Методичні вказівки. 2.1 Проектування машин і механізмів для очищення овочів.

2.1 Проектування машин і механізмів для очищення овочів.

При проектуванні картоплеочисних машин необхідно визначити основні розміри робочої камери і терткового диску, а також оптимальну швидкість обертання останнього, знайти споживану потужність двигуна приводу і підібрати його із серії 4А, виконати кінематичний розрахунок та розрахунок на міцність передаточного механізму (конічного мультиплікатора, циліндричного редуктора або клиноременної передачі).

2.1.1. Картоплеочисні машини з плоским тертковим диском.

При проектуванні картоплеочисної машини слід спочатку визначити основний параметр – діаметр робочої камери.

Діаметр робочої камери знаходять із виразу:

; (1)

де Q_c – продуктивність машини за сировиною, кг/г;

D – діаметр робочої камери, м;

H – висота робочої камери, м;

–насипна маса картоплі, кг/м³,

- коефіцієнт використання камери,

t₁+t₂+t₃ – час на завантаження, обробку і видалення із машини порції картоплі, відповідно, с.

При розрахунках слід прийняти H = D/2; t₁ = 5…10c; t₂ = 60…120c;

t₃ = 10…15c; = 0,6…0,7; кількість відходів при очищенні – 20-25% від маси оброблюваного продукту.

Оптимальну швидкість обертання терткового диску визначають за формулою:

n = (1,25…1,35) n_min, об/хв; (2)

де n_min –мінімально допустима кількість обертів обертання теркового диску за хвилину.

Значення n_min визначається за формулами:

(3)

де f - коефіцієнт тертя бульб об абразивну поверхню теркового диску,

f =0,7…0,9;

g – прискорення сили тяжіння, м/с²;

d – усереднений діаметр бульб, м;

k_y – коефіцієнт потужності бульб, k_y =0,25…0,4.

Електродвигун приводу підбирають виходячи зі споживаної потужності N, яка обчислюється відповідно з виразом:

кВт

де N₁ – потужність, необхідна для підкидання бульб картоплі у камері, Вт;

N₂ –потужність, необхідна для подолання сил тертя бульб об тертковий диск, Вт;

η = к.к.д. передаточних механізмів.

;

.

У процесі розрахунку на міцність визначити зусилля, що діють на вили і зубчасту пару, і розміри конічної пари.

До захисту курсового проекту представити: збірне креслення механізму (дві проекції) з розрахованими параметрами (1 аркуш формату А1); робоче креслення металічної основи теркового диску, двох конічних шестерень і робочого вали мультиплікатора (4 формату А3 на 1 аркуші формату А1).

2.1.2.Картоплеочисні машини з конічним тертковим диском (Типу МОК).

При проектуванні картоплеочисної машини слід прийняти форму робочої камери у вигляді циліндра, з^’єднаного внизу з усіченим конусом. При радіусі R циліндричної частини камери і радіуси R_k і r_k верхньої і нижньої основи конуса дорівнюють:

Н_ц=2/3 R; Н_к=1/3 R; R_k= R; r_k=2/3 R.

Діаметр циліндричної камери D=2R знаходять із виразу (1), де коефіцієнт = 0,5...0,6, для конічного диску. Решта величин приймаються за вказівками до виразу (1).

Оптимальну швидкість обертання теркового диску визначають за формулою (2).

Три значення n_min знаходять за формулами:

; де

θ – половина кута при вершині конуса диска; θ = 45…50º;

δ –кут між радіусом-вектора і дотичною до траєкторії руху, δ =50 …70º.

При визначенні n приймається велике значення n_min. Електродвигун приводу підбирають за потужністю, обчисленою згідно з вира разом:

де N₁ –потужність, необхідна для подолання сил тертя бульб об плоску частину диска, Вт;

N₂ –потужність, необхідна для подолання сил тертя бульб об конічну частину диска, ВТ;

N₃ –потужність, необхідна для підкидання бульб у камері, Вт.

