66670 (Модернизация технологической линии производства вареных колбас на ОАО "Борисоглебский мясокомбинат"), страница 6

Рассчитаем количество и схему размещения отверстий перфорации таким образом, чтобы обеспечить одинаковую пропускную способность каждого условного кольца решетки по всей плоскости рабочей поверхности.

Расчет производим по формулам, содержащим числа ряда Фибоначчи.

Определяем наружные радиусы условных колец

R_n = (1,272)ⁿR₀, (4.12)

где R = 0,024 - радиус центрального посадочного отверстия решетки, м;

n - порядковый номер условного кольца;

R₁ = 1,272¹0,024 = 0,030528 м;

R₂ = 1,272²0,024 = 0,0388 м;

R₃ = 1,272³0,024 = 0,0493 м;

R₄ = 1,272⁴0,024 = 0,0799 м;

R₅ = 1,272⁵0,024 = 0,0897 м;

R₆ = 1,272⁶0,024 = 0,1016 м.

Так как ориентировочно внешний диаметр решетки равен 0,2 м, то принимаем наружный радиус R_n = R₆ = 0,1016 м.

Определяем количество отверстий, расположенных рядами на центральных радиусах условных колец.

Z_n+1 = 1,618Z_n, (4.13)

где Z_n = 13 – количество отверстий в первом от оси диска условном кольце;

Квадратные скобки означают целую часть числа:

Z₂ = 1,61813 = 21,

Z₃ = 1,61821 = 34,

Z₄ = 1,61834 = 55,

Z₅ = 1,61855 = 89,

Z₆ = 1,61889 = 144.

Определим пропускную способность 1,4 и 6-го условных колец

K_n = , (4.14)

где d₀ = 0,003 - диаметр круглых отверстий перфорации, м;

K₁ = ,

K₄ = ,

K₆ = .

Таким образом из расчетов видно, что K₁ = K₂ = K₃ = K₄ = K₅ = K₆.

4.1.2 Технологический расчет фаршемешалки [11]

Фаршмешалка горизонтальная с вертикальным вращением лопастей.

Определим производительность фаршемешалки. Для мешалок периодического действия производительность определяется по следующей формуле:

, (4.15)

где = 0,7- коэффициент заполнения или использования полезной емкости;

V = 0,15 – геометрическая емкость резервуара (дежи) мешалки, м³;

= 1070 - плотность перемешиваемого продукта, кг/м³;

t = 16 – полная продолжительность перемешивания, включая загрузку и выгрузку, мин.

Среднее практическое значение для перемешивания вязких продуктов в горизонтальной мешалке составляет 0,5-0,7.

.

Определим сопротивление среды, испытываемое вращающимися лопастями ведущего и ведомого валов.

Сопротивление, испытываемое одной лопастью, определяется по формуле:

, (4.16)

где - удельное сопротивление, Н/м²;

F – площадь лобовой поверхности лопасти, м².

По данным Лапшина для фарша, имеем:

, (4.17)

где ₀ = 4000-8000 – условное начальное сопротивление, Н/м²;

а = 4000-5000 – постоянный параметр, зависящий от вида фарша;

- скорость вращения лопастей, м/с.

Лобовая площадь поверхности лопасти:

F = (R - r)l, (4.18)

где R = 0,1375– наружный радиус, м;

r = 0,03– внутренний радиус, м;

l = 0,39– длина лопасти, м;

F = (0,1375 – 0,03)0,39 = 0,042 м².

Удельное сопротивление для лопасти:

₁ = 7000 + 5000 + 0,685 = 10420 Н/м²;

₂ = 7000 + 5000 + 1,1 = 12500 Н/м².

Сопротивление, испытываемое одной лопастью ведущего вала

Р₁ = ₁F = 104200,042 = 437,64 Н;

ведомого вала

Р₂ = ₂F = 125000,042 = 525 Н.

Мощность двигателя привода фаршемешалки определяется по формуле

(4.19)

где z₁, z₂ – соответственно число лопастей на ведущем и ведомом валах

Выбираем согласно рекомендациям [13] мотор-редуктор МЦ2С-100-56 КУЗ ГОСТ 20721-75, мощностью N = 3 кВт, n = 56 мин^-1.

Мощность, потребляемая на привод поворота дежи фаршемешалки определяется по формуле

, (4.20)

гдеМ – момент сопротивления повороту дежи, Нм;

- угловая скорость вращения дежи, рад/c;

_а = 1,3-1,5 – коэффициент запаса мощности в момент пуска, выбираем _а = 1,5;

= 0,8 – КПД привода поворота дежи;

₁ = 0,87 – КПД редукторной части мотор-редуктора.

Момент сопротивления определяется следующим образом

М = Рl, (4.21)

где Р – сила сопротивления повороту дежи, Н;

l – плечо силы относительно оси поворота (оси ведущего вала фаршемешалки), м;

Р = mg, (4.22)

гдеm – суммарная масса дежи фаршемешалки и находящегося в ней фарша

m = m₁m₂, (4.23)

где m₁ = 100 – масса дежи, кг;

m₂ – масса фарша, кг.

(4.24)

где = 0,7 – коэффициент заполнения дежи;

V = 0,15 – емкость дежи, м³;

- плотность фарша, кг/м³.

m₂ = 0,70,151070 = 112,5 кг

m_сум = 100 + 112,5 = 212,5 кг

Р = 2125 Н; R = 0,15 м – определяется согласно чертежу.

М = РR, (4.25)

М = 21250,15 = 319 Нм.

, (4.26)

.

.

Согласно рекомендациям [13] выбираем мотор-редуктор 2МВЗ-80-15G310 ГОСТ 24439-80 мощностью N = 0,25 кВт; n = 15 мин^-1.

4.1.3 Технологический расчет шприца ФШ2-ЛМ [11]

Определим производительность шприца

Q = (4.27)

где = 0,6 – коэффициент подачи фарша;

= 58 - угол подъема винтовой линии шнека, град;

D = 0,1- наружный диаметр рабочей части шприца, м;

D = 0,05 - внутренний диаметр рабочей части шприца, м;

S = 0,07 - шаг винта, м;

К = 1,075 - коэффициент увеличения ширины впадины;

= 95,5 - число оборотов шнека, мин^-1;

= 1100 - плотность мяса, кг/ м³

Q = кг/ч.

Объемную производительность шнекового питателя определим по методу Шенкеля

, (4.28)

где D = 0,1 - наружный диаметр шнека, м;

h = 0,004 - глубина нарезки, м;

Z = 2 - число шнеков;

₀ = 0,25 - коэффициент, учитывающий уменьшение производительности за счет контакта шнеков;

к = 0,6 - коэффициент;

к₁ = 0,7 - коэффициент;

t = 0,17 - среднее значение шага нарезки винтовой линии, м;

N₀ = 1 – число заходов винта;

l - 0,005 - средняя толщина гребня винта, м;

= 48 - угол развертки средней линии нарезки;

к₂ = 0,7 - коэффициент, зависящий от обратного хода продукта;

= 30010³ - давление, создаваемое винтом на выходе продукта, Н/м²;

L = 0,6 – длина шнека, м.

=

= 4,210^-3 м³/с.

Мощность электродвигателя вытеснителя

N = , (4.29)

где М = 4,210^-3 –объемная производительность за секунду, м³/с;

Р = 30010³ – давление напора, создаваемое вытеснителем, Н/ м²;

= 1,2 - коэффициент запаса мощности;

= 0,21 - механический КПД вытеснителя.

N = кВт.

Производительность вакуум-насоса

М_в = ₀, (4.30)

где ₀ = 4 - коэффициент, учитывающий соотношение производительности вакуум- насоса и производительности вытеснителя

М_в = 44,210^-3 = 16,810^-3 м³/с.

Мощность электродвигателя к вакуум- насосу

N = (4.31)

где А = 30000 - расход энергии на сжатие, 1 м³ воздуха, откачиваемого вакуум-насосом, Дж/м³;

= 0,8 - механический КПД вакуум-насоса

N = = 5 кВт.

4.2 Кинематический расчет привода мешалки []

Привод фаршемешалки состоит из:

- мотор-редуктора серии МЦ2С-100-56КУЗ ГОСТ 20721-75 с частотой вращения выходного вала 56 мин^-1 и мощностью N = 3 кВт.

- цепной передачи;

- зубчатой передачи от ведущего вала фаршемешалки к ведомому.

;

;

;

;

;

;

;

.

Поворот дежи

.

Время одного полного оборота емкости

.

Поворот емкости на 90⁰

.

4.2.1 Расчет параметров цепной передачи [15]

Исходные данные: цепная передача расположена меду мотор-редуктором и ведущим шнековым валом фаршемешалки. Передаваемая мощность 3 кВт. Частоты вращения: ведущей звездочки n₁ = 56 мин^-1, ведомой – n₂ = 48 мин^-1. Угол между линией, проходящей через центры и горизонталью 55⁰, смазывание периодическое, работа в две смены.

Выбираем цепь приводную роликовую однорядную ГОСТ 13568-75 и определяем ее шаг

, (4.32)

где Т₁ – вращающий момент на валу ведущей звездочки, Нмм;

z₁ – число зубьев ведущей звездочки;

[р] – допускаемое давление, приходящееся на единицу проекции опорной поверхности шарнира, Н/мм²;

m – число рядов цепи;

К_э – коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи.

К_э = К_д + К_а + К_н + К_р + К_см + К_п, (4.33)

где К_д – динамический коэффициент, при спокойной нагрузке К_д = 1;

К_а – коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния, при а = (30-50)t принимаем К_а = 1;

К_н – коэффициент, учитывающий наклон цепи, при наклоне до 60⁰ К_н = 1;

К_р – коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи, при автоматическим регулировании К_р = 1;

К_см – коэффициент, учитывающий способ смазки; для периодического способа смазывания К_см = 1,3-1,5. Выбираем К_см = 1,3.

К_п – коэффицент, учитывающий сменность работы оборудования, при работе в две смены К_п = 1.

К_э = 11111,31 = 1,3.

Число зубьев ведущей звездочки z₁ = 25, ведомой:

z₂ = z₁u, (4.34)

где u – передаточное отношение передачи (u = 1,167)

z₂ = 251,167 = 29,175.

Принимаем z₂ = 30.

Вращающий момент на валу ведущей звездочки

. (4.35)

гдеР = 3 – мощность мотор-редуктора, кВт;

n₁ = 56 – частота вращения звездочки, мин^-1.

Допускаемое давление в шарнирах цепи [Р], МПа, определяется в зависимости от шага цепи и числа оборотов ведущей звездочки.

Согласно рекомендациям [16] для шага t = 19,05 мм, n₁ = 56 мин^-1 и с учетом примечания

[P] = [Р_табл][1 + 0,01(z₁ - 17)], (4.36)

[Р] = 39[1 + 0,01 (25 - 17)] = 42,12 МПа.

Находим шаг цепи

.

Принимаем ближайшее большее значение t = 25,4 мм.

Проекция опорной поверхности шарнира А_оп = 179,7 мм², разрушающая нагрузка Q = 60 кН, масс 1 м цепи g = 2,6 кг/м.

Проверка цепи по двум показателям