68792

Проект модернізації роторної тістоподільної машини

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Вирішальне значення для підвищення ефективності суспільного виробництва і для підвищення продуктивності праці в хлібопекарному виробництві має впровадження нової техніки, яка сприяє інтенсифікації технологічних процесів, скорочення тривалості виробничих циклів, і зниження технологічних втрат сировини.

Русский

2014-09-25

2.52 MB

5 чел.

Міністерство освіти і науки України

Національний Університет Харчових Технологій

Кафедра: машини і апарати

харчових виробництв

Пояснювальна записка до курсового проекту

на тему: “Проект модернізації роторної

тістоподільної машини”

    Розробив: ст.гр. М-5-6 Ярошик А.Г.

             

    Керівник: Вересоцький Ю. І.

Київ-2009

                                  

Вступ.

  Вирішальне значення для підвищення ефективності суспільного виробництва і для підвищення продуктивності праці в хлібопекарному виробництві має впровадження нової техніки, яка сприяє інтенсифікації технологічних процесів, скорочення тривалості виробничих циклів, і зниження технологічних втрат сировини.

     Вдале рішення поставлених завдань по вдосконаленню техніки неможливе без знань існуючих конструкцій, специфіки експлуатацій і розрахунків сучасного вітчизняного і зарубіжного технологічного обладнання хлібозаводів. Ці свідчення необхідні і при утворенні нових машин.

     Основними направленнями технічного прогресу в хлібопекарній промисловості є впровадження механізованих і автоматизованих поточних ліній і високопродуктивних автоматів, що підвищує продуктивність праці на хлібозаводах, ліквідує трудоємкісні ручні операції, дозволить скоротити виробничі площі, покращити санітарно – технічні умови і підвищить загальну культуру виробництва.

     Одним із основних процесів хлібопекарства є тісто поділення.

     Існуючі подільні машини ділять тісто по об`єму, в зв”язку з чим воно повинно поступати в подільну машину з постійною рівномірно розподіленою густиною. Головні вимоги, які забезпечують точну роботу таких тісто подільників, є постійний об”єм шматка і ступінь його ущільнення.

     Конструкції сучасних тістоподільників повинні забезпечувати:

  1.  Можливість регулювання маси відмірюваного шматка тіста в заданих границях в залежності від сорту, складу і консистенції тіста;
  2.  Повне заповнення тістом заданого об”єма мірного кармана чи постійну швидкість випресовування жгута;
  3.  Постійну густину тіста вимірювальних шматків для забезпечення точності маси шматків;
  4.  Можливість т очного регулювання продуктивності машини.

    Вказані вимоги повинні виконуватися при конструюванні машини з мінімальною матеріалоємністю, складністю. Подільні машини повинні бути простими в обслуговуванні, в налагоджуванні. Деталі машини повинні бути швидкоз”ємними, взаємозмінними, легкодоступними. Робоча камера повинна бути легко очисною.

     Для поточних ліній краще приміняти тістоподільні машини з фіксуючим режимом роботи, коли період їх цикла постійний.

     На хлібопекарних підприємствах країни звеном, визначаючим продуктивність тої чи іншої лінії, є як відомо хлібопекарна піч, а звеном, визначаючим надійність цієї лінії – тісто подільна машина. Але на превеликий жаль на сьогоднішній день тісто подільна машина є самою вибагливою машиною.

     Основною характеристикою тістоподільника є точність поділу. Старі машини типу СД, ХТД, ХДР та інші, хоч і мали електропривід невеликої потужності мали невисоку точність ділення.

     Одна з останніх вітчизняних машин, випущена великою серією, А2-ХТН, мала підвищену в порівнянні з перекисленими машинами, точністю ділення і велику потужність електроприводу.

     Машина А2-ХТН має недоліки, серед яких:

а) порушення структури пшеничного тіста високих сортів борошна в результаті нічим не виправданого перероблення тістової маси робочими органами машини;

б) незадовільна робота на ржаному і змішаному ржано-пшеничному тісті;

в) використана в машині система ущільнення елементів, що обертаються в тістовій камері не усуває протікання тіста і попадання його в механізми машини;

г) привід машини громісткий;

д) не докінця продуманий захист машини від аварійних ситуацій.

     В даній роботі пропонується конструкція тісто подільника, який відрізняється від усіх його попередників саме тим, що вдалося по новому організувати процес нагнітання тіста.

 
Огляд і аналіз роботи механізмів нагнітання тіста ділильних машин.

  1.  Аналіз роботи тісто подільних машин з шнековим нагнітачем тіста.

