Разработка технических решений конструкций фаршемешалки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Перемешиванием называется процесс получения однородных систем. Потребность в перемешивании возникает в производстве в том случае, когда требуется интенсифицировать тепловые процессы. Перемешивание может быть основным и сопутствующим процессом.

Способы перемешивания, выбор оборудования для его проведения определяются целью перемешивания и агрегатным состоянием перемешиваемых сред. Наиболее распространенные способы перемешивания -- с помощью мешалок различных конструкций (механическое), сжатым воздухом, паром или инертным газом (пневматическое), с помощью сопел и насосов (циркуляционное), непрерывное перемешивание за счет тесного соприкосновения в потоке двух или более разнородных жидкостей (поточное) и др.

В мясной промышленности наибольшее применение получило механическое перемешивание. Его используют в качестве основного процесса при производстве колбасных изделий, фаршевых консервов, полуфабрикатов; в качестве сопутствующего -- при производстве соленых и копченых мясопродуктов, пищевых и технических жиров, переработке крови, клея, желатина, органопрепаратов и др.

Для перемешивания применяют оборудование периодического и непрерывного действия. К первой группе относятся фаршемешалки, а к первой и второй группам -- фаршесмесители. Процесс перемешивания в фаршемешалках и фаршесмесителях проходит как при контакте с окружающим воздухом (открытые), так и при разрежении (вакуумные).

1. Состояние вопроса и литературный обзор

Перемешивание - механический процесс образования однородного продукта из отдельных частей разнородных продуктов: сыпучих, жидких и газообразных.

Перемешивание широко используют на предприятиях мясной промышленности как основной и вспомогательный технологический процессы. Щ основным относят:

-Смешение двух и более компонентов для получения в совокупном объеме заданной взаимной концентрации.

-Вымешивание продукции с целью получения в объеме заданной консистенции.

I Комбинированный процесс, совмещающий смешивание и вымешивание.

Как вспомогательный процесс перемешивание применяют для интенсификации тепловых (нагревание, охлаждение, плавление) и массообменных (посол) процессов.

В колбасном и мясоконсервном производствах после измельчения сырья его перемешивают с ингредиентами рецептур для получения однородных систем^ Потребность в этой операции может возникать при смешивании различный компонентов; для вымешивания сырья до нужной консистенции; в процессе приготовления эмульсий и растворов; для обеспечения однородного состояния продукции в течение определенного времени; в случае, когда необходимо интенсифицировать тепло- и массообменные процессы.

Выбор способа перемешивания и оборудования для выполнений операции определяется целью перемешивания и агрегатным состоянием обрабатываемых сред. Существуют следующие виды перемешивай механическое - с помощью мешалок различной конструкции; пневматическое сжатым воздухом, паром или инертным газом; циркуляционное -- с помощью насос Н сопел; поточное В непрерывное перемешивание за счет интенсивное взаимодействия в потоке двух или более разнородных жидкостей и др. В мясной промышленности наибольшее распространение получило механическое перемешивание, применяемое в качестве основной (при производстве колбасных изделий, фаршевых консервов и полуфабрикатов) или сопутствующей (при производстве соленых и копченых мясных продуктов, пищевых и технических жиров, клея, желатина, органопрепаратов, переработке крови) операции.

Для перемешивания применяют механические мешалки, фаршемешалки, фаршесмесители и др. Две первые группы машин относят к оборудованию периодического действия. Смесители могут быть как непрерывного, так и периодического действия.

Особенности применяемых фаршемешалок связаны с конструкцией и расположением исполнительных органов (лопастей) мешалки, узлов выгрузки продукта и материалов, из которых они изготовлены. Они бывают горизонтального (корытные) и вертикального (чашечные) типов. В горизонтальных фаршемешалках исполнительный (перемешивающий) орган закреплен на горизонтальном валу, а в вертикальных - на вертикальном. В последних перемешивающий орган опускается в чашу, а в горизонтальных фаршемешалках имеется один или два горизонтальных вала, на которых расположены перемешивающие органы. Эти органы могут представлять собой шнеки, лопасти или лопатки, закрепленные на вращающемся валу. Предпочтительной формой перемешивающего органа фаршемешалок, как показала практика, являются Z-образные лопасти.

