтових з'єднань, встановлених в отвір з зазором. При такому з'єднанні деталі стягуються, а болти працюють на розтяг. З умови міцності визначимо внутрішній діаметр болтів і за відповідним ГОСТом підберемо стандартний болт.

Обсяг та послідовність розрахунку

10.1 Сила розтягування при крученні лопаток:

(10.1)

де: Т_Л - крутильний момент, діючий на вал від однієї лопаті;

(10.2)

l = 110 мм - відстань між болтами.

10.2 Сила зсуву:

(10.3)

10.3 Сила розтягування при зсуві лопаток:

(10.4)

де 0,14 - коефіцієнт тертя.

10.4 Сумарна сила розтягування:

F_P =F_P1 + F_P2 , H. (10.5)

10.5 Задамося матеріалом болта з урахуванням статичного навантаження і визначимо для нього допустиму напругу на розтягування:

(10.6)

де: = 360 мПа - межа текучості для Ст 45;

n = 3 - коефіцієнт запасу міцності для болтів з метричною різзю.

10.6 Визначимо внутрішній діаметр різі болта:

(10.7)

За ГОСТ 24705-81 підбираємо найближчий більший внутрішній діаметр d₁ і відповідну різзю з шагом р.

За ГОСТ 7798-70 підбираємо болт з метричною різзю (наприклад

М20х1,5х140).

Завдання до теми

Необхідно розрахувати:

Силу розтягування при крученні лопаток;

Силу зсуву;

Силу розтягування при зсуві лопаток;

Сумарну силу розтягування;

Задатися матеріалом болта з урахуванням статичного навантаження і визначити для нього допустиму напругу на розтягування;

Внутрішній діаметр різі болта та за ГОСТ 7798-70 підібрати болт з метричною різзю.

Контрольні питання

Як закріпляються лопаті на валу?

Як визначається внутрішній діаметр різі болта?

Як правильно підібрати болт за ГОСТ?

КРИТЕРІЇ ОЦІНЮВАННЯ ЗНАНЬ СТУДЕНТІВ

Вид занять	Модуль 2
	Змістовий модуль 3	Змістовий модуль 4	Сума
	П1	П2	П3	П4	П5	П6	П7	П8	П9	П10
Практичнізаняття	2	1	4	1	2	2	2	2	2	2	20

П1…П10 - теми практичних занять

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя / В. И. Анурьев. - В 3-х томах. - М.: Машиностроение, 1980.-577 с.

2. Гузенков П.Г. Детали машин / П.Г.Гузенков. - М.: Высш.шк., 1986.- 359с.

3. Морозов М. К. Механическое оборудование заводов сборного железо-бетона / М. К. Морозов. - К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986.-311с.

4. Назаренко І. І. Машини для виробництва будівельних матеріалів / І. І. Назаренко. - К.: КНУБА, 1999.-488 с.

5. Сергеев В. П. Строительные машины и оборудование / В. П. Серге-ев. - М.: Высш. шк., 1987.- 76 с.

6. Чернавский С. А. Детали машин. Курсовое проектирование / С. А. Чернавский и др. - М.: Машиностроение, 1987.- 415с.

Размещено на Allbest.ru