;

де всі величини відзначені раніше в п 2.2.1. або в п. 2.1.2.

У процесі розрахунку на міцність^* визначити зусилля, що діють на вали, шестерні або шківи передаточного механізму і розміри зубчатої або клиноременної передачі.

До захисту проекту представити: збірне креслення машини (дві проекції); робочі креслення металічної основи терткового диска, двох шестерень або шківів та робочого вала (4 формату на1 аркуші формату А1).

2.2. Проектування машин і механізмів для подрібнення овочів.

При проектуванні овочерізальних машин необхідно визначити

основні розміри камери і робочого органу, знайти споживану потужність двигуна приводу і підібрати його із серії 4А, зробити кінематичний розрахунок на міцність елементів передаточного механізму, виконати робочі та збірні кресленики.

2.2.1. Овочерізки дискові безперервної дії (типу УММ – 10М і МС – 10 – 160).

При розрахунках діаметр опорного диску і камери приймають приблизно рівними подвоєній відстані від осі обертання до найбільш віддаленої точки леза ножа, який обертається, визначений із формули:

Q_c = FV γ φ3600,

де Q_c – продуктивність овочерізки за сировиною, кг/г;

F– площа поперечного перерізу одночасного нарізуваних частинок продукту, м ²;

V – усереднена швидкість руху інструмента відносно продукту, м /с;

γ – насипна маса продукту, кг/м³;

φ – коефіцієнт, який характеризує частку робочого часу в процесі одного оберту диска.

Площу F обчислюють за формулою:

F = (R − r) hψ,

де R³ - та r – відповідно максимальна і мінімальна відстань від осі обертання до кордонів робочої ділянки леза, розташованих паралельно площині опорного диска;

h – товщина відрізуваних частинок продукту, м;

ψ – коефіцієнт використання довжини робочої ділянки лез.

Усереднену швидкість руху інструмента відносно продукту знаходять із виразу:

де n – кількість обертів опорного диска за хвилину, об/хв;

При розрахунках слід прийняти:

n – рівним кількості обертів за хвилину опорного диска машини– аналога;

r = 0,02...0,03м; φ = 0,12...0,18; ψ = 0,7...0,9.

Кількість відходів при обробці 15 – 20 %.

Електродвигун приводу слід підбирати виходячи із споживаної потужності N, яка визначається за формулою:

де N₁ – потужність, необхідна для розрізання продукту, Вт;

N₂ – потужність, необхідна для відгинання шару нарізаного продукту, Вт;

N₃ – потужність, необхідна для подолання сил тертя продукту по поверхні опорного диска, Вт;

η – к.к.д. передаточних механізмів.

P₁ = q (R − r) ψZp;

де q – питомий опір різанню продукту прямим лезом, Н /м;

α – кут заточки леза ріжучих інструментів, рад.;

ƒ – коефіцієнт тертя продукту об поверхню ножів або диска;

θ – кут нахилу поверхні зажимного клина до опорної межі леза;

Zp – кількість одночасно ріжучих ножів;

Β – коефіцієнт, який враховує вплив мікрощилин під час зрушення продукту;

μ – коефіцієнт Пуансона;

E – модуль пружності Юнга;

Для овочерізок,що проектуються слід прийняти:

α =10...15˚; θ = 25...35˚; β = 0,10...0,15; μ = 0,45...0,50.

При виконанні розрахунків на міцність^* слід визначити зусилля, що діють на вали і розміри черв’ячної передачі або однієї сходинки співосного циліндричного редуктора приводу.

До захисту представити: збірне креслення механізму спільно з приводом (дві проекції) з розрахованими параметрами (1 аркуш формату А1); робоче креслення диска ножа, зубчатого циліндричного або черв’ячного колеса та вала (4 формату А3 на одному аркуші формату А1).