Фаршемешалки могут быть со стационарными и отъемными корытами (чашами). Из фаршемешалок со стационарными корытами фарш выгружают через люки, расположенные в нижней торцевой части крыта, или его опрокидыванием, а с отъемной чащей - только ее опрокидыванием.

Детали всех фаршемешалок, соприкасающиеся с продуктом, выполнены из нержавеющей стали. Лопасти мешалок могут быть цельными (из нержавеющей стали) и составными, т. е. из нержавеющей стали и полимерных материалов (фторопласт и др.), соединенных между собой. Лопасти могут быть изготовлены также из стали и покрыты пищевым оловом.

Приводной механизм фаршемешалок электрический, с реверсом, обеспечивающим вращение перемешивающих лопастей как в одну, так и в другую сторону, и без реверса, т, е. лопасти вращаются только в одну сторону.

Загрузка фаршемешалок в основном механизирована - при помощи различных подъемников

На рисунке 1 приведена схема мешалок и исполнительных органов монтируемых для перемешивания.

Рисунок 1 - Схема фаршемешалок периодического действия и исполнительных органов (лопастей): а - мешалка с винтовыми лопастями: 1 - корыто; 2, 3 - лопасти; 4- вал; б - винтовая лопасть: 1,2- цапфы; 3, 4-лопасти; 5,6,7 - рычаги; в - литая лопасть: / - лопасть; 2 - втулка; 3- вал; г - z-образная лопасть: 1 - лопасть; 2 - вал; д - схема опрокидывания корыта: 7 - корыто; 2, 3, 4 - оси; е - мешалки с эллипсообразными лопастями: 1 - корыто; 2, 3 - лопастщ: 4, 5 - шестерни; 6 ось; 7,8- червячная пара; 9 рукоятка

Каждая фаршемешалка состоит из корыта (рис. 1, a) в котором установлены две встречновращающиеся винтовые лопасти, приводимые в движение валом.

Винтовые или иные лопасти подбирают так, чтобы при их вращении фарш подавался от края в центр, а внизу поток был обратным (имитируется ручная вымеска). Частота вращения лопасти 3 со стороны обслуживания меньше (в 1,3-^2,0 раза) частоты вращения лопасти 2. Винтовые лопасти (рис. 1, б) изготавливают цельностальными литыми с цапфами 7 и 2, которые ведущими рычагами 5 и б соединены с изогнутыми по винтовой линии лопастями 3 и 4. Рычаг 7 (диаметральный) закрепляет свободные концы винтовых лопастей. Такая конструкция лопастей довольно сложна в отливке и обработке. Для упрощения предложены составные косопоставленные литые лопасти (рис. 1, в), снабженные разрезной втулкой, монтируемой на валу, или составные Z-образные лопасти (рис. 1, г) со вставным валом.

В мешалках периодического действия корыто принимает и выдает перемешанную продукцию. При загрузке корыто 1 (рис. 1, д) занимает крайнее нижнее положение, его загружают самотеком с вышележащего этажа, вручную или механизированно с пола того же этажа. При выгрузке в передвижные тележки или бункер корыто опрокидывают, причем уровень разгрузки должен быть расположен на высоте 0,8-0,9 м. Опрокидывание может происходить путем поворота корыта вокруг оси 2 когда она является осью, близлежащей к выгрузочному фронту мешалки (при опрокидывании вручную); вокруг оси 3 при гидро- и пневмоопрокидывателях, когда приводной механизм расположен с одной стороны корыта, ось 3 является продольной осью ведущего вала; вокруг оси 4 при механических способах опрокидывания (винтовое и цепное устройства, червячная пара и др.). Конструкцию опрокидывающих механизмов выбирают таким образом, чтобы при повороте корыта не нарушалось сцепление в передачах. Наиболее рационально для механизированной выгрузки опрокидывание вокруг оси 4, когда уровни загрузки и выгрузки одинаковы.

Мешалки с эллипсообразными лопастями для вымески фарша состоят из поворотного корыта (рис. 1, е), в котором смонтированы встречновращающиеся лопасти. Лопасть 2 имеет больший размер, лопасть 3 вращается внутри ее. Их встречное движение дает резкий срез массы и обеспечивает быстрое смешивание компонентов. Лопасти приводятся во вращение шестернями. При опрокидывании корыто вращается вокруг оси 6 при помощи червячной пары и рукоятки.

