Последовательность расчета. 1. Определяем параметры шнека

1. Определяем параметры шнека

Параметрами шнека являются его геометрические размеры (рис. 2.1).

Определяем наружный диаметр шнека d_Н, м:

d_Н = (0,8...0,9)· D (2.1)

где D – диаметр ножевой решетки, м.

d_Н =0,8 ·0,12=0,096 м

Рис. 2.1. Параметры шнека мясорубки

Внутренний диаметр шнека d_В, м:

d_В = (0,4...0,5)· d_Н (2.2)

d_В =0,4·0,096=0,0384 м

Диаметр хвостовика шнека d, м:

d = (0,2...0,3)· d_Н (2.3)

d=0,2·0,096=0,0192 м

Длина шнека L, м:

L = (2,5...3,8)· d_Н (2.4)

L=2,5·0,096=0,24 м

Из условия не прохождения мяса (наматывания на вал шнека) минимальный шаг шнека t_min принимает­ся равным, м:

t_min = (0,7...0,8)· d_Н (2.5)

t_min =0,7·0,096=0,0672

Определяем угол подъема винтовой линии β по формуле:

, (2.6)

где t – шаг шнека, м.

= = =12,5

Угол подъема последнего витка принимается β_п = 7...10°.

Определяем шаг последнего витка шнека t_n;

(2.7)

·(3,14·0,096)=0,037

Определяем количество витков шнека т, шт:

т = L / t_min (2.8)

Учитывая переменность шага, округляем кратно 0,5.

m = 0,24/0,0672=3,57 3,57/0,5=7,14

2. Определяем суммарную площадь отверстий в решетках.

Площадь отверстий в подрезной решетке.

, (2.9)

где r _max, r _min – наружный и внутренний радиусы отверстий подрезной решетки, м:

r _max = (D /2) – 0,005

r _max = (0,12 /2) – 0,005=0,055

r _min = d_в /2

r _min = 0,0384 /2=0,0192

b – ширина перемычки подрезной решетки, м:

b = (0,14...0,15)· D

b = 0,14· 0,12=0,0168

l – длина лезвия подрезной решетки, м:

l = (r _max – r _min) – 0,001

l =(0,055-0,0192)-0,001=0,0348

[3,14·( -3·0,0168·0,0348]=0,0064

Рис. 2.2. Режущие инструменты мясорубки:

а - двусторонний нож; б - односторонний нож;

в - подрезная ножевая решетка; г - ножевая решетка.

Суммарная площадь отверстий в первой ножевой решетке:

, (2.10)

где d₁ – диаметр отверстия в решетке, м;

z₁ – количество отверстий в ножевой решетке, шт.

Суммарная площадь отверстий в первой ножевой решетке:

, (2.11)

где d₂ – диаметр отверстия в решетке, м;

z₂ – количество отверстий в ножевой решетке, шт.

·65=0,00416

3. Определяем скорость продвижения продукта u₀, м/с:

, (2.12)

где n – частота вращения шнека, мин^-1;

r _н, r _в – наружный и внутрен­ний радиусы последнего витка шнека, м;

β_п – угол подъема винтовой линии последнего витка шнека, град;

k_в – коэффициент объемной пода­чи продукта, k_в = 0,35...0,40.

4. Определяем производительность мясорубки Q, кг/ч:

Q = 3600· F_о1·u₀·ρ·j, (2.13)

где F_о1 – суммарная площадь отверстий в подрезной решетке, м²;

υ_о – скорость продвижения продукта через отверстия первой ножевой решетки, м/с;

ρ – плотность продукта, кг/м³, ρ = 1000 кг/м³;

φ – коэффициент использования площади отвер­стий первой ножевой решетки, практически φ = 0,7...0,8.

Q =3600 ·0,0064·0,0240·1000·0,7=387,07

5. Определяем площадь ножевой решетки F_р, м²:

(2.14)

6. Определяем коэффициент использования площади решетки:

подрезной ножевой решетки

(2.15)

первой ножевой решетки

(2.16)

второй ножевой решетки

(2.17)

7. Проверяем производительность шнекового устройства Q_ш, м³/с мя­сорубки по формуле:

Q_ш = F·j_к·u (2.19)

где F – площадь нормального сечения винтовой канавки шнека, м²;

φ_к – коэффициент заполнения продуктом сечения канавки, φ = 0,6…0,8;

υ – средняя скорость перемещения продукта по винтовой спирали, м/с.

Q_ш = 0,0030·0,6·0,172=1116

Нормальное сечение F винтовой канавки шнека имеет обычно форму, близкую к параболическому сегменту (рис. 2.1), и может быть принято равным:

(2.20)

F= 0,1563 ·0,0288=0,0030

где u – ширина винтовой канавки шнека по его наружному диаметру d_{H ,} м:

u = (t_min+t_n)·0,5 – s, (2.21)

здесь s – толщина витка, м(s = 3…5 мм);

u =(0,0672+0,037) ·0,5-3=0,1563

e – глубина винтовой канавки на диа­метре d_e, м:

e = 0,5·(d_H –d_B). (2.22)

e=0,5·(0,096-0,0384)=0,0288

Средняя скорость перемещения продукта по винтовой спирали υ, м/с:

(2.23)

где υ_z –окружная скорость в осевом сечении винтовой канавки в последнем витке, м/с:

u=

Средняя окружная скорость продукта υ_z зависит от окружной скорости шнека, но меньше нее из-за обратного проскальзывания продукта по поверхности шнека:

υ_z = π· d_cp· n · k_ск (2.24)

υ_z =3,14 ·0,0672·2,7 ·0,3 =0,171

где d_cp – средний диаметр шнека, м:

d_cp = 0,5·(d_H +d_B). (2.25)

d_cp =0,5 ·(0,096+0,0384)=0,0672

n – частота вращения шнека, с^-1;

k_ск – коэффициент проскальзывания продукта относительно поверхно­сти витков шнека, k_ск = 0,3…0,4.

Должно выполняться условие.

Q_ш ≥ Q.

8. Технологическая мощность мясорубки N, (Вт)рассчитывается по фор­муле:

N = (N₁ +N₂ +N₃ +N₄)/ h (2.26)

где N₁ – мощность, необходимая для разрезания продукта в режущем механизме, Вт;

N₂ – мощность, необходимая для преодоления трения в режущем механизме, Вт;

N₃ – мощность, необходимая для преодоления трения продукта о поверхность шнека, Вт;

N₄ – мощность, затрачи­ваемая на продвижение продукта через режущий механизм, Вт.

η – КПД механического при­вода, η = 0,9.

N=(526,7+150+5473+9,2)/0,9=6687.7

9. Мощность, необходимая для раз­резания продукта в режущем механизме, определяется по формуле:

(2.27)

где F_p – площадь ножевой решетки, м²;

K_п.р, K_p1, К_Р2, – коэффициенты использования площади решеток, соответственно, подрезной, проме­жуточной и выходной;

а – удельный расход энергии на разрезание про­дукта, Дж/м², а = (2,5...3,5)·10³ Дж/м².

n – частота вращения шнека, мин^-1;

z – количество перьев двустороннего ножа, шт.

=0,011·(0,6+2·0.4+0,4) · ·2,5·10³·4=526,7

10. Мощность, необходимая на преодоление трения в режущем ме­ханизме:

, (2.28)

где Р ₃ – усилие затяжки режущего механизма, Н;

r_max1, r_min2 – наружный и внутренний радиусы ножа (рис.2.2), м:

r_max1 = 0,055 + 0,001=0,056

r_min1 =0,0192 – 0,0015=0,0177

f ₁ – коэффициент трения сколь­жения ножа по решетке в условиях смазывания соком продукта, f ₁ = 0,1.

Усилие затяжки режущего механизма определяется по формуле:

, (2.29)

где Р_у – усредненное удельное давление на поверхности контакта но­жей и решеток, Па, Р_у = (2...3)·10⁶Па;

b_к – ширина площадки контакта лезвия ножа и решетки (рис.2.2), м, b_к ≈ 0,002 м.

=2·10⁶·0,002·4·(0,056-0,0177)=0,000613·10⁶

= ·0,000613·10⁶·(0,056+0,0177) ·0,1·4=150

11. Мощность, необходимая для преодоления трения продукта о поверхность шнека:

, (2.30)

здесь f – коэффициент трения продукта о шнек, f = 0,3...0,5;

m – коли­чество витков шнека, шт.

=

12. Мощность, затрачиваемая на продвижение продукта через ре­жущий механизм:

, (2.31)

где Р₁ – давление за последним витком шнека, Па,

Р₁ = Р₁ⁿ+ Р₁¹ⁿ+ Р₁²ⁿ (2.32)

Давление за последним витком, представляющее собой сумму давлений продавливания продукта (Р_п) через каждую решетку, рас­считывается по следующей формуле:

для подрезной решетки (d_o ≈ l) (2.33)

для первой ножевой решетки (2.34)

для второй ножевой решетки (2.35)

где τ – напряжение среза мяса, Н/м, τ ≈ 300 Н/м.

13. Определяем технологическую мощность мясорубки по формуле (2.26)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: