Старшов Г.И. Основы проектирования и расчет технологического оборудования пищевых предприятий

Подождите немного. Документ загружается.

Мощность для привода ворошителя N

(кВт) определяем по формуле

(22), принимая, что: число лопастей z = 8 шт.; коэффициент сопротивления

для муки k

= 5000; высота лопасти h = L

=0,24 м; угловая скорость

ворошителя

25,230/5,2114,330/

⋅

=⋅=

ВОР

-1

; наружный радиус

вращения лопастей R

= D

/2 = 0,39/2 =0,195 м; внутренний радиус

вращения лопастей r

= R

– b=0,195 – 0,008 =0,187 м.

()

06,0187,0195,0

408

24,025,25000

=−⋅

⋅

⋅=

кВт.

Общая мощность на валу барабанного дозатора N

(кВт) определяется

по формуле (23):

125,006,0065,0

N кВт.

Для обеспечения вращения барабана дозатора и ворошителя с

соответствующей частотой n

= 43 мин

–1

и n

вор

=21,5 мин

–1

разработаем

кинематическую схему привода барабанного дозатора. Кинематическая

схема представлена на рис.13.

В качестве привода применяем мотор-редуктор типа МПз2 с

номинальной частотой вращения выходного вала n =22,4 мин

–1

Крутящий момент от мотор-редуктора через цепную передачу

передается на приводной вал дозатора, а с этого вала также через цепную

передачу на вал ворошителя.

Рис.13. Кинематическая схема барабанного дозатора:

1 – ворошитель; 2 – вал барабана; 3 – первая цепная передача;

4 – вторая цепная передача; 5 – мотор - редуктор

Общее передаточное число i в нашем случае состоит из произведения

передаточного числа первой цепной передачи i

и передаточного числа

второй цепной передачи i

и представлено измененной для нашего случая

формулой (25):

2.1

iii

⋅

Тогда общее передаточное число привода i определяем по формуле

(24):

042,1

5,21

4,22

==i .

Передаточное число второй цепной передачи, согласно

технологическим расчетам, равно i

= 2, тогда передаточное число первой

цепной передачи равно:

521,0

042,1

===

i .

Цепные передачи рассчитываются по стандартной методике,

представленной в курсе «Детали машин».

Общий коэффициент полезного действия можно определить по

формуле (26):

9025,095,095,0

⋅

где η

= η

– КПД цепной передачи; η

= η

= 0,95.

Установленную мощность привода N

пр

(кВт) определяем по

формуле (27):

139,0

9025,0

125,0

пр

N кВт.

Определяем крутящий момент M

кр

(H·м) на выходном валу мотор-

редуктора по формуле (28):

26,59

4,2214,3

1000139,030

⋅

⋅⋅

⋅

пр

кр

Н·м,

где N

пр

– мощность на тихоходном валу редуктора, Вт;

n – скорость вращения выходного вала привода.

Выбираем для привода барабанного дозатора по справочнику [8]

мотор-редуктор МПз2-31,5-22,4 ЦТ2 ГОСТ 21356-75, электродвигатель

4АХ71В8Р3 с мощностью N

э.д

=0,25 кВт, частотой вращения n

э.д

= 690 мин

–1

допускаемый крутящий момент на выходном валу М

кр

=106 Н·м.

Как видно из расчетов, выбранный мотор-редуктор удовлетворяет

поставленным условиям.

Варианты аналогичных заданий приведены в табл. 4.

Таблица 4

Исходные данные для расчета барабанного дозатора

Номер

варианта

Вид продукта Произво-

дитель-

ность,

кг/ч

Насыпная

плотность,

кг/м

Угол

естествен-

ного

откоса,

град

Коэффи-

циент

трения

по стали

Емкость

мучного

бункера,

кг

Мука

макаронная в/с

100 680 37…44 0,7 20

Мука

макаронная в/с

200 680 37…44 0,7 25

Мука

макаронная в/с

400 680 37…44 0,7 40

Мука

хлебопекарная

в/с

100 550 46…55 0,7 15

Мука

хлебопекарная

в/с

200 550 46…55 0,7 35

Мука

хлебопекарная

в/с

300 550 46…55 0,7 40

7 Пшеница 500 760 25…30 0,37 50

8 Пшеница 1000 760 25…30 0,37 100

9 Пшеница 1500 760 25…30 0,37 120

10 Рожь 600 730 26…32 0,37 70

11 Рожь 1100 730 26…32 0,37 110

12 Рожь 2000 730 26…32 0,37 150

13 Просо 400 850 27…33 0,34 35

14 Просо 700 850 27…33 0,34 45

15 Просо 900 850 27…33 0,34 55

3.2.2. Расчет тарельчатого дозатора

Рассчитать тарельчатый дозатор для дозирования хлебопекарной

муки в/с.

Производительность – регулируемая от 100 до 400 кг/ч, емкость

мучного бункера – 50 кг.

Определить геометрические и кинематические параметры дозатора.

Структурно-механические свойства муки определяем по таблице

(Приложение 2).

При влажности муки W=13…14% объемная масса хлебопекарной

муки составляет ρ = 550 кг/м

; угол естественного откоса равен: в покое ϕ

= 55

и в движении ϕ

= 0,35·ϕ

= 0,35·55 = 19,25

, коэффициент трения

муки по стали в покое f

= 0,7 и в движении f

= 0,4.

Выбираем схему тарельчатого дозатора, которая представлена на

рис.14.

Производительность дозатора можно регулировать изменением

частоты вращения тарелки, либо изменением h высоты подъема манжеты

над тарелкой, при помощи винтового механизма.

В нашем случае применяем второй способ регулирования

производительности тарельчатого дозатора.

Конструктивно задаемся высотой h (м) подъема манжеты для

максимальной производительности и радиусом R (м) манжеты,

соответственно

h =20 мм = 0,02 м и R = 85 мм =0,085 м.

3 1

Рис.14. Схема тарельчатого дозатора:

1 - тарелка; 2 - манжета; 3 - скребок; 4 - бункер; 5 – ворошитель;

R – радиус манжеты; R

– наибольший радиус вращения частицы;

– наибольший радиус тарелки; h– высота подъема манжеты над тарелкой

Из формулы производительности (29) определяем рабочую n

(мин

–1

)

частоту вращения тарелки, зная остальные параметры:

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

+⋅⋅⋅⋅

⋅

601000

tgQ

мин84,17

25,19tg3

02,0

085,002,014,3601000

25,19tg400

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

+⋅⋅⋅⋅

⋅

Принимаем n

=18 мин

–1

Максимальную частоту вращения тарелки n (мин

–1

) определяем по

формуле (30) и сравниваем с рабочей частотой вращения. Рабочая частота

вращения тарелки должна быть меньше максимальной:

5,66

25,19

02,0

085,0

7,0

30 =

⋅≤

n мин

–1

= 18 < n =66,5 , следовательно, условие выполняется.

Наибольший радиус вращения частицы R

(м) определяем по

формуле (31):

27,142

25,19

=+=

R мм = 0,14227 м.

Максимальный радиус тарелки R

(м) определяем по формуле (32),

принимая конструктивный запас Δ = 7,73 мм.

Тогда:

15073,727,142

=R мм = 0,150 м .

Расстояние между центром тяжести радиального сечения кольца и

осью вращения, при максимальной производительности, определяем по

формуле (33):

104

25,193

85 =

⋅

мм =0,104 м.

Площадь поперечного сечения кольца сбрасываемого продукта F

(м

)

при максимальной производительности дозатора определяется по формуле

(37):

71,572

25,192

⋅

мм = 5,73·10

–4

м.

Скорость движения материала, сбрасываемого с тарелки V

(м/с),

определяем по формуле (38):

196,0

18104,02

⋅

V м/с.

Форму бункера выбираем в виде перевернутого усеченного конуса с

углом наклона образующей, для лучшего ссыпания α>ϕ

, то есть больше

угла естественного откоса, принимаем α = 60

, вид и размеры

представлены на рис.15.

Объем бункера V (м

) определяем из выражения:

1136,0

8,0550

⋅

ψρ

где ψ - коэффициент заполнения бункера мукой, принимаем ψ =0,8.

Рис.15. Внешний вид мучного бункера

Геометрические размеры бункера определяем по формуле:

()

RRRRV

⋅

⋅⋅++=

, (44)

где R

– радиус верхнего основания усеченного конуса, м;

– радиус нижнего основания усеченного конуса, м;

Н – высота усеченного конуса, м; можно представить как H=tgα·(R

– R

Отсюда:

()

(

)

3434

tgRR

RRRRV

⋅

⋅⋅++= .

Радиус нижнего основания усеченного конуса R

выбираем меньше

радиуса манжеты R, чтобы манжета могла свободно перемещаться по

цилиндру нижнего основания усеченного конуса, принимаем: R

=80 мм =

0,08 м. Подставляем известные значения в формулу (44) и решаем данное

уравнение относительно R

()

(

)

6008,014,3

08,008,0

tgR

RRV

⋅

−

⋅

⋅⋅++= ;

(

)

(

)

145,081,108,00064,01136,0

−

⋅

∗

⋅

+= RRR ;

81,10009,01136,0 R

⋅

−

;

396,0

81,1

1127,0

==R м.

Тогда высота усеченного конуса равна:

547,0)08,0396,0(60

−

⋅

= t

м.

Определим путь перемещения материала по тарелке L (м) из треугольника

ABC, принимаем конструктивно угол установки скребка β = 30

Схема перемещения материала по тарелке представлена на рис.16.

ñ ê ð å á î ê ò à ð å ë ê à

Рис.16. Схема перемещения материала по тарелке:

L – путь перемещения материала;

β - угол установки скребка относительно

плоскости сечения кольца материала

Из треугольника АВС определим путь перемещения материала по

тарелке L:

()

(

)

0563,030cos085,015,0coscos

⋅

−

⋅

−

⋅

=≈

RRABACL м.

Силу трения P, возникающую при движении материала по тарелке,

определяем по формуле (36), при следующих данных: путь перемещения

материала L =0,0563 м; коэффициент трения материала о тарелку f = 0,7;

объемная масса материала ρ = 550 кг/м

122,07,081,95500563,01073,5

⋅

⋅⋅=

−

P кгс.

Мощность потребную для преодоления сопротивления от трения

материала о тарелку N

(кВт), определяем по формуле (35), используя

ранее рассчитанные параметры P и V

1034,2

102

196,0122,0

−

⋅=

⋅

=N кВт.

Мощность для привода тарельчатого дозатора N (кВт) определяем по

формуле (34), зная мощность N

, угол установки скребка β и принимая

коэффициент трения материала о скребок f

= 0,65, коэффициент,

учитывающий другие вредные сопротивления k = 2,0.

()

1002,70,230cos65,011034,2

−−

⋅

+⋅⋅=N =0,007 кВт.

Мощность для привода ворошителя N

(кВт) определяем по

формуле (22), принимая, что: так как практически лопасти

трапецеидальные, то для удобства расчета заменяем их плоскими

лопастями, число условных лопастей z = 2 шт.; коэффициент

сопротивления для муки k

= 5000; высота лопасти h

= 0,04 м; угловая

скорость ворошителя 88,130/1814,330/

⋅

-1

; наружный

радиус вращения лопастей R

= 0,25 м; внутренний радиус вращения

лопастей равен половине диаметра вала, на котором жестко крепятся

тарелка и ворошитель, принимаем r

= 0,02 м.

()

0254,002,025,0

408

04,088,15000

=−∗

⋅

⋅=

кВт .

Общая мощность на валу тарельчатого дозатора N

(кВт)

определяется по формуле (23).

0324,00255,0007,0

N кВт.

