Автоматизированное проектирование и расчет шнековых машин - часть 7

 

  Главная      Учебники - Производство     

 

поиск по сайту           правообладателям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  5  6  7  8   ..

 

 

Автоматизированное проектирование и расчет шнековых машин - часть 7

 

 





=

2

5238

,

0

4

lg

3

2

2

с.д

D

A

AD

V

,  

     (2.51) 

 

где A – расстояние между центрами шнеков. 

 

i

i

S

i

z

V

V

д

с.н

=

,

 

  

(2.52) 

 

где z

i

 – число витков нарезки шнековой насадки (группы насадок) отдельно взятого шага; 

i

S

V

д

 – полный 

действующий объем одного витка с учетом всех зазоров для отдельно взятого шага нарезки: 

i

S

i

i

S

V

V

V

з

з

д

2

+

=

               (2.53) 

 

где 

i

V

з

 – объем зазора на длине отдельно взятого шага между шнеком и корпусом; 

i

S

V

з

 – объем полости 

одного витка нарезки отдельно взятого шага с учетом зазоров между шнеками в зацеплении: 

 

i

i

S

D

V

2

з

01

,

0

π

=

,

 

 

              (2.54) 

 

где S

i

 – отдельно взятый шаг нарезки шнековой насадки (группы насадок). 

D

a

V

a

V

i

S

i

i

S

01

,

0

з

=

,

 

  

(2.55) 

 

где 

i

S

V

 – объем полости одного витка нарезки отдельно взятого шага; a

i

 – ширина гребня нарезки отдельно 

взятого шага: 

 

π

=

h

h

D

S

V

i

i

S

)

(

2

,

 

  

     

(2.56) 

 

где h – глубина нарезки шнековой насадки. 

Последняя формула дана для шнека с постоянной глубиной нарезки всех рабочих шнековых насадок. 

Если же глубина нарезки насадок различна, то это учитывается в формуле для расчета 

i

S

V

Если  для  отдельных  насадок  ширину  гребня  нарезки  сложно  замерить  с  помощью  измерительного 

инструмента, то расчет ее можно произвести по следующей формуле: 

 

2

2

max

i

i

i

x

S

a

=

  

   (2.57) 

 

где 

i

x

max

 – максимальная координата профиля витка нарезки отдельно взятого шага, которая рассчитыва-

ется по уравнению 

 

D

h

D

S

x

i

i

)

(

arccos

180

max

=

.    

         (2.58) 

 
Приведенная формула также дана для конструкции шнека, имеющего постоянную (одинаковую) глу-

бину нарезки всех рабочих шнековых насадок. 

2.4.2. Определение среднего времени нахождения смеси  

в полости смешения 

 
Расчет  среднего  времени  нахождения  смеси  в  полости  смешения 

ведется по формуле: 

 

n

J

ν

=

τ

)

1

(

ln

~

,  c,       (2.59) 

 

где J – индекс качества смеси, который задается и находится в зависи-

 

 

Рис. 2.4. Зависимость  

коэффициента неоднородности V

c

  

от среднего числа оборотов 

n~

 

мости от свойств получаемой композиции в интервале (0,65…0,95); 

n

d

dV

~

с

=

ν

 – коэффициент изменения ка-

чества смеси за один оборот шнеков (характеристика смешивающей способности шнека); n – частота вра-
щения шнеков, c

–1

с

V

 – коэффициент неоднородности смешиваемой композиции (рис. 2.4 для смеситель-

ных дисков – эксцентриковых насадок и 80 %-ной смеси натурального каучука "смокед-шитс" в раствори-
теле "нефрас"); 

n

n

τ

= ~

~

 – среднее число оборотов, которое претерпела смешиваемая композиция за время 

τ~

 

2.4.3. Расчет суммарного среднего коэффициента заполнения 

полости смешения 

 
При использовании в сборной конструкции шнеков круглых (эксцентриковых), трехгранных или сме-

сительных дисков (кулачков) расчет ведется раздельно по нарезной и дисковой зонам (частям) шнека, а 
суммарный средний коэффициент заполнения полости смешения определяется по следующей формуле: 

 
 

l

l

K

l

l

K

K

н

н

д

д

+

=

  

           (2.60) 

 
 

где K

д

 – средний коэффициент заполнения дисков на всей длине дисковой зоны, который находится в ин-

тервале (0,8…0,95) в зависимости от плотности смеси; l

д

 – длина участка сборного шнека, занятая диска-

ми;  
K

н

 – средний коэффициент заполнения нарезной части сборного шнека; l

н

 – длина нарезной части сборно-

го шнека. 

Если шаг прямой насадки S

пр

 не равен шагу обратной насадки S

, то K – рассчитывается по 

формуле 

пр

об

об

пр

об

пр

об

пр

1

об

пр

пр

об

S

S

z

z

S

S

z

z

k

S

S

S

S

L

K





+

+

=

,   

    (2.61) 

 

где L – коэффициент проскальзывания материала относительно шнеков; z

пр

z

об

 – число витков 

в  прямых  и  обратных  насадках,  соответственно;  k

1

 – коэффициент  заполнения  смесителя,  не 

имеющего отбойных витков. 

Для шнеков с одинаковым шагом S

 = S

пр

 

 





+

=

2

2

1

об

об

k

z

z

z

z

L

K

.   

