Расчет моечной машины для картофеля

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Февраля 2012 в 08:07, курсовая работа

Краткое описание

Мойка определяет качество конечного продукта, причем ее режимы зависят от видов загрязнений. Если пищевое сырье обычно загрязнено частицами почвы, песка, остатками ботвы, то на поверхности тары содержатся сложные загрязнения, состоящие из жидкой и твердой фаз (жиры, частицы консервируемого продукта). Состав загрязнений обусловливает разнообразие их механических свойств, различие в величине сил сцепления с поверхностью сырья или тары.

Содержание работы

Введение 3
1 Технологическая часть 7
1.1 Свойства картофеля 7
1.2 Технологическая схема производства чипсов 8
1.3 Продуктовый расчет 9
1.4 Выбор и обоснование технологического оборудования 9
2 Расчетная часть 15
2.1 Обзор существующей конструкции 15
2.2 Описание конструкций, принципа работы 20
2.3 Выбор и обоснование конструкционных материалов 23
2.4 Технологический расчет 25
2.5 Кинематический расчет 27
2.6 Силовой расчет 33
3 Техника безопасности при работе на данной машине 40
Вывод 43
Список используемой литературы 44

Содержимое работы - 1 файл

Курсовая работа. Барабанная моечная машина с рамками.doc

— 480.00 Кб (Скачать файл)

       2.4 Технологический расчет

       Наименьшее  число оборотов, при котором сырье, находящееся в барабане, не отрываясь  от его стенок, начинает вращаться  вместе с ним, называется критическим  числом оборотов барабана моечной машины nкр, об/мин.

       Критическое число оборотов барабана nкр, об/мин

       

     (2.1)

где Dб – диаметр барабана, 3 м.

        об/мин

       Рабочее число оборотов барабана nр, об/мин

       np = φб * nкр     (2.2)

где φб – опытный коэффициент, 0,20.

       np = 0,20 * 24,42 = 4,88 об/мин

       Cкорость поступательного движения сырья вдоль барабана vn, м/с

       vn = k * Dб * tg β * np / 60     (2.3)

где β  – угол наклона барабана, 20;

   k – коэффициент, учитывающий унос сырья водой и подъем сырья на высоту, меньшую диаметра барабана, 2.

       vn = 2 * 3 * tg 2 * 24,42 / 60 = 0,0852 м/с

       По уравнению непрерывности потока можно определить площадь поверхности барабана f, м2

       f = Q / ( vn * φб * ρc )     (2.4)

где Q –  производительность, 1,5 т/ч или 0,41 кг/с;

   ρc – насыпная масса сырья, 640 кг/м3.

       f = 0,41 / (0,0852 * 0,20 * 640 ) = 0,0375 м2

       Длина моечного барабана Lб, м

       Lб = / ( П * Dб )     (2.5)

       Lб = 0,0375 / (3,14 * 3) = 3,9808 м

       Мощность  двигателя барабанных моечных машин  непрерывного действия N, кВт

       

     (2.6)

где g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2.

        кВт

       2.5 Кинематический расчет

       В пищевой промышленности для проведения процессов мойки картофеля применяются машины, рабочим органом которых является медленновращающаяся оболочка барабана, располагаемая горизонтально, либо слегка наклонно. Картофель, обрабатываемый продукт, засыпается в барабан и при вращении последнего перемещается в осевом направлении, одновременно подвергаясь обработке водой.

       Размеры барабана определяются необходимым  объемом рабочего пространства. Внутренняя поверхность барабана бывает либо гладкой, либо с насадками, лопастями, винтовыми вставками. Снаружи на барабан устанавливаются бандажи (кольца прямоугольного, квадратного или коробчатого сечения) и венцовое зубчатое колесо. Каждый бандаж опирается на два ролика или две пары роликов, обеспечивающих свободное вращение барабана. Нагрузка от барабана с заполненным материалом передается бандажами на ролики (опоры) и далее на основание машины. Вращение барабана осуществляется через венцовое зубчатое колесо от привода. По обоим концам барабана устанавливаются камеры для загрузки и выгрузки материала, а также для отвода вторичного сырья.

