4.4. Силові залежності у шнековому пристрої

В нагнітаючому та пресуючому шнековому пристрої тиск продукту в міжвитковому просторі поступово наростає до виходу. Як згадувалось вище, в розрахунках приймають лінійний закон зростання навантаження.

Розглянемо елементарну поверхню на площині витка. Для спрощення кут гвинтової лінії приймемо постійним, рівним a_ср, а товщину витка незмінною в межах від d до D (рис. 4.4).

 

Рис. 4.4. Розрахункова схема для визначення навантаження на шнек.

 

Нормальний тиск від продукту p_ср, що діє на витки, створює осьове навантаження на шнек S₀ та момент опору T.

Розрахунок навантажень ведемо по середньому тиску, що дорівнює p_max/2, якщо прийняти лінійний характер зростання тиску від нульового значення до p_max.

При вищенаведених припущеннях осьове навантаження дорівнює:

                   (4.10)

де z – кількість витків.

Момент опору, що створюється складовою p_t та силою тертя на поверхні витків визначається з такого рівняння:

,     (4.11)

де  – радіус тертя кільцевої поверхні витка; f – коефіцієнт тертя.

Після підстановки в рівняння для визначення T значення r_t та відповідних перетворень отримаємо остаточно:

    (4.12)

Максимальний тиск, що створюють шнеки кухонних м’ясорубок складає 50...60 кПа.

В соковижималках характер зміни тиску вздовж шнека описують рівнянням:

                                       (4.13)

де p₀ – мінімальний тиск для пресування при віджимі (для буряка – 28 кПа, для моркви – 24 кПа); L – робоча довжина шнека; k_ф = 2¸3 – коефіцієнт, що враховує явище фільтрації; b – постійна, що залежить від конструкції шнека (рис. 4.5):

,                                   (4.14)

де D₁ – діаметр першого витка (в зоні завантаження); j – коефіцієнт заповнення гвинтової канавки.

Рис. 4.5. Конструкція шнека соковижималки.