Для обеспечения вращения тарелки дозатора и ворошителя с

соответствующей частотой n

= n

вор

= 18 мин

–1

разработаем

кинематическую схему привода тарельчатого дозатора. Кинематическая

схема представлена на рис.17.

В качестве привода применяем электродвигатель с частотой

вращения n =1500 мин

–1

, ременную передачу и редуктор.

Крутящий момент от электродвигателя через ременную передачу

передается на быстроходный вал редуктора, а с тихоходного вала

редуктора через муфту передается на вал, где жестко закреплены тарелка и

ворошитель.

Общее передаточное число i в нашем случае состоит из

произведения передаточного числа ременной передачи i

передаточного числа редуктора i

и представлено измененной для нашего

случая формулой (25):

2.1

iii

⋅

Тогда общее передаточное число привода i определяем по формуле

(24):

2,82

1500

==i .

Передаточное число редуктора по нормальному ряду принимаем i

31,5, тогда передаточное число ременной передачи равно:

61,2

5,31

2,82

===

i .

Ременная передача рассчитывается по стандартной методике,

представленной в курсе «Детали машин».

N=0,12êÂò

äâ

=157/ñ

=100 ìì

ÐÏ

=2,61

=1,88/c

= 60,2/c

=260ìì

ÐÅÄ

=31,5

Ð×Ó-63-31,5-4-1

Рис.17. Кинематическая схема тарельчатого дозатора:

1 - вал ворошителя и тарелки; 2 - муфта; 3 - редуктор;

4 - ременная передача; 5 - электродвигатель

Общий коэффициент полезного действия можно определить по

формуле (26):

57,06,095,0

⋅

где η

– КПД ременной передачи; η

= 0,95;

– КПД червячного редуктора; η

= 0,6.

Установленную мощность привода N

пр

(кВт) определяем по

формуле (27):

057,0

57,0

0324,0

пр

кВт.

Выбираем для привода тарельчатого дозатора по справочнику [8]

электродвигатель 4АА56А4У3 ГОСТ 19523-74 с мощностью N

э.д

=0,12 кВт,

частотой вращения n

э.д

= 1500 мин

–1

Определяем крутящий момент M

кр

(H·м) на выходном валу

редуктора по формуле (28):

66,63

1814,3

100012,030

⋅

ЭД

кр

Н·м,

где N

пр

– мощность на тихоходном валу редуктора, Вт;

n – скорость вращения выходного вала.

По справочнику [10] выбираем универсальный червячный редуктор

РЧУ-63-31,5-4-1 ГОСТ 13563-68, крутящий момент на выходном валу

редуктора М

кр

=100 Н·м.

Как видно из расчетов, выбранный редуктор удовлетворяет

поставленным условиям.

Варианты аналогичных заданий приведены в табл. 5.

Таблица 5

Исходные данные для расчета тарельчатого дозатора

Вид продукта Производи-

тельность,

кг/ч

Насыпная

плотность,

кг/м

Угол

естественного

откоса, град.

Коэффи-

циент

трения

Емкость

бункера,

кг

Мука

хлебопекарная,

в/с

450 550 46…55 0,7 45

Мука

хлебопекарная,

в/с

350 550 46…55 0,7 35

Мука

хлебопекарная,

в/с

150 550 46…55 0,7 30

Мука

мясокостная

600 675 37…40 0,65 70

Мука

мясокостная

500 675 37…40 0,65 50

Мука

мясокостная

400 675 37…40 0,65 45

Кормовой

мел

180 950 40…50 0,9 30

Кормовой

мел

230 950 40…50 0,9 40

Кормовой

мел

380 950 40…50 0,9 35

Отруби 750 300 70…75 0,8 80

Отруби 650 300 70…75 0,8 65

Отруби 550 300 70…75 0,8 60

Поваренная

соль

400 1400 40…50 0,52 40

Поваренная

соль

600 1400 40…50 0,52 55

Поваренная

соль

800 1400 40…50 0,52 85