Theo [4] Cơ cấu trục vít đẩy trong quá trình ép có thể coi là cặp vòng vít có ren hình chữ nhật, trong đó thì vít đẩy là vật thể rắn, còn khối nguyên liệu vận chuyển trong nó là “đai ốc dẻo”.
Nếu như về phía trục vít đặt một lực tác dụng Q, theo quy ước nó tác dụng tiếp tuyến với vòng tròn có đường kính trung bình (dtb) của cặp vòng vít trục vít – “đai ốc dẻo”, thì công của lực đó sẽ được dùng cho công có ích để: Cấp nguyên liệu, ép nguyên liệu và cho công ma sát.
Để xác định công suất ép yêu cầu, người ta sử dụng phụ thuộc đối với những cơ cấu vít giữa lực áp suất toàn phần P và lực động Q (công thức XV-25, [4]).
𝑄 = 𝑃𝑡𝑔(𝛼 + 𝜃) 1 − 𝑡𝑔𝛼𝑡𝑎𝑔𝜃 (𝑁) (3.38) 0.76 0.68 1.45 1.88 2.58 3.45 4.61 6.81 9.93 13.31 17.48 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Mz (Ncm) Đ1 Đ2 Đ3 Đ4 Đ5 Đ6 Đ7 Đ8 Đ9 Đ10 Đ11
Trong đó:
• α: Góc nâng đường vít của cánh trục vít tại đường kính trung bình của nó (độ), α = 10⁰
• θ: Góc ma sát giữa bề mặt cánh vít và khối nguyên liệu ép (độ), θ = 10⁰
Lực áp suất toàn phần P được phân bố như tổng tải trọng do áp suất ép trên diện tích tiết diện ngang của trục vít đẩy, (công thức XV-26, [4]).
𝑃 =𝑝𝑒𝜋𝐷
2
4 (𝑁) (3.39)
Trong đó:
• pe: Áp suất ép (N/m2), pe = 50 (kg/cm2) = 50.105 (N/m2) • D: Đường kính ngoài của trục vít (mm), D = 20 (mm).
→ 𝑃 =50.10
5. 𝜋. 0,022
4 = 1570,8 (𝑁) → 𝑄 =1570,8. 𝑡𝑔(20)
1 − 𝑡𝑔10𝑡𝑔10 = 590,1 (𝑁)
Công lực động sau một vòng quay của trục vít:
W0 = W1 + W2 + W3 (N.m/vòng) (3.40)
Trong đó:
• W1: công dùng cho cung cấp nguyên liệu, (theo công thức XV-27, [15]) W1 = P1.S1 (N.m/vòng)
Trong đó:
o S1: đại lượng chuyển chỗ của nguyên liệu theo buồng vít xoắn sau một vòng quay của trục vít, S1 = 0,152
o P1: tổng tải trọng do áp suất ép trên tiết diện ngang của đai ốc dẻo. P1 được xác định theo công thức XV-28, [4]:
𝑃1 =𝜋(𝐷 2− 𝑑2) 4 𝑝𝑒 = 𝜋(0,022− 0,0132) 4 50.10 5 = 907,13 (𝑁) →W1 = 907,13.0,152 = 137,88 (N)
• W2: công của lực ma sát trên những vòng vít của trục vít. W2 = f(P1 + Q.tgα)πdtb (N.m/vòng)
Trong đó:
o P1: tổng tải trọng do áp suất ép trên tiết diện ngang của đai ốc dẻo.
o Q: lực động.
o dtb: đường kính trung bình của trục vít, dtb = (D + d)/2 = (0,02 + 0,013)/2 = 0,0165 (m).
→W2 = 0,18(907,13 + 590,1.tg(10)).π.0,0165 = 9,4 (Nm/vòng) • W3: công ma sát ở bề mặt bên trong của buồng vít xoắn
W3 = π.D.pe.f.S1.S1/2 (Nm/vòng)
→W3 = π.0,02.50.105.0,18.0,152.0,152/2 = 653,25 (Nm/vòng) →W0 = 137,88 + 9,4 + 653,25 = 800 (Nm/vòng)
Công suất yêu cầu trên trục động cơ điện (công thức XV-36, [4]):
N = W0. n 1000.60. η=
800.80
1000.60.1= 1 (kW) (3.41)
Để phù hợp với yêu cầu ban đầu là kích thước máy phải nhỏ gọn nên ta chọn động cơ điện có với thông số công suất là 1kW, số vòng quay đầu ra là 80 vòng/phút.