           (2.62) 

 

 
Потребляемая мощность, по аналогии с одношнековыми машинами, рассчитывается как сумма 

мощностей, затрачиваемых на отдельных участках шнеков [49] 

=

n

i

i

N

1

=

=

n

i

i

N

z

N

1

,  кВт,    

 

    (2.63) 

где = 1, 2, sn;   

• 

между корпусом и шнеками 

 
 

2.5. Расчет потреб-
ляемой мощности 

ϕ

τ

π

α

+

=

cos

360

1

10

2

1

2

2

3

1

n

D

e

N

,    кВт,               (2.64) 

 

где 



=

=

α

2

2

0

arctg

90

2

arccos

2

A

D

A

D

A

 – центральный угол, соответствующий зоне перекры-

тия шнеков, град; A – межосевое расстояние шнеков, м; D – наружный диаметр шнеков, м; e – ши-
рина  вершины  витка  шнеков,  м;  n – частота  вращения  шнеков,  с

–1

τ

1

 = 

 

(

1

 

grad

ϑ

) = 

η

1

1

 

grad

ϑ

 – напряжение сдвига, Па; 

η

1

 – вязкость, определяется по реологической зависи-

мости 

η

1

(

γ

&

) = m

01

1

1

γ

r

n

&

, Па 

⋅ с (см. прил. 1); 

γ

&

 – скорость сдвига, с

–1

m

01

 – мера консистенции; n

r1

 – 

индекс течения; 

1

1

 

grad

δ

π

=

ϑ

Dn

, с

–1

δ

1

 = 0,01D – зазор между гребнем шнека и внутренней поверхно-

стью цилиндра, м; 

λ – угол подъема винтовой линии нарезки шнеков, град (ϕ = 5° – при одноза-

ходной нарезке шнеков); 

• 

в зазорах между боковыми поверхностями шнеков 

 

ϕ

τ

α

α

π

=

cos

)]

2

/

(

cos

1

[

)

2

/

(

sin

10

3

,

3

2

3

5

2

n

D

N

, кВт, 

       (2.65) 

 

где 

τ

2

 = (

2

 

grad

ϑ

) = 

η

2

2

 

grad

ϑ

, Па; 

2сс

2

2

 

grad

δ

π

=

ϑ

Dn

, с

–1

δ

2ср

 =  

= (

δ

t – 2e) / 2, м; t – шаг нарезки витков, м; 

• 

в зазоре между вершиной и впадиной витков 

 

(

)

ϕ

τ

α

π

=

cos

10

4

,

5

3

вн

ср

2

7

3

d

D

neD

N

,  кВт,  

(2.66) 

 

где 

τ

3

 = (

3

 

grad

ϑ

) = 

η

3

3

 

grad

ϑ

, Па; 

3сс

3

2

 

grad

δ

π

=

ϑ

Dn

, с

–1

δ

3ср

 =  

= (

δ

δ

2

) / 2, м; 

)

2

/

(

cos

2

вн

2

α

=

δ

d

D

, м; D

ср

d

вн

 – средний и внутренний диаметры нарезки шнеков, соот-

ветственно, м; 

• 

между кулачками одной пары и корпусом 

 

к

4

к

cp

2

7

4

10

75

,

2

n

Ane

D

N

ατ

π

=

,  кВт,         (2.67) 

 

где 

τ

4

 = (

4

 

grad

ϑ

) = 

η

4

4

 

grad

ϑ

, Па; 

4

4

2

 

grad

δ

π

=

ϑ

Dn

, с

–1

δ

4

 = 0,01D, м; e

к

 – ширина вершины ку-

лачка, м; n

к

 – число пар кулачков; 

• 

на выдавливание материала в зонах обратных витков и формующей головки 

(

)

α

π

=

nt

D

d

D

P

N

cp

2

вн

2

7

5

10

75

,

2

, кВт, 

          (2.68) 

 

где P – перепад давления по длине рабочих органов, Па. 

Ряд 

двухшнековых 

машин 

типа 

СН 

с 

диаметрами 

шнеков 

=  

= (0,032…0,4) м имеет следующие основные параметры: A = 0,866DD

ср

 = Ad

вн

 = 0,732D

α = 60°; 

e

к

 = 0,07Dt = 0,2D

δ

1

 = 0,01D

Для расчета технологической мощности и производительности двухшнекового смесителя типа 

СН разработана программа 3, ее порядок работы поясняет табл. 2.1, схема алгоритма (рис. 2.5) и 
текст программы (прил. 2). 

Таблица 2.1 

 

Наименование вели-

Обозна-

чин 

бо

зн

а-

че

н

ие 

чение в про-

грамме (иден-

тификаторы) 

1. Диаметр шнека, м 

DG 

2. Диаметр сердеч-

ника шнека, м 

в 

dGv 

3. Длина нарезной 

части шнека, м 

н 

Lv 

4. Межцентровое 

расстояние между  
    шнеками, м 

AA 

5. Плотность высо-

ковязкой  
    композиции, кг/м

ρ 

RO 

6. Мера консистен-

ции высоковязкой  
    композиции, 

r

n

с

Па

 

01

m

02

m

03

m

04

ETA1, 

ETA2, ETA3, 

ETA4, 

7. Индекс течения 

высоковязкой  
    композиции 

r

1

, 

n

r

2

, 

r

3

, 

n

r

4

 

pm1, pm2, 

pm3, pm4, 

8. Число витков, шт. 

ZV 

9. Угол захвата, …

°

 

ALF 

10. Число пар кулач-

ков, шт. 

к 

nk1 

11. Угол наклона 

винтовой линии  
      шнека, …

°

 

FI 

12. Средний диаметр 

шнека, м 

ср 

DGs 

13. Длина занятая 

смесительными  
      дисками, м 

д 

LD 

14. Шаг винтовой 

нарезки шнека, м 

T1 

15. Глубина винто-

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  5  6  7  8   ..