Модернизация макаронного пресса ЛПЛ-2М производительностью 375 кг/ч

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание на проектирование

Модернизация макаронного пресса ЛПЛ-2М производительностью 375 кг/ч. С целью улучшения качества продукции и повышение надежности работы заменить вакуумную камеру шнека другим вакуумным устройством.

макаронный пресс производительность ротор

1. Обоснование выполнения работы

При проработке спец. задания рассматривают технологический процесс, протекающий в одношнековом макаронном процессе ЛПЛ-2М, имеющий [1] одну камеру смешивания, дозаторы муки, воды и другие конструктивные элементы. Вакуумирование теста в этом процессе производится в шнековой камере. Воздух, находящийся в тесте, способствует окислению и разрушению пигментных веществ на 2 группы каротиноидов, придающих изделиям приятный жёлтый цвет. Кроме того, наличие воздушных включений вызывает растрескивание изделий в процессе сушки и для улучшения качества необходимо удаление воздуха.

Вакуумирование теста в шнековой камере не обеспечивает достаточного удаления воздуха из уплотнённого теста. С учётом спецзадания надо усовершенствовать вакуумное устройство. Для этого переносим вакуумную камеру к тестомесителю, т.е. устанавливаем там вакуумный затвор. При выборе местоположения учитываем наиболее простую возможность установки новых элементов (самого затвора, его привода и т.д.), снятия заменяемого оборудования. а также конструктивные изменения устройства, которые следует свести к минимуму. При установке затвора на тестомесителе перепускную камеру отверстия заваривают. На самом шнеке шайба, обеспечивает движение теста по вакуум-камере, заменяется витком шнека.

Затвор может быть расположен между камерой смесителя и шнековой камерой или между дозатором муки и камерой смесителя.

Установка вакуумного затвора между смесителем и шнековой камерой не целесообразно, так как сам щнек, значительно уплотняющий тесто, является своего рода затвором.

Установка затвора между дозатором и смесителем обеспечит необходимое разрежение в прессе, кроме того, эту установку достаточно просто выполнить, так как дозатор муки имеет отдельный привод. Вращение затвора может обеспечить зубчатой или цепной передачей непосредственно с вала смесителя. Затвор допускает min поступление воздуха из дозатора муки, благодаря тщательной приработке ротора к корпусу.

Для улучшения уплотнения и уменьшения сил трения поверхность ротора покрывают фторопластом или тефлоном. Одновременно для поддержания вакуума в смесителе необходимо обеспечить герметичность его корпуса и крышки. Герметичность можно получить установкой прокладок и дополнительных прижимов.

Этот вариант установки затвора позволяет повысить качество теста, так как удаление воздуха происходит в смесителе, где тесто ещё рыхлое, а не в шнековой камере, в которой тесто уплотнено.

Для передачи вращения затвору устанавливают новый удлинённый вал смесителя(5), подшипник со сквозной крышкой(6) и зубчатую или цепную передачу.

2. Работа пресса

После внесения конструктивных изменений работа пресса будет осуществляться следующим образом: шнек дозатора муки (1) (см. чертеж) через отверстие в корпусе подает ее в вакуумный затвор (2), карман затвора заполняется мукой, которая при повороте затвора высыпается в смеситель. Сюда же, из дозатора (3) подается вода с t=60?С. В смесителе (4) мука и вода перемешиваются до получения однородной массы мелкокомновой структуры. Из смесителя через специальный фильтр паровоздушная смесь откачивается водокольцевым вакуум-насосом ВВН-1,5. (Вакуумное устройство работает лучше, если при создании в смесителе остаточного давления не менее 0,02 Мпа).

Замешанное тесто из смесителя (4) переходит через отверстие (7) в его нижней части и шнеком (8) направляется в прессующую головку (9). При этом, регулируя заслонкой размер выходного отверстия смесителя, можно изменять количество теста, подаваемого в прессующую головку, в которой тесто уплотняется и затем продавливается через формующее отверстие матрицы (10). Выходящие из матрицы, отформованные макаронные изделия, проходят обдувное устройство.

Отформованные макаронные изделия имеют t около 50 ?С. При обдувке, в результате разности температур теста и окружающей среды, с поверхности изделий происходит интенсивное испарение влаги. На поверхности изделия возникает защитная корочка, которая препятствует слипанию изделий в процессе их дальнейшей обработки.

3. Технологический расчет

Определение часового расхода муки при производительности: принимаем 375 кг/ч

где, G=375 кг/ч - производительность

W_н - влажности готовых изделий (принимаем 13%)

W_м - влажность муки (принимаем 14,5%)Место для формулы.