Фаршемешалки открытые периодического действия с опрокидыванием корыта имеют рабочую вместимость 0,15 и 0,34 м3.

Фаршемешалки могут быть с открытой и герметичной емкостями. Последние оснащаются вакуумными насосами. В таких фаршемешалках качество получаемой продукций выше I обрабатываемое в них сырье имеет требуемые цвет и консистенцию, а также низкий уровень микробиологической обсемененности.

Для равномерного смешивания нескольких компонентов применяют три параллельных винта, которые дозируют подачу разных продуктов к четвертому смесительному винту. В винтовых смесителях шаг винтовой поверхности может быть постоянным и переменным.

Горизонтальные смешивающие устройства фаршемешалок имеют два вала, вращающихся с разными угловыми скоростями навстречу друг другу. На валах размещены различные лопасти (винтовые, Z-образные, спиральные и т.д.). Положение и конструкцию лопастей подбирают таким образом, чтобы при подъеме лопасти вверх фарш подавался от края к центру, а при опускании -- наоборот. Из двух вращающихся лопастей ведущая имеет угловую скорость в 1,3...2 раза меньше, чем ведомая. Обслуживание фаршемешалки ведется со стороны тихоходной лопасти.

Лопастные смесители устройством напоминают винтовые, где винтовая поверхность заменена на косопоставленные лопатки. Эти лопасти на валу образуют прерывистую поверхность, которая не только перемешивает массу, но и сдвигает ее вдоль оси вала. Косо-поставленные лопасти могут иметь форму прямоугольника или трапеции, расширяющейся от центра вала. В поперечном сечении лопасти расположены под углом 120° относительно друг друга.

Спиральные смесители применяют для перемешивания разных компонентов фарша. Спираль -- это винтовая полоса прямоугольного сечения, которая консольно устанавливается на валу или имеет опорные оси на противоположном конце. Крепление к валу -- жесткое при помощи клеммового соединения. Спирали размещены в желобах дежи, которых может быть от одного до трех.

Смесители с Z-образными и винтовыми лопастями чаще всего используют в фаршемешалках. Практика показала целесообразность их применения, ими достигается наиболее полный смесительный эффект при относительной простоте конструкции. Лопасть может быть выполнена в виде участка изогнутой Z-образной полосы или в виде паруса. В некоторых случаях она может иметь вставной вал.

Необходимый технологический эффект операции перемешивания мясного сырья в первую очередь зависит от конструктивных особенностей и типа фаршемешалок. В зависимости от расположения рабочих органов их делят на вертикальные и горизонтальные.

У фаршемешалок первого типа перемешивающее устрой! закреплено на вертикальном валу, опускаемом в чашу; у фаршемешалок второго типа --один или два горизонтальных вала, на которых закреплены перемешивающие рабочие органы. Последние могут представлять собой шнеки, лопасти или лопатки.

При двухвальной системе перемешивания валы вращаются навстречу друг другу с одинаковой или разной скоростью.

2. Обзор современных конструкций

Фаршемешалки

В мясной промышленности используются мешалки. Оснащенные вакуумными и вибрационными устройствами. Вибрационные воздействия позволяют интенсифицировать технологические процессы и улучшить качество получаемых продуктов. [4]

В России выпускаются мешалки различных конструкций.

Так, ПО "Темп" (г. Черкассы) производит мешалки Л5-ФМ2-У-150 и Л5-ФМ2-У-335 вместимостью дежи соответственно 150 и 335 л, а также вакуумные Л5-ФМВ-630А «Бирюса» вместимостью дежи 630 л. Серийно выпускаются заводом «Продмаш» (г. Донецк) смесители А 1-ФЛ Б/ 1 со шнековой выгрузкой и А1-ФЛВ/2 с эксцентриково-лопастным насосом, разработанные НПО «Мир».

Известны конструкции Санкт-Петербургского СКБ Росмясомолпроект: мешалки Я2-ФЮБ (вместимостью дежи 150 л), мешалки-измельчители Я2-ФИГ (вместимостью дежи 630 л).

К новым отечественным фаршемешалкам относится мешалка М 1 Б-04 вместимостью дежи 400 л из нержавеющей стали с блоком автоматики и пультом управления (ПО «Краемашзавод» г. Красноярск).

Зарубежные фирмы Австрии, Германии, Швейцарии, Нидерландов, Дании, Италии, Швеции и других стран производят различные конструкции мешалок для мясной промышленности.

В Австрии фирма Laska выпускает мешалки как атмосферные, так и вакуумные, а также комбинированные. Вместимость дежи составляет, л: 130, 250, 400, 800, 1200, 1600, 2000, 3000, 3600 и 4500. Рабочие органы мешалок выполняются в основном лопастными, Z-образными и спиральными.

В Германии ряд фирм Diessel, Glass, Kilia, Stephan, Klamer+Grebe, Seydelmann выпускают разнообразные современные мешалки и комбинированные с ними машины. Так, фирма Diessel предлагает специальные мешалки вместимостью от 100 до 5000 л. Наряду с вышеперечисленными мешалками фирма Diessel разработала полностью автоматизированные установки и многоцелевые аппараты.

Мешалки-измельчители фирмы Stephan оснащены вакуумной системой, шнековыми лопастями со скребками и др. Конструкции типовых фаршемешалок приведены на рисунке 1.2.

Рисунок 2 - Типы фаршемешалок: а - пропеллерная; б - выносная; в - якорная;

Льдогенератор для чешуйчатого льда представляет собой агрегат горизонтального типа, в состав которого входит холодильный агрегат, узел генерирования чешуйчатого льда, привод узла генерирования льда, раму, систему трубопроводов и автоматику.

Вода подается из центральной водопроводной сети в ванну льдогенератора, в которую погружен горизонтальный барабан узла генерирования льда. Проходя через барабан льдогенератора хладагент охлаждает его стенки, на наружной поверхности которого намораживается слой льда. При вращении барабана лед специальным ножом скалывается в виде чешуек.

3. Патентная проработка проекта

Были проведены патентные исследования по патентному фонду областной библиотеки за период с 1990 по 2000 год по классу МКИ А22 С 5/00, 11/00,17/00. Проработаны официальные бюллетени открытий и изобретений СССР и РФ, реферативный журнал "Изобретения стран мира" по Европейским патентам, патентам США, Великобритании, Японии за период 1990-1995 гг.

А.с. патент № 1591917 приоритет от 20.01.88 г, публикация 15.09,90 г. (рисунок 1.4) Московский технологический институт.

Устройство для измельчения мясопродуктов, отличающееся тем, что с целью повышения производительности оно снабжено вторым шнеком. Установленным параллельно основному с возможностью встречного вращения, а вал режущего механизма смонтирован между шнеками перпендикулярно их осям.

Рисунок 3- Устройство для измельчения мясопродуктов: 1 - корпус; 2 - шнек; 3 - рабочая камера; 4 - вал режущего механизма; 5 - многолезвийные ножи; 6, 7, 8 - неподвижные решетки; 10 - прижимная втулка; 11 - трубчатая насадка; 12 - кольцо; 13 - стопорный элемент; 15 - горловина; 17 - желоб; 18 - ручка

4. Описание разработанного проекта

Техническая характеристика и описание конструкции фаршемешалки ЛПК 1000Ф

В качестве прототипа выбрана фаршемешалка ЛПК1000Ф разработки Воронежского КБХА, производства ВМЗ производительностью 420 кг/час, с лопастными месильными органами шнекового типа с двумя валами, вращающимися навстречу с разным числом оборотов с емкостью дежи 0,15 м3.

Фаршемешалка ЛПК1000Ф имеет следующие недостатки:

- сложность и громоздкость кинематической схемы основного привода, включающего электродвигатель 1, клиноременную передачу 2, двухступенчатый редуктор 3, цепную передачу 4, зубчатую передачу 5;

- большой вес конструкции из-за громоздкой кинематической схемы и наличия лишних звеньев-шкивов, клиновых ремней, тяжелого редуктора;

- низкий КПД машины из-за наличия лишних передаточных звеньев;

- ручной поворот дежи, что увеличивает время цикла работы, требует затрат ручного труда и не соответствует современным требованиям.

Кинематическая схема фаршемешалки-прототипа представлена на рисунке 4.

В результате анализа недостатков прототипа была проведена его модернизация и разработана конструкция (фаршемешалки, где устранены указанные недостатки).