2.2.2. Овочерізки дискові періодичної дії (типу МРО 50- 200, МРО 400 – 1000 і МОП – ΙΙ – 1).

При розрахунках діаметр опорного диска приймається приблизно рівним подвоєнім відстані від осі обертання до найбільш віддаленої точки леза ножа, що обертається, визначеним із формули:

кг/г;

де F_к – площа поперечного перерізу, м ²;

Н – висота камери, м;

t₁, t₂, t₃ - час завантаження, нарізки і розвантаження порції оброблюваних овочів, с.

де r = 0,04...0,06 м; t₁ = 5...10 с; t₃ = 0; Н = (0,7...0,8)R.

Кількість відходів при обробці 20 – 25%.

Величина R дорівнює округленому значенню кореня неповного кубічного рівняння типу:

R³ + AR + B = 0.

Розв’язавши його методом Кардано, отримаємо дійсне значення кореня:

де .

Електродвигун приводу слід підбирати виходячи із споживаної потужності N,яка визначається за формулою:

кВт,

де N₁, N₂ – потужність, необхідна для розрізання продукті ножами, розташованими паралельно і перпендикулярно площині опорного диска відповідно, Вт;

N₃ – потужність, необхідна для відгинання шару нарізаного продукту, Вт;

N₄, N₅ – потужність, необхідна для подолання сил тертя продукту об опорні поверхні ножів, розташованих паралельно і перпендикулярно площині опорного диска відповідно, Вт;

η – к.к.д. передаточних механізмів.

;

;

P₄ = 40...60 H;

де K – усереднений коефіцієнт ковзання леза;

Zp – кількість одночасно ріжучих комплектів зубців гребінців;

b – крок розташування зубців гребінця, м;

a, b – ширина і товщина зубців гребінця, м;

a = 0,003...0,005 м; δ = 0,0003...0,0005 м.

Позначення нерозшифрованих символів ідентичні вказаним у п. 2.2.1. Усереднене значення коефіцієнта ковзання K_β слід визначити графічно при побудові схеми розташування лез на опорному диску.

При виконанні розрахунків на міцність визначити зусилля, що діють на вали та елементи трансмісії передаточного механізму (клиноремінної передачі або конічного мультиплікатора) і розміри елементів трансмісії.

До захисту представити: збірне креслення овочерізки типу МРО або змінної овочерізки МОП з приводом (дві проекції, 1 аркуш формату А1); збірне креслення опорного диска з ножами (дві проекції, 0,5 аркуша формату А1); робочі креслення ріжучих інструментів, одного зубчатого колеса або шківів, одного з валів передаточного механізму (0,5 аркуша формату А1).

2.2.3.Овочерізка роторна (типу МРО 400 – 1000).

У процесі проектування необхідно спочатку визначити основні розміри робочого органу – діаметр основи ротора Д і висоту H, поклавши:

Н = 0,30...0,35 Д.

Діаметр Д визначити із виразу:

Qc = FV γ φ 3600, кг/г,

де Qc – продуктивність овочерізки за сировиною, кг/г;

F – площа поперечного перерізу одночасно нарізуваних часток продукту, м ²;

V – швидкість руху продукту відносно інструмента, м/с;

γ – насипна маса продукту, кг/м³;

φ – коефіцієнт який характеризує частку робочого часу протягом даного оберту ротора (0,10...0,15).

Кількість відходів у процесі обробітки приймають у розрахунках рівною 15...32 %.

У свою чергу: F = Hh,

де H – висота камери, рівна довжині робочої ділянки ріжучих інструментів, м;

h – товщина відрізуваних шматочків або брусочків, м;

ψ – коефіцієнт використання довжини робочої ділянки лез, = 0,3...0,4.

де D – діаметр ротора, м;

n – кількість обертів ротора за хвилину, об/ хв.

При проектуванні овочерізки слід приймати h рівним кількості обертів за хвилину ротора машини-аналога.