Определяем часовую производительность пресса

где W_T - влажность теста (примем 30-32%)

Количество воды, идущее на замес теста

Частоту вращения шнека

где, m=1 - число заходов шнека;

К=1 - количество шнеков;

R₂=60 мм - наружный радиус шнека;

R₁=34,5 мм - внутренний радиус;

S=100 мм - шаг винтовой лопасти шнека;

b₁=30 мм - ширина винтовой лопасти шнека в нормальном сечении по верхнему радиусу;

b₂=7 мм - ширина винтовой лопасти шнека в нормальном сечении по наружному радиусу;

К_н=0,9 - коэффициент заполнения полости тестом;

К_м=0,56 - коэффициент прессования;

К_с=0,93 - коэффициент, учитывающий степень уменьшения подачи теста;

- плотность теста;

- угол подъема винтовой линии лопасти по среднему диаметру шнека, рассчитывают по формуле:

где, , тогда

Частота вращения ротора вакуум-затвора:

где, - плотность муки;

V=0,01 - объем кармана;

m=2 - количество карманов;

К=0,8 - коэффициент заполнения карманов;

Мощность, необходимая для вращения вакуум-затвора

где, - КПД механизма привода ();

- коэффициент, учитывающий сопротивление трения в подшипниках и трения муки в пазухах ротора;

Т - сила трения муки в карманах, определяем по формуле:

где, - коэффициент трения муки о муку;

F - площадь горизонтального сечения, определяется:

(размеры с чертежа)

Р - давление муки на уровне поверхности затвора, определяется по формуле:

где, R - гидравлический радиус выпускного отверстия определяется так:

где, S - периметр горизонтального сечения отверстия

тогда,

откуда находим:

теперь,

тогда,

4. Кинематический расчет

Передаточное отношение передачи, приводящей в движение ротор вакуумного затвора.

где, (в разделе) частота вращения вала смесителя;

(определяется в разделе 1.1.5.)

Выбираем число зубьев шестерни (для зубчатой передачи); Z₁=15 как наименьшее, рекомендуемое.

Тогда число зубьев колеса:

Принимается

Число зубьев звездочки (для цепной передачи) Z₁=20, тогда,

Для выбора типа передачи (зубчатой или цепной) ориентировочно определяют их геометрические размеры. Находим межцентровое расстояние между валом смесителя и валом вакуум-затвора. Задаемся размерами затвора: диаметр ротора d_p=220мм, длина 360 мм, расстояние от центра вала затвора до крышки смесителя принимаем 110-120 мм. Высота верхней части емкости смесителя от центра его вала до крышки равна 330 мм. Суммируя эти величины, получаем межцентровое расстояние А=450мм.

Определяем геометрические размеры зубчатой передачи

Межцентровое расстояние

где, m - модуль передачи

Z₁=15

Z₂=28

Диаметры делительных окружностей зубчатого колеса и шестерни соответственно

Размеры цепной передачи определяют исходя из следующих расчетов.

Вращающий момент на валу ротора вакуум-затвора и ведомой звездочки:

Момент на валу ведущей звездочки при КПД цепной передачи з=0,94

Определяют шаг цепи t по ориентированному допускаемому среднему давлению [p]=27Мпа

Цепь с таким мелким шагом в промышленности не применяется. Наименьший шаг цепи равен 12,7 мм.

Параметры делительных окружностей звездочек определяют так:

Из вышеотмеченного не целесообразно проектировать зубчатую передачу таких размеров. Цепная передача в данном случае будет более конструктивна.

5. Проверочный расчет цепной передачи

Определение скорости цепи

Уточнение значения [p]=29МПа

Проверяем расчетное давление:

где, К_э - коэффициент эксплуатации

Условие выполнено.

Подбираем цепь роликовую однорядную ПР12,7-18,2 (ГОСТ 13568-75)

Число звеньев определяем по формуле

Округляем до целого ряда (четного), так как при нечетном числе цепь необходимо соединить специальным звеном, то есть .

Число звеньев цепи , поэтому определяем длину цепи:

Цепь проверяют по числу ударов

Допускаемое значение

Условие выполнено.

Коэффициент запаса прочности S проверяют по формуле

где - разрушающая нагрузка

- окружное усилие, определяется по формуле

- нагрузка от центробежных сил, определяется так:

где m=0,75 кг - масса 1м цепи;

V=0,347м/с - скорость цепи;

R=0,076 - радиус звездочки;

F_x - сила провисания цепи, определяется так:

где, K_x - коэффициент расположения цепи, при вертикальном положении.

Тогда,

Запас прочности [S] = 7,3, тогда условие выполнено.

Литература

1. Ануриев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. «Машиностроение», 1973 г.

2. Устюгов И.И. Детали машин «Высшая школа», 1974 г.

3. Курсовое и дипломное проектирование техн. оборудование пищевых производств. М. ВО «Агропромиздат», 1990 г.

Размещено на Allbest.ru