Потребная производительность вакуумного насоса определяется количеством доильных аппаратов. Общее их число составляет 24 штуки. Один доильный аппарат потребляет 5 м3/ч воздуха. Тогда потребная производи-тельность насоса составит 120 м3/ч.
Мощность определяем по формуле
, кВт (3.1) (6,1)
где − давление всасывания, (0,05 МН/м2);
− давление нагнетания, (0,15 МН/м2);
− производительность по всасыванию;
=0,6 изотермический коэффициент
Из данной формулы получаем = 7,5 кВт.
Принимаем электродвигатель с мощностью 7,5 кВт и частотой вращения 1440 об/мин. Двигатель АИР 132S4 ТУ-525.564-84 с диаметром вала 30 мм.
Определение радиуса ротора
Радиус ротора определяем по теоретической производительности вакуумного насоса
, м3/об (3.2) (7.3) (6.2)
где − радиус ротора, м
− эксцентриситет, м (составляет 1/8
)
− длина ротора, м
Тогда
(3.3) (6.3)
Откуда
(3.4) (7.4) (6.4)
С учетом числа оборотов вала насоса ( оборотов в минуту) получим
м.
Расчет вала
На валу закреплены муфта 1 и колесо 2 (рис. 4.4, а). Мощность, передаваемая электродвигателем N =7,5 кВт. Число оборотов электродвигателя n =1440 об/мин. Муфта передает вращающий момент
(3.5)
Длина вала между опорами l =500 мм; диаметр колеса D =200 мм. Определим диаметр вала по теории наибольших касательных напряжений.
Материал вала – сталь 45. Допускаемое напряжение принять [s] = 50 Н/мм2.
Следует отметить, что муфта передает валу только вращающий момент, т. е. скручивает вал, но не изгибает его (собственный вес муфты и вала не учитывается, влияние их веса обычно невелико).
Таким образом, участок вала от муфты до колеса скручивается постоянным моментом М К=49,74 Н×м. Сила Ft приложенная к ободу колеса, должна быть приведена к точке, лежащей на оси вала.
|
1. На рис. 4.4, б показана расчётная схема вала. При переносе силы Ft добавляется пара сил c моментом (сила этой пары отмечена на схеме двумя чертежами).
Плоскость действия пары сил перпендикулярна оси вала, и вал вращается с постоянной угловой скоростью, следовательно, =
.
Отсюда
(3.6)
2.Расчетная схема вала при кручении изображена на рис. 4.4, в.
Пользуясь методом сечений, можно легко определить, что крутящий момент M к= =49,74 Н×м возникает только на участке вала от муфты до колеса. Эпюра крутящих моментов изображена на рис. 4.4,
.
3. Расчетную схему вала изображаем как балку на двух опорах с нагрузкой посередине (рис. 4.4, ), причем сила Ft будет направлена перпендикулярно оси.
Строим эпюру изгибающих моментов. Так как нагрузка приложена симметрично опор, реакция опор равна Ft /2=0,497/2=0,2487 кН и направлена вертикально вверх.
К балке приложены только сосредоточенные силы, следовательно, эпюра изгибающих моментов очерчена наклонными прямыми линиями. Для построения эпюры достаточно вычислить изгибающие моменты в трех сечениях (A, B, C):
M И А =0;
M И C =0;
(3.7)
Нужно обратить внимание, что при определении изгибающего момента в сечении В отбрасывается правая или левая часть балки вместе с силой Ft, действие которой учитывается возникающей опорной реакцией Ft /2. На рис. 4.4, е показана эпюра изгибающих моментов.
4. Вычисляем по теории набольших касательных напряжений максимальный эквивалентный момент М экв. Максимальный изгибающий М И max и крутящий М к: моменты возникают в сечении В, для которого вычисляем эквивалентный момент:
|
(3.8)
5. Определяем теперь диаметр вала
(3.9)
Окончательно принимаем d =32 мм.
Рис.4.4 Схема нагрузок и эпюры моментов вала