Для визначення Д слід розв’язати квадратне рівняння, отримане із виразу продуктивності при підстановці значень F‚V.

Електродвигун приводу підбирають виходячи із споживаної потужності N, яка визначається із виразу:

де N₁‚ N₂ – потужність двигуна, необхідна для розрізання продукту ножами, розташованими паралельно і перпендикулярно до осі ротора, відповідно, Вт;

N₃ – потужність, необхідна для відгинання шару нарізаного продукту, Вт;

N₄‚ N₅ – потужність, необхідна для подолання сил тертя продукту об поверхню ножів, розташованих паралельно і перпендикулярно до осі обертання ротора, відповідно, Вт;

η – к.к.д. передаточного механізму клиноремінної передачі.

N₁ + N₂ = (P₁ + P₂) πDn / 60;

N₄ + N₅ = (P₄ + P₅) πDnƒ / 60;

P₄= [P₁ + P₂ + P₃ (cosα + ƒ sinα)] ψctgθ;

де θ – кут між лопастями ротора і стінкою камери (35...40 °).

Нерозшифровані позначення символів ідентичні раніше приведеним в п.2.2.1. і 2.2.2.

При виконанні розрахунків на міцність* визначити зусилля, які діють на вали, опори і шківи; і розміри клинового ременя та шківів.

До захисту представити: збірне креслення овочерізки (2 проекції, 1 аркуш формату А1); збірні креслення ріжучих ножів, основи ротора, шківа передачі робочого вала (4 формату А3 на 1 аркуші формату А1).

Розміри усіх збірних та робочих креслень повинні відповідати розрахованим.

2.2.4. Овочерізка пуансонна (типу МС – 28 – 100).

У процесі проектування овочерізки пуансонного типу, робоча камера якої призначена для розміщення тільки одного великого коренебульбоплоду або кількох дрібних, необхідно визначити параметр, що характеризує продуктивність, кількість подвійних ходів пуансона за хвилину, із формули:

, кг/г

де Q_c – продуктивність овочерізки за сировиною, кг/г;

M – маса одного великого коренебульбоплоду або кількох дрібних, кг;

n_n – кількість подвійних ходів пуансона за хвилину, дв.х./хв.

Кількість відходів при обробці продукту прийняти в межах 15 – 20 %.

Кількість подвійних ходів пуансона слід прийняти рівну кількості обертів кривошипа. При цьому діаметр пуансона слід прийняти рівну кількості обертів кривошипа. При цьому діаметр пуансона і хід, рівний подвоєному радіусу кривошипа, прийняти таким же, як і у аналога.

Електродвигун приводу підбирають виходячи із споживаної потужності N, яка визначається за формулою:

де N₁ – потужність необхідна для розрізання продукту лезами ножа решітки, Вт;

N₂ – потужність, необхідна для подолання сил тертя продукту об поверхню ножів, Вт;

η – к.к.д. передаточних механізмів редуктора і кривошипно – колісного механізму.

де D – діаметр пуансона, м;

a, b – ширина і товщина розрізаних брусочків продукту, м;

r_к – радіус кривошипа, м;

ψ – коефіцієнт використання лез решітки за довжиною;

q – питомий опір різанню оброблювального продукту, Н / м;

E – модуль пружності продукту, Па;

δ, h – товщина і ширина ножів решітки, м;

ƒ – коефіцієнт тертя продукту об поверхню ножів.

При визначенні споживаної потужності двигуна приводу пуансонної овочерізки слід приймати радіус кривошипа r_к = 0,5 D, коефіцієнт ψ = 0,6...0,7.

При виконанні розрахунків на міцність визначити зусилля, які діють на черв’ячну пару, вали і опори черв’ячного редуктора, і кривошипно – кулісного механізму та розміри черв’ячної пари.

До захисту представити: збірне креслення пуансонної овочерізки (2 проекції, 1 аркуш формату А1); робочі креслення ріжучих інструментів, пуансона черв’ячного колеса і вала (4 формату А3 на 1 аркуші формату А1). Розміри на збірних робочих кресленнях повинні відповідати розрахованим.

2.2.5.Овочерізки комбіновані (типу МОП–Ι –1, МС – 18 – 160, МРОВ – 160).

У процесі проектування необхідно спочатку визначити основні розміри робочого органу – прямолінійного ножа, що обертається. Для цього, прийнявши діаметр Д бункера, що завантажується, рівним різниці максимальних і мінімальних відстаней від осі обертання до граничних точок робочої ділянки леза і висоту H бункера, що завантажується, рівною 1,5 його діаметра, визначити розміри ножа із формули:

кг/г,

де Q_c – продуктивність овочерізки за сировиною, кг/г;

R, r – максимальна і мінімальна відстань від осі обертання до межі робочої ділянки леза ножа, що обертається, м;

γ – питома насипна маса, кг/г;

t₁, t₂, t₃ – час необхідний для завантаження, обробки і розвантаження порції оброблювального продукту, с;

При розрахунках прийняти r = 0,05...0,07 м; t₁ = 12...15 с; t₃ = 0, так як він перекривається часом обробки; висоту камери H = 1,5(R−r) і кількість продукту під час обробки 40 % від його загальної маси.

Час обробки дорівнює:

де n – кількість обертів ножа за хвилину (об/хв), прийняти рівною кількості обертів ножа – аналога;

h – товщина відрізуваних призмачок, м.

Зміною R−r = D неповне приведене кубічне рівняння типу:

D³ + AD + B = 0.

де D – діаметр бункера;

A,D – коефіцієнти;

Слід розв’язати його методом Кардано, враховуючи, що при цьому єдине дійсне значення кореня дорівнює:

;

де .

Електродвигун приводу слід підбирати виходячи із споживаної потужності N, яка визначається за формулою:

де N₁, N₂ – потужність, необхідна для розрізання продукту лезами ножа, що обертається і ножової решітки, Вт;

N₃ – потужність, необхідна для відгинання шару нарізаного продукту Вт;

N₄, N₅ – потужність, необхідна для подолання сил тертя продукту об поверхню ножа, що обертається і ножової решітки, Вт;

η – к.к.д. передаточних механізмів редуктора приводу, конічного або черв’ячного редуктора.

;

P₃ = 40...60 H;

де q – питомий опір різанню оброблювального продукту, Н/м;

ψ – коефіцієнт використання лез ножів решітки за довжиною;

a, b – ширина і довжина відрізуваної частинки (призмочки) продукту, м;

D – діаметр завантажуючого бункера, м;

α – кут заточки ножа, шо обертається, рад;

f – коефіцієнт тертя продукту об поверхню ножів;

E – модуль пружності продукту, Па;

K_β – усереднений коефіцієнт ковзання леза;

δ, h – товщина і ширина ножів решітки, м;

Позначення нерозшифрованих символів ідентичні вказаним у п.2.2.1. 2.2.2.

Для овочерізки, що проектується слід прийняти коефіцієнт ψ = 0,5...0,7, діаметр бункера D = R − r. Усереднене значення коефіцієнта ковзання K_β слід визначити графічно, під час побудови розташування леза відносно осі обертання.

При виконанні розрахунків на міцність визначити зусилля, що діють на вали і елементи трансмісії (черв’ячну або зубчату пару); розміри елементів трансмісії.

До захисту представити: збірне креслення овочерізки змінного механізму або овочерізки з індивідуальним приводом (у 2 – проекціях, 1 аркуш формату А1); робочі креслення ножа, що обертається, конічних шестерень або черв’ячної пари, одного із валів редуктора (4 формату А3 на 1 аркуші формату А1).

Розміри на збірних та робочих кресленнях повинні відповідати розрахованим.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: