Оценка влияния конструктивных параметров волчка и физико-механических характеристик сырья на момент затяжки центральной зажимной гайки

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 519.68:532.7:541.8:541.182.41

Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, Санкт-Петербург

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург

Университет ИТМО, Санкт-Петербург

Оценка влияния конструктивных параметров волчка и физико-механических характеристик сырья на момент затяжки центральной зажимной гайки

Пеленко Валерий Викторович

Иваненко Владимир Павлович

Усманов Илхом Ибрагимович

Ахмедов Mирзорахим Халимович

Аннотация

зажимный гайка нож измельчение

Осуществлено математическими методами моделирование общего оптимального момента затяжки центральной зажимной гайки волчка, обеспечивающего как условие нераскрытия стыка в зоне нож-решётка, так и условие необходимой компенсации рабочего давления мясного сырья на выходе измельчителя как функции физико-механических характеристик мясного сырья и конструктивно-технологических параметров и режимов функционирования. Важность и результативность решения такой задачи обеспечивает не только снижение энергоемкости процесса измельчения пищевого или иного материала, но и улучшение качественных показателей вырабатываемой продукции, а так же износовых характеристик ножей и решеток режущей пары мясорубок.

Волчок, мясорубка, шнек, винтовая линия, угол наклона, момент затяжки, давление, скорость подачи, нераскрытие стыка, напряжение смятия.

Annotation

Mathematical methods have been applied to simulate the General optimal tightening torque of the Central clamping nut of the gyroscope, which provides both the condition of non-opening of the joint in the knife-lattice zone, and the condition of the necessary compensation of the working pressure of the meat raw material at the output of the grinder as a function of the physico-mechanical characteristics of the meat raw material and the structural and technological parameters and modes of operation. The importance and the performance of this task not only provides a reduction of power consumption of the grinding process food or other material, but also to improve the quality of manufactured products, as well as smoovah characteristics of the knives and the cutting grids of a pair of McCormack.

Wolfy, grinder, auger, helix, angle, torque, pressure, flow rate, joint non, voltage collapse.

В задаче синтеза шнековых винтовых машин, их аналитического описания и математического моделирования чрезвычайно важным и принципиальным фактором является условие нераскрытия стыка в режущей паре нож-решётка, которое обеспечивается необходимой обоснованной величиной момента затяжки зажимной гайки волчка. Проведенный анализ литературы [1-9, 10, 11] указывает на недостаточность проработки данного вопроса.

Величина необходимого давления Р₀ на наружную поверхность ножа в зоне резания мясного сырья, то есть на сторону ножа не прилежащюю к решётке, формирует силовой вектор F, действующий перпендикулярно поверхности ножа, имеющий направление параллельное продольной оси шнека и проектирующийся на неё из вектора нормальной к витку шнека силы F₀ через косинус угла наклона нормали винтовой поверхности шнека к продольной оси шнека г:

, (1)

здесь S_н - площадь поверхности ножа; г - угол наклона нормали винтовой поверхности шнека к продольной оси шнека; Р₀ - давление мясного сырья.

Давление мясного сырья определяется выражением [10]:

, (2)

где P_уд - удельное усилие резания мясного сырья; d - диаметр отверстия решётки волчка; f - коэффициент трения скольжения мясного сырья по поверхности выходного отверстия решётки; м - коэффициент Пуассона для мясного сырья; д - длина цилиндрического канала, то есть толщина решётки.

Нераскрытие стыка в паре нож-решётка определяется условием уравновешивания усилия давления мясного сырья p₀ на выходную решётку площадью S_p моментом затяжки зажимной гайки волчка M_зат с учётом угла наклона винтовой поверхности последнего витка шнека г.

Рисунок 1. Схема действия сил на последний виток шнека и на резьбу зажимной гайки волчка

Рисунок 2. Схема действия сил на резьбу зажимной гайки волчка

Из схемы нагружения резьбового соединения зажимной гайки с корпусом волчка (рис. 1 и 2) следует:

, (3)

здесь N_oc - проекция на горизонтальную ось, параллельную оси корпуса волчка, нормального усилия резьбы зажимной гайки волчка; S_p - площадь выходной решётки;

, (4)

здесь N_г - проекция нормального усилия на горизонтальную плоскость, проходящую параллельно оси волчка; г - угол наклона винтовой поверхности последнего витка шнека; j - угол наклона резьбы зажимной гайки волчка.

, (5)

здесь N_n - нормальное усилие в резьбе зажимной гайки волчка; cos30^o - косинус угла профиля резьбы резьбового соединения зажимная гайка-корпус волчка.

, (6)

здесь N_окр - окружное усилие.

Сила трения скольжения резьбы зажимной гайки по посадочной резьбе корпуса волчка F_тр определяется выражением:

, (7)

, (8)

здесь f_рб - коэффициент трения скольжения резьбы зажимной гайки по посадочной резьбе корпуса волчка.

Момент затяжки зажимной гайки M₁ уравновешивающий усилие давления мясного сырья на решётку определяется:

, (9)

здесь М_окр - составляющая момента затяжки зажимной гайки преодолевающая окружное усилие; М_тр - составляющая момента затяжки зажимной гайки, преодолевающая силу трения в резьбе;

(10)

, (11)

здесь D - диаметр резьбы зажимной гайки волчка.

Тогда запишем:

(12)

(13)

Подставив (12) и (13) в (9) окончательно получим:

(14)

Для условия нераскрытия стыка в паре нож-решётка в режиме уравновешивания моментом затяжки зажимной гайки волчка напряжений смятия мясных волокон запишем:

, (15)

где - напряжение смятия мясного сырья; S_н- площадь контакта поверхности ножа с поверхностью решётки.

 (16)

(17)

(18)

С учётом (10) и (11) получим:

(19)

(20)

С учётом (19 и (20) значение момента затяжки центральной зажимной гайки из условия не раскрытия стыка нож-решётка M₂ запишем как сумму, аналогично соотношению (9):

(21)

Исходя из принципа суперпозиции действия сил, окончательное выражение общего момента затяжки центральной прижимной гайки волчка M_зат запишем:

(22) (23)

Полученное аналитическое уравнение (23) позволяет однозначно и корректно определять момент затяжки центральной гайки в зависимости от физико-механических свойств сырья и конструктивных параметров элементов волчка.

Список литературы

1. Пелеев А.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности / А.И. Пелеев. - М. : Пищепромиздат, 1971. -518 с.

2. В.И. Ивашов. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть 2. Оборудование для переработки мяса/В.И. Ивашов. - СПб.: ГИОРД, 2007.- 464 с.

3. Математическое моделирование и расчет конструктивных параметров измельчителей с переменным шагом винтовой линии шнека / В.Пеленко, В. Похольченко, И.Усманов, А.Сомов, А.Смирнов // Вестник МГТУ. 2017. Т. 20, №3.C.556-562.URL: http://vestnik.mstu.edu.ru/v20_2_n72/06_pelenko_556_562.pdf.

5. В.В. Пеленко, В.А. Арет, Р.Г.Ольшевский и др. Разработка математической модели процесса измельчения мясного сырья в волчках // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2013-№3(17)-с.27-33.

6. Пеленко В.В., Зуев Н.А., Ольшевский Р.Г., Иваненко В.П., Крысин А.Г. Аналитическая и экспериментальная оценка влияния момента трения кинематической пары нож-решетка на производительность измельчителя. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2014. № 4. С. 169-181.

7. Пеленко В.В., Зуев Н.А., Бобров С.В., Малявко Д.П., Малюгин Г.И., Цуранов О.А. Проблемы развития теории и практики промышленного производства измельчительно-режущего оборудования. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2014. № 1. С. 21.

8. Пеленко В.В., Кузьмин В.В., Морозов Е.А., Азаев Р.А., Ольшевский Р.Г. Оптимизация параметров оборудования для переработки мясного сырья. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2008. № 5-6. С. 84-86.

9. Пеленко В.В., Зуев Н.А., Ольшевский Р.Г., Иваненко В.П., Крысин А.Г. Оценка зависимости производительности измельчителей мяса от их конструкции и физико-механических свойств сырья. Вестник Международной академии холода. 2015. № 1. С. 9-15.

10. В.В. Пеленко, Д.П. Малявко, И.И. Усманов и др. Оптимизация процесса измельчения пищевых материалов в волчках// Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2016-№2-с.32-39.

11. Лонцин М., Р. Мерсон Основные процессы пищевых производств. Перевод с английского. М.: Легкая и пищевая пр-ть. 1983. - 377 с.

Размещено на Allbest.ru