Кинематическая схема спроектированной конструкции включает мотор-редуктор 1 основного привода, цепную передачу 2 от мотор-редуктора 1 к ведущему валу фаршемешалки 6 и зубчатую передачу 3 от ведущего вала фаршемешалки к ведомому 7. Проектом предлагается введение механизированного поворота емкости. Привод поворота емкости состоит из мотор-редуктора 8 и червячной пары, включающей червяк 4, закрепленный на корпусе фаршемешалки и червячный сектор 5, закрепленный на цапфе емкости.

В связи с введением механизированного поворота месильной емкости, рядом с основным пультом управления на боковой стенке фаршемешалки установлен пульт управления поворотом, содержащий кнопки поворота вперед и обратно, а также красную грибовидную кнопку экстренного останова поворота.

Основными достоинствами спроектированной фаршемешалки являются:

- простота кинематической схемы, из которой исключены клиноременная передача и редуктор;

- упрощение конструкции;

- уменьшение веса;

- введение механизированного привода поворота емкости, что исключило ручной труд и уменьшило время одного цикла работы, т.е. повысило производительность.

Рисунок 4 - Схема кинематическая фаршемешалки ЛПК 1000 Ф: 1 - электродвигатель; 2 - клиноременная передача; 3 - двухступенчатый редуктор; 4 - цепная передача; 5 - зубчатая передача.

Кинематическая схема спроектированной конструкции представлена на рисунок 5.

Рисунок 5 - Схема кинематическая разработанной фаршемешалки: 1 - мотор-редуктор основного привода; 2 - цепная передача; 3 - зубчатая передача; 4 - червяк; 5 - червячный сектор; 6 - ведущий вал; 7 - ведомый вал; 8 - мотор-редуктор поворота дежи; 9 - ведущая звездочка; 10 - ведомая звездочка; 11 - ведущая шестерня; 12 - ведомое зубчатое колесо

5. Правила эксплуатации и требования техники безопасности

Лица, допущенные к работе на машине, должны быть ознакомлены с ее устройством, знать правила технического обслуживания и эксплуатации и пройти инструктаж по технике безопасности.

Перед пуском мешалок и смесителей необходимо убедиться, что нет угрозы обслуживающему персоналу.

Приводы исполнительных органов (лопастей, шнеков) и опрокидывания корыта должны иметь надежное ограждение. Фаршемешалки с опрокидывающимся корытом должны иметь устройство, надежно фиксирующее его в любом положении. У фаршемешалок и фаршесмесителей с торцевой выгрузкой на люках для выгрузки фарша предусматриваются решетки, сблокированные с пусковым устройством и исключающие возможность попадания в зону вращения шнеков рук работающего. Крышки на люках должны иметь уплотнительные резиновые прокладки и поджиматься к стенке специальной ручкой. Выгружать фарш из корыта фаршемешалки следует только вращающимися лопастями при вертикальном положении корыта и закрытой решетчатой крышке, оставляя установленный зазор между корытом и решеткой для свободного прохода фарша.

Категорически запрещается открывать крышку корыта при наличии напряжения на машине во время санитарной обработки.

Запрещается открывать предохранительную решетку, просовывая через нее руки, разгружать вручную фарш до полной остановки лопастей фаршемешалки. Также запрещается загружать и добавлять сырье в фаршемешалку при вращении лопастей. Менять направление лопастей можно только после полной их остановки. Фаршесоставитель не имеет права оставлять без надзора включенную машину.

6. Технологические расчеты

6.1 Технологический расчет фаршемешалки

Фаршмешалка горизонтальная с вертикальным вращением лопастей.

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

(1)

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

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

р = 1070 - плотность перемешиваемого продукта, ;

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

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

(2)

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

Сопротивление, испытываемое одной лопастью, определяется по формуле:

(3)

где у - удельное сопротивление, ;

F - площадь лобовой поверхности лопасти, .

По данным Лапшина для фарша, имеем:

(4)

где у0 = 4000-8000 - условное начальное сопротивление, ;

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

?- скорость вращения лопастей, м/с.

Лобовая площадь поверхности лопасти:

(5)

где R = 0,1375- наружный радиус, м;

r = 0,03- внутренний радиус, м;

l = 0,39- длина лопасти, м;

F = (0,1375 - 0,03)Ч0,39 = 0,042 .

Удельное сопротивление для лопасти:

Сопротивление, испытываемое одной лопастью ведущего вала

ведомого вала

Мощность двигателя привода фаршемешалки определяется по формуле

(6)

где , - соответственно число лопастей на ведущем и ведомом валах

(7)

Мощность, потребляемая на привод поворота дежи фаршемешалки определяется по формуле фаршемешалка мясной технологический

(8)

где М - момент сопротивления повороту дежи,

- угловая скорость вращения дежи, рад/c;

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

= 0,8 - КПД привода поворота дежи;

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

Момент сопротивления определяется следующим образом

(9)

где Р - сила сопротивления повороту дежи, Н;

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

(10)

где m - суммарная масса дежи фаршемешалки и находящегося в ней фарша

(11)

где = 100 - масса дежи, кг;

- масса фарша, кг.

(12)

где a = 0,7 - коэффициент заполнения дежи;

V = 0,15 - емкость дежи, ;

с - плотность фарша, .

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

(13)

(14)

(15)

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

6.2 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 90°

6.3 Расчет параметров цепной передачи

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 - = 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

(16)

где - вращающий момент на валу ведущей звездочки, НЧмм;

- число зубьев ведущей звездочки;

[р] - допускаемое давление, приходящееся на единицу проекции опорной поверхности шарнира,

m - число рядов цепи;

Кэ - коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи.

Кэ = Кд + Ка + Кн + Кр + Ксм + Кп, (17)

где Кд - динамический коэффициент, при спокойной нагрузке Кд = 1;

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

Кн - коэффициент, учитывающий наклон цепи, при наклоне до 600 Кн = 1;

Кр - коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи, при автоматическим регулировании Кр = 1;

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

Кп - коэффицент, учитывающий сменность работы оборудования, при работе в две смены Кп = 1.

Кэ = 1Ч1Ч1Ч1Ч1,3Ч1 = 1,3.(17)

Число зубьев ведущей звездочки = 25, ведомой:

(18)

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

Принимаем = 30.

Вращающий момент на валу ведущей звездочки

(19)

где Р = 3 - мощность мотор-редуктора, кВт;

= 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, = 56 мин-1 и с учетом примечания

(20)

.

Находим шаг цепи

(21)

Принимаем ближайшее большее значение t = 25,4 мм.

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

Проверка цепи по двум показателям

- по частоте вращения: для цепи с шагом t = 25,4 мм допускаемая частота

вращения [n1] = 800 мин-1. Условие n1 Ј [n1] выполнено;

- по давлению в шарнирах.

Для данной цепи при n = 56 мин-1 значение [Р]=36[1+0,01(25-17)]=38,88 МПа.

Расчетное давление

(22)

где - окружная сила, Н;

- проекция опарной поверхности шарнира, мм2;

, (23)

где V - средняя скорость цепи, м/с.

, (24)

.

Условие Р L [Р] выполнено.

Определение числа звеньев цепи

(25)

где - межосевое расстояние при данном шаге цепи

(26)

где а - межосевое расстояние, мм;

t - шаг цепи, мм;

Тогда - суммарное число зубьев определим по формуле :

, (27)

D - поправка,

(28)

Выбираем а = 488 мм.

.

Округляем до четного числа = 66.

Уточняем межосевое расстояние

Определение диаметров делительных окружностей звездочек

- ведущий:

- ведомой: .

Определение диаметров наружных окружностей звездочек:

- ведущей:

(4.43)

Где - диаметр ролика цепи, принимаем = 15,88.

.

- ведомой:

Определение сил, действующих на цепь.

Окружная сила: Ft = 5067 Н.

Центробежная сила:

(29)

где g = 2.6 - масса 1 м цепи, кг/м;

V = 0,592 - средняя скорость цепи, м/с.

Сила от провисания цепи

, (4.45)(30)

где Кf - коэффициент, учитывающий расположение цепи;

а - межосевое расстояние, м.

При наклонном расположении цепи Kf = 1,5.

Расчетная нагрузка на валы

(31)

Проверка коэффициента запаса прочности цепи

(32)

где Q = 60 кН - табличная величина, определяемая согласно рекомендациям, нагрузка на цепь, кН.

Нормативный коэффициент запаса прочности [S] = 7,3.

Условие S і [S] выполнено.