       Время пребывания материала в гладком  пустом барабане зависит от длины барабана L, его диаметра D, угла наклона к горизонту β, угловой скорости вращения ω, параметров и расположения вставок, угла естественного откоса материала.

       Окружная  скорость не должна быть больше 1 м/с.

       Окружная скорость барабана vб, м/с

       vб = 0,5 Dω     (2.7)

где ω – угловая скорость вращения барабана, 0,21;

   Dб – диаметр барабана, 3 м.

       vб = 0,5 * 3 * 0,21 = 0,315 м/с < 1 м/с

       Скорость перемещения продуктов в барабане в осевом направлении v0, м/c

       v0 = vб * tg β     (2.8)

где β  – угол наклона барабана, 20.

       v0 = 0,315 tg 20 = 0,011 м/с

       Время пребывания продукта в барабане Т, мин

       τ = Lб / v0     (2.9)

где Lб - длина моечного барабана, 3,9808 м.

       τ = 3,9808 / 0,011 = 361,8909 с = 6,03 мин

       Коэффициент заполнения k3 (отношение площади сечения барабана, заполненной материалом, ко всему поперечному сечению барабана)

       k3 = f / F     (2.10)

где f - площадь сечения барабана, заполненная продуктом;

   F - площадь сечения барабана.

       Примем  k3 = 0,1.

       Производительность  машины с гладким барабаном (пропускная способность гладкого барабана без учета влияния частиц продукта друг на друга, их отдаленности от оси барабана и угла естественного откоса) П, т/ч

       П = 0,785 k3 D2ρ v0     (2.11)

где ρ - плотность продукта, 1100 кг/м3.

       П = 0,785 * 0,1 * 32 * 1100 * 0,011 = 8,5486 кг/с = 512,916 кг/мин = 30,77 т/ч

       В соответствии с рекомендацией толщина стенки барабана δ, мм

       δ = 0,01D     (2.12)

       δ = 0,01D = 0,01 * 3 = 0,03 м = 30 мм

       При конструировании крепления барабана на башмаках и подкладках усиливающее кольцо вваривается в корпус. Головки башмаков попеременно располагаются обеим сторонам бандажа. Подкладки служат для лучшего центрирования бандажа.

       Для понижения местных напряжений и  распределения нагрузки на большее  сечение под бандажами и венцовым зубчатым колесом вваривается усиливающее  кольцо, толщина которого δК берется в 1,5-2 раза больше толщины барабана.

       Толщина усилившегося кольца δК, мм

       δК = 1,5δ     (2.13)

       δК = 1,5 * 0,03 = 0,045 м = 45 мм

       Сила  тяжести барабана с двумя усиливающими кольцами, изготовленными из стали СТ5, Gб, Н

       Gб = П * [(D + δ) δ + 0,2 (D + δК) δК] ρ6g     (2.14)

где ρ6 – плотность материала барабана, сталь, 7700 - 7900 кг/м³;

   g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2.

       Gб = 3,1416[(3 + 0,03) 0,03 + 0,2 (3 + 0,045) 0,045] * 7700* 9,81 = 2807,4609 Н

       Сила тяжести продукта, находящегося в барабане, GП, Н

       GП = 0,785*0,1D2Lбρб9,81     (2.15)

       GП = 0,785 * 32 * 0,1 * 3,9808 *1100 * 9,81 = 30348,9882 Н

       Суммарная сила тяжести барабана и продукта Gс, Н

       Gс = 2807,4609 + 30348,9882 = 33156,4491 Н

       Учитывая  на барабане наличие венцового зубчатого колеса и других неучтенных конструкций, примем Gс = 35000 Н.

       Примем, что барабан покоится на двух опорах. На каждую опору в этом случае будет  приходиться нагрузка, равная 0,5 * 35000 = 17500 Н. В каждой опоре имеется 2 ролика. Опоры роликов устраиваются так, чтобы обеспечить возможность их перемещения в радиальном направлении и вокруг оси вращения барабана.

       Примем  угол расположения ролика (угол, под которым расположена опора) γ = 300.

       Реакция опоры Т, Н

       Т = 0,5G / cos γ     (2.16)

где G – сила тяжести части барабана с загруженным материалом, отнесенная к данной опоре.

       Т = 0,5 * 17500 / cos 300 = 10103,6297 Н

       Сила, сдвигающая опору по горизонтали  относительно основания машины Т1, Н

       Т1 = Т sinγ = 0,5G / cos γ     (2.17)

       Т1 = 10103,6297 * sin 300 = 5051,8148 Н

       Сила, прижимающая опору к основанию машины Т11, Н

       Т11 = Т cosγ = 0,5G     (2.18)

       Т11 = 10103,6297 * cos 300 = 8749,9999 Н

       Примем, что опора и основание изготовлены  из стали, тогда коэффициент трения между опорой и основанием машины f  = 0,15.

       Усилие  среза болтов (считаем их незатянутыми), прикрепляющих опору к основанию машины Р, Н

       P = 0,5G ( tgγ – f )     (2.18)

       P = 0,5 * 10103,6297 * ( tg 300 – 0,15) = 2158,8944 Н

       Ширина  бандажа bб, мм

       bб = Т / q     (2.19)

где   q - допускаемая   интенсивность   распределенной  нагрузки   по   длине   площадки касания бандажа и ролика, от 1 МН/м (для относительно быстро вращающихся барабанов) до 2,4 МН/м (для медленно вращающихся барабанов со скоростью 3-4 об/мин).

       bб = 10103,6297 / (2,4 * 106) = 4,2098 * 10-3 м = 4,2098 мм

       Принимаем в соответствии с рядом нормальных линейных размеров Ra510 (Приложение «Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6638-69, мм», [7]) bб = 5 мм.

       Ширину  ролика bр принимаем несколько больше ширины бандажа в соответствии с рядами нормальных линейных размеров. Ширину ролика в соответствии с рядом нормальных линейных размеров Ra5 принимаем (Приложение «Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6638-69, мм», [7]) bр = 6,3 мм

       При этом необходимо учитывать линейное удлинение барабана от температуры, если рабочая температура технологического процесса tT больше температуры окружающей среды t0. Надо учитывать еще и перемещение бандажа по ролику в связи с линейным удлинением барабана под действием рабочей температуры на длине расположения роликовых опор (Приложение «Температурные коэффициенты линейного расширения некоторых металлов», [7]). Температурный коэффициент линейного расширения стали в пределах указанных рабочих температур (20 – 100 0С)   α. = 11,4 * 10-6 l/°C

       Отдельные цилиндрические обечайки барабана соединяются сваркой двухрядными швами с накладкой из двух половин. Для достижения меньшего изгибающего момента (значительно меньше, чем при расположении опор по краям барабана) выбирается расстояние между опорами, равное 0.586L.

       Удлинение барабана l, мм

       l = α (tT - t0) L1     (2.20)

где L1 - расстояние между опорами, 0.586 Lб.

       l = 11,4 * 10-6 (100 - 20) 0,586 * 3,9808 = 2,1274 * 10-3 м = 2,1274 мм

       Для облегчения монтажа и большей  надежности работы опорного устройства ширину ролика в ряде случаев увеличивают  на 25-40 % по сравнению с шириной бандажа. Ширина ролика окончательная bр = 6,3 мм.

       По  сравнению с шириной бандажа  увеличение ролика, %

       (6,3 – 4,2098) * 100 / 4,2098 = 49,65 %

       По  этому параметру ширину ролика увеличивать  больше не следует.

       Наружный диаметр бандажа Dн принимается равным сумме следующих величин: диаметра барабана D, удвоенной толщины ввариваемого усиливающегося кольца, удвоенных высот сочетаний подкладки под башмаки, самого башмака и бандажа.

       Зададимся высотой сечения бандажа, равной 30 мм; высотой сечения подкладки под башмаки, равной 5 мм; высотой сечения башмака, равной 1 мм.

Информация о работе Расчет моечной машины для картофеля