6.4 Расчет зубчатого зацепления

Исходные данные:

- ведущая шестерня: число зубьев = 85, модуль 4, диаметр делительной окружности = 340 мм, ширина зубчатого венца В = 20 мм, частота вращения n1 = 48 мин-1, угловая скорость рад/с;

- ведомая шестерня: число зубьев = 53; модуль 4, диаметр делительной окружности = 212 мм, ширина зубчатого венца В = 25 мм, частота вращения n1 = 77 мин-1, угловая скорость w = 8,06 рад/с.

материал шестерни - сталь 40Х улучшенная ГОСТ 4543-71, твердость НВ = 245.

Передаточное отношение

Расчет зубчатого зацепления ведется на выносливость по контактным напряжениям на изгиб.

Напряжение контакта для прямозубых передач

, (33)

где = 276 - межосевое расстояние, мм;

- передаваемый крутящий момент на валу ведущей шестерни (ведомой звездочки), ;

, (34)

.

Кн - коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку и

неравномерность распределения нагрузки между зубьями и по ширине венца;

(35)

где Кнa - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями, для прямозубых колес Кнa = 1;

Кнb - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, при консольном расположении зубчатых колес, для

НВ = 350 ; Кнb = 1,2-1,35.

Выбираем Кнb = 1,3;

КнJ - коэффициент, зависящий от окружной скорости колес и степени точности их изготовления. Для прямозубых колес при J = 5 м/с и девятой степени точности КнJ = 1,05-1,10. Выбираем КнJ = 1,05.

.

Допускаемое контактное напряжение

, (36)

где Нlimb - предел контактной выносливости при базовом числе циклов; для стали 40 Х нормализованной при НВ < 350 sНlimb = 2НВ + 70 = 2Ч245 + 70 = 560 МПа;

КНL - коэффициент долговечности, при числе циклов нагружения каждого зуба колеса больше базового, принимают КHL = 1;

[SH] - коэффициент безопасности

Для нормализованной и улучшенной стали [SH] = 1,1-1,2.

Заключение

В процессе выполнения курсового проекта на основании проведенного литературного обзора и патентных исследований определены тенденции развития современной техники по переработке мясного сырья и предложены новые технические решения конструкций фаршемешалки.

Были проведены расчеты, подтверждающие надежность и работоспособность спроектированных узлов и машин. Разработаны мероприятия по обеспечению экологической чистоты производства и безопасности обслуживания данного оборудования в производственных условиях.

Литература

1. Лаврова, Л.П. Технология колбасных изделий [Текст]/. Л.П. Лаврова, В.В. Крылова - М.: Пищевая промышленность, 1975.

2. Машины, оборудование и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК. Каталог. Том 1, ч.1. Мясная промышленность[Текст]/ - /М.: Агро-НИИТЭИ по инженерно-техническому обеспечению, 1990.

3. Оборудование для мясной и пищеперерабатывающей промышленности. ч.З. Оборудование для производства колбасных изделий и полуфабрикатов Отраслевой каталог. [Текст]/ - /М.: ЦНИИТЭИ легпищепром, 1986.

4. Парфенупуло М.Г Практикум по курсу технологическое оборудование пищевых производств [Текст]/. Парфенупуло М.Г. Шевцов А.А., Остриков А.Н. - Воронеж: ВТИ. 1993 - 40 с.

5. Логоша И.Л. Оборудование для измельчения мяса и мясопродуктов, перемешивания, наполнения, дозирования и формования[Текст]/. Логоша И.Л. - М.: Машиностроение, 1966. - 139 с.

6. Ивашов Н. П. Технологическое оборудование мясоперерабатывающих предприятий Т.2. [Текст]/. Н.П. Ивашов - М.: Колосс, 2007

7. Пелеев А.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности [Текст]/. Пелеев А.И. - М.: Пищевая промышленность.

8. Редукторы и мотор-редукторы. Каталог. Часть 1. [Текст]/ - М., 1987.

9. Чернавский С.А Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов. 2-е изд., перераб. и доп. [Текст]/. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М. и др. - М.: Машиностроение, 1988.

10. Чернин И.М. Расчеты деталей машин [Текст]/. Чернин И.М., Кузьмин А.В., Ицкович., Г.М. - Минск.: Высшая школа, 1974

11. Анурьев В.И.. Справочник конструктора-машиностроителя Т.1. - 6-е изд., перераб. и доп. [Текст]/. Анурьев В.И.- М.: Машиностроение, 1982,576 с.

Размещено на Allbest.ru

...