В цих машинах рух тіста проходить слідуючим чином

     Частинки шару тістової маси, розташовані між витками шнека і поверхнею шнекової камери, беруть участь одночасно в двох рухах: під дією повздовжньої складової зусилля шнека і внаслідок гальмуючої дії граничного шару, прилиплого до поверхні шнекової камери вони рухаються поступально вздовж осі шнека, під дією сил внутрішнього тертя вони, крім того, здійснюють обертальний рух разом з пограничним шаром, розташованим на гвинтовій поверхні шнека.

    Це викликає часткове обертання тіла, яке знаходиться між витками шнека і тому зменшує фактичну подачу тіста.

     До тісто подільних зі шнековим нагнітачем відносяться: ХДН, ХДР, ХДФ-Р, ХДФ-М, ХДФ-2М, “Кузбас”.

     Ці машини призначенні для поділу ржаного, ржано пшеничного і пшеничного тіста з борошна ІІ- го сорту.

     Нагнітання тіста здійснюється за допомогою одного чи двох шнеків, стабілізатори тиску відсутні, ділильні головки – поворотні, барабанного типу зі спареними плаваючими поршнями, переміщення яких здійснюється під тиском тіста.

 

  1.  
    Аналіз роботи тісто подільних машин з валковим нагнітачем тіста.

В цих машинах захват тіста із завантажувальної воронки і проштовхування його в нагнітальну камеру здійснюється валками, що обертаються на зустріч один одному з однаковою швидкістю. При проходженні через зазор між валками тісто відчуває протитиск з боку тіста, яке знаходиться в нагнітальній камері.

Переміщення тіста валками супроводжується складними явищами течії і деформації пружно – пластичної маси тіста. Під дією сил щеплення між тістом і поверхнею валків, пограничні шари тіста захоплюються валками що обертаються в зазор. Завдяки силам внутрішнього тертя, граничні шари тіста захоплюють слідуючи прилипаючи до них шари, але по мірі видалення від поверхні валків ці сили зменшуються.

Захоплене валками тісто, рухаючись у все більше звужую чому зазорі, ущільнюється і по мірі збільшення об”ємної маси тиску його на валки збільшується.

Під дією опору проходу тіста в робочому зазорі, окружного зусилля валків і пружних властивостей тіста здійснюється зсув слоїв: одна частина тіста вижимається назад у воронку, інша – проходить через зазор між валками .

До тісто подільних машин з валковим нагнітачем тіста і подільною головкою відносять: ХДВ, РТ-2, РМК, система Целика, ХЛС – 9 та інші. Валкові нагнітачі використовують для пшеничного тіста, так як вони відрізняються порівняно м”якою дією на тісто.

Тиск, який утворюється нагнітачем в робочій камері, залежить від діаметру валків і зазору між ними. Машини працюють звичайно без стабілізатору тиску.

До цієї групи відносять машини з валковим нагнітачем і прокатуючим валковим пристроєм без подільної головки: ФАТВ (ГДР),  “Гефра” (Голландія). Вони призначені для виробітку дрібно штучних виробів з пшеничного сортового борошна. В цих машинах тісто формується методом прокатки, яка за інтенсивністю проробки аналогічна обжиму тіста під тиском в закритій камері.

Відділення шматків від прокатної стрічки здійснюється обертаючим ся ножем. Тісто подільник компонується багатокрутовим округлювачем, після якого заготовки виходять рядами по 4 – 6 штук.

  1.  
    Аналіз роботи машин з поршневим нагнітачем тіста

Тістоподібні машини з поршневим нагнітачем тіста працюють по об”ємному принципу, тобто дають шматки однакового об”єму. Щоб шматки тіста мали однакову масу, тісто в мірних карманах повинно мати рівномірну густину. Для виконання цієї умови густина тіста, яке надходить в робочу камеру, повинна бути постійною.

Але на практиці цю умову практично неможливо виконати, тому тісто подільники пристосовані для нормальної роботи при коливанні густини тіста, яке надходить в машину, в даних обмеженнях.

Щоб зменшити вплив коливання густини поступаю чого тіста на точність тісто подільника, об”єм робочої камери машини повинен бути в декілька раз більше об”єму мірних карманів ділильної головки і при цьому в робочій камері залишається відносно велика кількість тіста, попередньо обтиснутого. Поступаючи нове тісто складає невелику частину об”єму робочої камери, і тоді воно не може значно впливати на зміну густини в ній, особливо в процесі безперервної роботи машини.

Крім того більш рівномірному розподілу густини маси тіла сприяє зворотнє виштовхування тіста з робочої камери в приймальну воронку. Це досягається тим, що нагнітаючий поршень частину свого шляху проходить при відкритій заслонці. До тісто подільників з поршневим нагнітачем тіста і ділильною головкою відносять: СД, ХТД, РМК, “Кооператор”, “Мультимат”, “Парта”, “Універса”(ФРГ), “Дей”, “Ідеал”(США). Нагнітання в цих машинах здійснюється за допомогою прямокутного поршня. Стабілізація тиску досягається застосуванням пружного чи гідравлічного демпфера. Ділильні головки зазвичай багатокамерні з плаваючими поршнями і механічним виштовхувачем. Буферні ємності мають великий об’єм.

  1.  
    Аналіз роботи тісто подільних машин з лопатевим нагнітачем

тіста.

В цих машинах тісто надходить з бункера в тістову камеру, де воно захоплюється обертаючимися разом з валом лопотями і проштовхується до вхідного отвора  ділильної головки чи до відсікаю чого ножа.

Існує декілька конструкцій тісто подільників з лопатевим нагнітачем тіста.

Тісто подільники з лопатевим нагнітачем, зробленим у вигляді поворотної лопоті, жорстко закріпленої на валу, і поворотною ділильною головкою. До них відносимо порівняно нові машини А2-ХТН, А2-ХТН1, розроблені УкрНИНпродмашем. Ці тісто подільники відкривають нове направлення в конструкції. Стабілізація тиску в робочій камеру здійснюється за допомогою пружинного демпфера, який встановлюють на ричагу відсікаючої заслонки. Подільна головка двохкамерна зі спареними плаваючими поршнями, які переміщуються за рахунок тиску тіста.

Тісто подільні машини з лопатевим нагнітачем у вигляді коливаючої лопоті і додатковою валкою живильника без ділильної головки. Відділення заготовки здійснюється шляхом відсікання ножом тістової заготовки, випресовуваної через мундштук. До цих машин відносять нові тісто подільники, які випускаються в багатьох закордонних країнах: “Дива”, Ультима”(ФРГ), “Сога”(Югославія), S-70 (Венгрія) та ін.

Для машин цієї групи характерні порівняно м”яка дія на тісто, низький тиск в робочій камері, велика точність ділення і мале використання енергії. Але їх конструкція складна, має велику кількість передач і ричажних швидкозношувальних механізмів.

Також розробляються тісто подільники з лопатевим нагнітачем, зробленим у вигляді обертального барабана з лопостю яка прибирається і ділильною головкою з механічним приводом мірних поршнем.


Опис приладу і принцип дії розроблючого механізму нагнітання тіста.

 Тісто подільні машини з роторним нагнітачем і додатковим валковим живильником (рис.1) відрізняються тим, що нагнітач виконаний у вигляді ротора із вирізом певної конфігурації, який використовується для подачі та нагнітання тіста.

Ця група машин також належить до нових розробок, захищених авторськими свідоцтвами та патентами. У них поєднується простота конструкції та управління, раціональна побудова робочого процесу, висока продуктивність.

Рис.1 Функціональна схема тісто подільної

машини з роторним нагнітачем без подільної головки

1 – приймальна лійка;

2 – обмежувач ходу заслінки;

3 – підпряжена відсічна заслінка;

4 – роторний нагнітач;

5 – буферна камера;

6 – живильний валик;

7 – відсічний ніж.

Vo – об”єм робочої камери;

V1 об”єм камери стискання;

V2об”єм стабілізації тиску;

V3буферний об”єм;

V4сумарний об”єм мірних камер.

Для подальших розрахунків приймаємо слідуючи початкові дані:

Робочий тиск в камері  Р1, Па            10-5

Початковий тиск  Р0, Па       0,05*10-5

Радіус робочої камери R, м      0,23

Радіус барабана r, м        0,19

Ширина лопоті  b, м        0,12

Об”єм робочої камери V0, м      4,0

Тісто з пшеничного борошна ІІ-го сорту g0, кг   1,0

Напруження зсуву тіста G, Па      2500

Задана продуктивність П, кг/год     1200

Продуктивність тістоподільника при заданій масі заготовок g =1кг за умов повного завантаження печі:

   П=    N*m*g  *KD

        τb

Де N – кількість заготовок, розташованих по ширині печі;

     m – кількість рядів заготовок, розташованих по довжині печі;

     τb – тривалість випікання, хв; τb – 46 хв.

 KD – коефіцієнт, що враховує необхідність періодичних зупинок подільника для наладки, регулювання і синхронізації його роботи з укладальником і вистійною шафою, звичайно KD=1,15 – 1,20

       П=    25*30*1  *1,2*3600 = 1200 кг/год.

    46*60

     Розрахункову частоту циклів подільної головки визначаємо з рівняння:

  nД = П / m * g = 1200 / 60 / 26 * 1 = 30 циклів / хв.


Розрахунок робочого процесу і визначення

потужності електродвигуна

Коефіцієнт стиснення:   k1 = V1 / V0 = 0,85 / 0,88 = 0,066

де V1 = 0,85  дм3/кг - питомий робочий обєм

    V0 = 0,88  дм3/кг – питомий початковий об”єм.

Питома робота стиснення:

А1y = (P0 + P1) V0 (1 – k1) / 2 * g0 = 105 * 4 * 10-3 (1 – 0,66)/2*0,942 =

        7,36Дж/кг

P0 = 105 Па – Робочий тиск в камері;

P1 = 0 – початковий тиск в камері;

V0 = 4 * 10-3 м3 – робочий об”єм камери.

(тут його можна не враховувати із-за його малої величини )

Об”єм камери стискання:

 V1 = k1 * V0 = 0,966 * 4,0 * 10-3 = 3,864 * м3

де     k1 = 0,966 – коефіцієнт стискання;

 V0 = 4 * 10-3робочий об”єм;

Об”єм мірної камери при g0 = 1,000 кг

V4 = υ1*g0 = 0,85 *1*10-3 = 0,85 * 10-4 м3

Де υ1 = 0,85 дм3/кг – питомий робочий об”єм;

     g0 = 1 кг – маса тістової заготовки

Коефіцієнт обжаття тіста:

  k41000 = V4/V0=(8,5 * 10-4) / (4*10-3) = 0,212;

де V4 = 8,5 * 10-4 – об”єм мірної мкамери;

    V0 = 4*10-3 – об”єм робочої камери.

 Кратність обжимання:

 К = V0/ V4 =(4*10-3)/(8,5*10-4) = 4,7

Де V0 = 4*10-3 – об”єм робочої камери;

      V4 – 8,5*10-4 – об»єм мірної камери;

Значить максимальна кратність обмеження (4,7) буде відповідати нормі при заданій масі тістових заготовок.

Мінімальна величина стабілізації тиску відповідає К2 = 0,1, тоді при максимальному об”ємі заготовок:

 V2 = К2 V4;  V2 = 0,850 * 10 –4 м3 

Коефіцієнт стабілізації:

 k2 = (0,85 * 10-4) / (4,0 * 10-3) = 0,02125

Буферний об”єм:

 V3 = V1V2V4 = 3,864*10-3 – 0,85*10-4 – 8,5*10-4 = 2,929*10-3 м3

 Коефіцієнт буферного об”єма:

 k3 = V3 / V0 = (2,929*10-3)/(4,0*10-3) = 0,732

 Вірність розрахунків перевіряємо по рівнянню:

 k1 = k2+k3+k4 = 0,02125+0,732+0,212=0,965

Порівнявши із раніше отриманими значеннями робимо висновок, що розрахунки проведено вірно.

Розрахунок затрат енергії на виконання робочого процесу

Робота, яка йде на стиснення тіста:

А1=A1y*g0=7,36*1,0=7,36 Дж

Робота на подолання сил опору при переміщенні тіста в робочій камері:

 A2=(φ22G/2)*(R+r)*(R-r+b)=(2,262*2,5*0,382*0,24)/2=221,3 Дж

Де φ2=2,26 рад – кут нагнітання;

 R = 0,23 м – радіус робочої камери;

 r = 0,19 м – радіус барабана; 

b = 0,12 м – ширина лопоті;

G = 2500 – напруження зсуву тіста.

Робота, яка витрачається на стабілізацію тиску:

A3 = P1*Fn* φ3*(R+r)/2=105*9,6*10-3*0,087*(0,23+0,15)/2=15,87 Дж

Де Р1=10-5 Па – робочий тиск в камері;

 Fn = 9,6*10-3 м3 – площа лопоті;

 φ3 = 0,087 рад – кут стабілізації;

 R = 0,23 м – радіус робочої камери;

 r = 0,15 м – радіус барабана;

 

Робота, яка витрачається на привід ділильної головки:

A4 = (ωr2 *Ir +Mc)* φ4 = (1,152*0,151+17,67)*3,15 = 45,22 Дж

Де ωr – кутова швидкість головки;

 ωr = (π * n)/30 = (3,14 * 11) / 30 = 1,15 рад/с

 Ir – момент інерції головки;

 Ir  = m * r2 / 2 = 25 * 0,112 / 2 = 0,151 кг * м2;

 Мс момент від подолання опору тіста при повороті головки

Мс = b*r2 * φ4 * G = 0,12 * 0,1252 ) * 3000 * π = 17,67 Н*м

 φ4 – кут поворота головки.

Робота, витрачена на повернення тіста з робочої камери в приймальну воронку, дорівнює 0, оскільки тісто назад не повертається.

Робота, витрачена на переміщення нагнітача:

А6 = (ωб2 * Іб + Мб) * φб = 1,152 * 0,15 + 51) * (6,28/2)=162,5 Дж

Де    ωб = 1,15 рад/с – кутова швидкість нагнітача.

Іб – момент маси нагнітаючого барабана відносно осі обертання;

Іб = m*d2 / 6 = 10 * 0,32 / 6 = 0,15кг*м2;

Мб – момент барабана;

Мб = 0,12 * 0,152 * 3000 * 6,28 = 51 Н*м

 φб – кут переміщення нагнітача.

Робота, яка витрачається на привід транспортера визначаємо:

 Nz = 150 кВт; τy = 60/22 = 2,73с; А7 = 409,5 Дж

Потужність на здійснення кожної операції, визначаємо шляхом відношення відповідного значення роботи до часу її виконання. Приймемо ККД редуктора = 1.

N1 = (A1 * 360) / (τц * φ1 * η1) = (6,15*3600)/(2,73*8*0,9) = 112,6 Вт

N2 = (A2 * 360) / (τц * φ2 * η2) = (221,3*360)/(2,73*138*0,9) = 249,4 Вт;

N3 = (A3 * 360) / (τц * φ23* η3) = (15,87*360)/(2,73*5*0,9) = 465,1 Вт;

N4 = (A4 * 360) / (τц * φ4 * η4) = (45,22*360)/(180*0,9) = 36,8 Вт;

N5 = 0

N6 = (A6 * 360) / (τц * φ6  * η6) = (325*360)/(2,73*120*0,9) = 397 Вт;

N7 = 150 Вт

По цим даним розраховуємо сумарну потужність на окремих ділянкам і малюємо циклову діаграму потужності.

Сумарна потужність ділянок:

Nc1= N1+N2+N4+N7 = 113+249+37+150 = 549 Вт; φ1 = 12%

Nc2= N2+N4+N7 = 249+37+150 = 436 Вт; φ2 = 70%

Nc3= N2+N3+N4+N7 = 249+465+37+150 = 901 Вт; φ3 = 10%

Nc4= N4+N6+N7 = 37+397+150 = 584 Вт; φ4 = 268%.


Середньоквадратична потужність цикла:

 

З урахуванням ККД редуктора η = 0,82; Np = 551/0,82 = 672 Вт;

Враховуючи специфіку роботи, задамося запасом потужності:

К3 = 1,3 – 1,5;

 N = Np * K3 = 672 * 1,5 = 1008 Вт.

Вибраний двигун і редуктор відповідають розрахунковим даним.

Максимальний момент сил, приведених до валу двигуна:

М = 30 * N / π * n  = 30*1008 / 3,14*1415 = 6,81 Н*м

Де N = 1008 Вт – потужність з урахуванням ККД;

 n = 1415 об/хв. – частота обертання валу двигуна

Максимальне розрахункове навантаження елементів:

Мmахg = [2(Mmax – Mc)I1] / (I1+I2) + Mc = [2(20,2 – 6,81)0,048] /

  (0,048+0,056) + 6,81 = 19,2 Н*м

де Мmах = 20,2 Н*м – Максимальний приведений пусковий момент двигуна.

Мс = 6,81 Н*м – приведений момент статичного навантаження.

І1 = 0,048 кг*м2 ; І2 = 0,056 кг*м2 – приведений момент ведучого і веденого звєньєв двох масової системи.

Мmахg / Мн = 19,2 / 10,1 = 1,9 < 2

Кінематичний розрахунок

Виходячи з продуктивності 1200 кг на годину для різних видів виробів приймаємо:

Для

  •  400 гр. – 46 шматків/хв.;
  •  500 гр. – 36 шматків/хв.;
  •  1000 гр. – 18 шматків/хв.;
  •  840 гр. – 22 шматка/хв.

Розрахунок проводимо для пшеничного хліба з борошна ІІ – го сорту масою 1000 гр. Для даного асортименту приймаємо продуктивність 18 шматків/хв.; при цьому ділильна головка повинна обертатись з швидкістю 11 об/хв. Відповідно передаточне співвідношення між валами дорівнює 2.

Частота обертання вихідного вала вибраного двигуна редуктора марки МRC042 з частотою обертання вхідного валу 1500 об/хв.,

Передаточним співвідношенням u = 25, номінальна потужність 1,5 кВт.

Передаточне співвідношення між валами І і ІІІ дорівнює:

 ІІ-ІІІ = 60/11 = 5,5

Для приводу всіх валів приймаємо відкриті циліндричні зубчасті передачі.

Враховуючи конструктивні розміри ділильного барабану, камери нагнітання та інших елементів машини, а також відносне розташування валів і можливість уніфікації зубчатих передач, приймаємо кінематичну схему, Рис.3.

Для модернізації роторної тісто подільної машини замість електродвигуна і редуктора ставимо мотор редуктор марки MRC042 з потужністю 1,5 кВт.

Крутний момент пускового до номінального Тпуск / Тном = 2,0;

відношення крутного моменту максимального до номінального Тmax/Tном =2,2 обертальний момент передається мотор-редуктором.

Вали І,ІІ,V зв”язані між собою ланцюговою передачею. Дана передача повинна забезпечити частоту обертання на валу ІІ , що = 35,2об,хв.  Для забезпечення даної частоти обертання приймаємо передаточне співвідношення між І і ІІ валами іІ-ІІ = 1,72

Обертання з ІІ вала, на якому закріплений живильний валик, передається на ІІІ вал за допомогою циліндричної прямозубої передачі, передаточне співвідношення іІІ-ІІІ = 1,6.

На третьому валу знаходяться основні робочі органи машини: нагнітаючий барабан. Обертальний рух до транспортера передається за допомогою ланцюгової передачі, захоплюючої вали І,ІІ,V. Передаточне співвідношення між вихідним валом мотор-редуктора і валом транспортера приймаємо іІ-V =1, при цьому частота обертання приводного валу транспортера буде дорівнювати

    n5 = 60 об/хв.

Звідси швидкість руху стрічкового транспортера дорівнює

υ = π * Dб * nбр = 3,14*0.1*60 = 0,314 м/с

де  Dб = 0,1 м – діаметр привідного барабана,

 n = 60 об/хв. – частота обертання барабана.

При продуктивності 22 шматка за хвилину відстань між сусідніми шматками на стрічці буде дорівнювати:

 T = П / V = 22 / 18,85 = 1,16 м.


Розрахунок відкритої циліндричної зубчатої передачі.

Оскільки найбільш навантаженою зубчатої передачі є пара 2 –3, проводимо її розрахунок.

Дані для розрахунку:

  •  відкрита прямозуба циліндрична передача;
  •  номінальна потужність передаючої шестерні: N1 = 1,0 кВт;
  •  частота обертання шестерні: n1 = 11 об/хв.;
  •  передаточне число шестерні: u = 1,6;
  •  строк служби передачі: 40000 год;

Навантаження пульсуюче, в два рази більше номінального при

запусканні.

Вибір матеріалу і допустимих напружень для шестирні і колоса.

Приймаємо матеріал для шестирні і колеса – Ст.5 (паковка); термообробка – нормалізація.

Для шестирні: Gв = 570 МПа, Gт = 270 МПа, НВ1 170

Для колеса: Gв = 570 МПа, Gт = 260 МПа, НВ2 170

Допустиме напруження згину для шестирні:

  Gf = (GF lim1) / Sf * YS*YR

Границя витривалості при згинанні відповідає еквівалентному числу циклів зміни напруження.

 GF lim1 = GF limb1 * KFC*KFL1 = 360 МПа

Границя витривалості при згинанні відповідає базовому числу циклів зміни напруження

 GF limb1 = 1,8 НВ1 = 1,8*170=306 МПа

Коефіцієнт, що враховує вплив двохстороннього прикладення навантаження KFC = 0,65

 Коефіцієнт довговічності:

   

 Базове число циклів зміни напруження NF0 = 4*106 

 Еквівалентне число циклів зміни напруження

NFE1 = 60* n1*ty = 60*17,6*40000 = 12,2*106

Приймаємо KFL1 = 1

Визначаємо коефіцієнти:

SF = SF`* SP``; SF``=1,5; SF = 2,625; YS = 1,0; YR = 1,0

Допустиме напруження згину для зуба шестерні

 [GF1] = 306/2,625*1,0*1,0 =116 МПа

Допустиме напруження згину для колеса

 [GF2] = (GF lim2 / Sf) * YS* YR

GF lim2 = GF limb2 * KFC* KFL2 = 306 МПа

Коефіцієнт, що враховує вплив двохстороннього прикладення навантаження KFC = 1,0

 Коефіцієнт довговічності:

  

Базове число циклів зміни напруження NF0 = 4*106

Еквівалентне число циклів зміни напруження

 NFE2 = 60 * n * t = 60*11*40000 = 16,5*106 

 Приймаємо KFL2 = 1

Визначаємо коефіцієнти: SF = 2,625; YS = 1,0; YR = 1,0

Допустиме напруження згину для зуба колеса:

[GF2] = 306/2,625*1*1=116 МПа

Допустиме напруження згину при розрахунку на дію максимального навантаження для зуба шестерні:

 [GFМ1] = (GF limМ1) / (SFM) * YS

Граничне напруження, що не викликає кінцевих деформацій при зломі.

 GF limМ1 = 4,8 НВ1 = 4,8*170 = 816 МПа

Коефіцієнт безпеки:

 SFM = 2,625

 [GFМ1] = 816 / 2,625*1 = 311 МПа

Допустиме контактне напруження для зуба шестерні

[GНМ1] = 2,8 GT = 2,8*270 = 756 МПа

для зуба колеса:

[GНМ2] = 2,8 GT = 2,8*260 = 728 МПа

Розрахунок зубів на пружність при згині.

Номінальний крутний момент на шестерні

TF1 = 9550*103 *(N1/n1) = 9550*103 * (1/17,6) = 543*103 Н*м

Коефіцієнт, що враховує розподілення навантаження між зубами K =1

Коефіцієнт ширини зубчатого вінця Ψd = 0,5

Коефіцієнт, що враховує розподілення навантаження по ширині зубчатого вінця KF β = 1,35

Окружна швидкість коліс:

Точність передачі – 9.

Коефіцієнт динамічного навантаження KFU = 1,013

Число зубів шестерні – Z1 = 55

Число зубів колеса – Z2 = 88

Коефіцієнт форми зуба для шестерні YF1 = 3,65

Коефіцієнт форми зуба для колеса     YF2 = 3,6

Для зуба шестерні:

   YF1 / [GF1] = 3,65/116 = 0,0315

Для зуба колеса:  

   YF2 / [GF2] = 3,6/116 = 0,031

Модуль зачеплення:

Діаметр шестерні: d w1 = m * Z1 = 4*55 = 220 мм.

Швидкість коліс: V = π d w1 n1 / 60000 = 3,14*220*17,6 / 60000 = 0,15

Розрахунок  зубів  на  витривалість  при  згині максимального  навантаження .

Напруження згину:

GFM = GF = TM/T1  < = [GFM]

Напруження згину в зубах шестерні

GF1=YF1*Yβ* WFt/m = 3,65*1*(96/4) = 88 КПа < [GF1] = 116 МПа

WFt = 2TF1/d w1bw = (*543*103) / (20*70) *1*1,35*1,013 = 96 МПа

Ширина зубчатого вінця tw= Ψd dw1 = 110 мм.

Приймаємо - 70 мм

Напруження згину в зубцях колеса

GF2 = GF1* (YF2/YF1) = 88 *(3,6/3,65) = 86,8 МПа < [GF2] = 127 МПа

Напруження згину в зубцях шестерні

GFM1= 88*2 = 176 МПа < [GFM1] = 311 МПа

в зубах колеса

GFM2 = 87,2*2 = 174 МПа < [GFm2] = 311 МПа

Перевірочний розрахунок зубів на контактну міцність при дії навантаження.

Розрахункове навантаження:

Контактне напруження від номінального навантаження:

Крутний момент Тн1 = 543*103    Н*мм

Коефіцієнт, що враховує форму поверхонь ZH = 1,76

Коефіцієнт, що враховує механічну дію матеріала зубчатих коліс

  ZM = 275 МПа1/2

Коефіцієнт торцьового перекриття

εα = [1,88 – 3,2 (1/Z1+1/Z2)] cosβ = 1,79

Коефіцієнт сумарної довжини контактних ліній

        

Коефіцієнт розподілення навантаження між зубами

КНα = 1,0

Коефіцієнт розподілення навантаження по ширині вінця

КНβ = 1,17

Коефіцієнт динамічного навантаження КНV = 1,01

Контактне навантаження

Напруження від максимального навантаження

Кінцеві параметри:

- модуль зачеплення   m = 44мм;

- кількість зубів шестерні  Z1= 55;

- кількість зубів колеса  Z2=88;

- діаметр шестерні    dw1= 220 мм;

- діаметр колеса    dw2 = 352 мм.


Розрахунок на витривалість вала барабана нагнітача.

Для розрахунку вибираємо найбільш навантажений вал нагнітача барабана.

Дані для розрахунку:

  •  номінальний крутний момент на валу барабана М=900 Н*м;
  •  діаметр ділильної окружності зубчатої шестерні D = 352 мм;
  •  всі інші дані, необхідні для розрахунку проставлені на ескізі.

Розглянемо більш детально всі сили, діючі на вал:

- Ft1 тангенціальна сила в зачепленні першого і другого зубчатих

   коліс.

Ft1 = 2 Т / D = 2*900 / 0,352 = 5144 Н,

де Т = 9550 N/n = 9550*1/11 = 900 Н*м – крутний момент на валу (N- потужність на валу 1 кВт, n – частота обертання вала 11 об/хв.).

 D = 0,352 мм – ділильний діаметр зубчатого колеса;

- Ft2 = α T / D = 2*90/0,352 = 511,4 H

- Fr1радіальна сила в зачепленні І і ІІ зубчатих коліс.

 Fr1 = Ft1* tgα = 5114* tg(20) = 1856 H,

де Ft1= 5114 Н – тангенціальна сила, α = 20˚ - кут зачеплення;

  •  Fr2радіальна сила  в зачепленні ІІ і ІІІ зубчатих коліс.
    Fr2 = Ft2*tgα = 511,4 * tg(20˚)=185,6 H

де Ft2 = 511,4 Н – тангенціальна сила.

 α = 20˚ кут зачеплення.

  •  Р = 840 Н – сила опору нагнітання.
  •  F = 1200 Н – сила тиску тіста на барабан.

Проектуємо дані сили на вертикальну і горизонтальну вісі. Приймаємо, що сили в зачепленні знаходяться в одній площині.

Сили, які діють в зачепленні на горизонтальній вісі:

 Fr1x=Fr1*cosα = 1861 * cos(20) = 1749 H

Ft1x=Ft1*sinα = 5114 sin(20) =  1749 H

Fr2x=Fr1*cosβ = 186,1*cos(33) = 156 H

Ft2x=Ft2*sinβ = 511,4*sin(33) = 279 H

Px=P*siny = 840*cos(30) = 727 H

Сили, які передаються в зачепленні в вертикальній осі.

 Fr1y= Fr1*cosα = 1861 * cos(20) = 1749 H

Ft1y= Ft1*sinα = 5114 sin(20) =  1749 H

Fr2y= Fr1*cosβ = 186,1*cos(33) = 156 H

Ft2y=Ft2*sinβ = 511,4*sin(33) = 279 H

Py=P*siny = 840*cos(30) = 727 H

Fy = F = 1200 H

Так, як сили в зачепленні знаходяться в одній площині, зведемо її в одну складову:

 X1= Fr1x * Fr2x * Ft1x * Ft2x  = 1749–156+1749+279=3621 H

Y1= Frτ - Ft1y - Fr2y - Ft2x  = 636 – 4806 – 101 – 429 = -4700 H

X2=Px=727  H;    Y2=Py+Fy=420+1200=1620 H

Вираховуємо реакції опор вала барабана на горизонтальній осі:

Rax + Rcx + Rex =X1 + X2

Rex * AE – X2 * AD + Rcx * AC – X1 * AB = 0

Rex * CE – X2 * CD - Rax  * AC + X1 * BC = 0

Rax * AE – X1 * EB + Rcx * EC – X2 *  ED = 0

Звідси

223*Rex+87*Rcx=256099;

136*Rex-87*Rax= -122177;

223*Rax+136 *Rcx=713505;

З системи знаходимо реакції опор барабана в горизонтальній площині:

Rax = 100 H;   Rcx = 5082  H;   Rex = -834 H

Визначаємо реакції опор барабана по вертикальній осі:

Ray + Rcy –Rey =Y1 –Y2;

Rey * AE – Y2 * AD – Rcy  * AC + Y1 * AB = 0

Rey * CE – Y2 * CD – Y1  * BC + Ray * AC = 0

Ray * AE – Y1 * BE – Rcy  * CE + Y2 * DE = 0

Звідки

Ray = 100 H;  Rcy = 5515 H;  Rey = 2535 H;

Знаходимо значення згинальних моментів у точках А, В, C, D, E.

В горизонтальній площині:

Mx (B) = Rax * AB = 3800 H*м 

Mx (C) = Rax * AC – X1 * (AC – AB) = 168729 H*м

Mx (D) = Rax  * AD – X1 * (AD – AB) + Rcx * (AD – AC) = - 50093 H*м

У вертикальній площині:

My (B) = Ray * AB = 100 * 38 = 3800 H*м

My (C) = Ray * AC – Y1 * (AC – AB) = -221600 H*м

My (D) = Ray  * AD – Y1 * (AD – AB) + Rcy * (AD – AC) = - 152060 H*м

Сумарний момент знаходимо по формулі :

 

 

Знаходимо еквівалентний момент за формулою:

Мe(B) = 5374 H*м;

Me(B) = 569235 H*м;

Me(C) = 633700 H*м;

Me(D) = 591296 H*м;

Me(D) = 160098 H*м;

Найбільш небезпечні перерізи є в точках С, D.

Матеріал вала Сталь 45  ГОСТ 1050 – 60 з характеристиками:

  •  твердість 210 НВ;
  •  границя в”язкості  Gв =610 МПа;
  •  границя текучості Gτ = 360 МПа;
  •  допустиме напруження [G-1] = 55 МПа;
  •  допустиме пульсуюче напруження [G0] = 95 МПа.

Перевірочний розрахунок вала на витривалість

G = Me / (0,1 * d3) <= [G],

Де Ме – еквівалентний момент;

 d – перевірочний діаметр вала.

Для перерізу в т. L:

 G = 633700 / (0,1 * 653) = 23,08 МПа < [G] = 55 МПа

Для перерізу в т. D:

G = 591296 / (0,1*603) = 27,37 МПа < [G]

Вибрана конструкція вала задовольняє умову витривалості вала.


Література:

  1.  Лісовенко А.Т. Технологическое оборудование хлебозаводов и пути его совершенствования. – М: Лёгкая промышленность. 1982 – 208с.
  2.  Технологічне обладнання хлібопекарських і макаронних виробництв. Під редакцією О.Т. Лісовенка. Київ, 2000 – 283с.
  3.  Михелев А.А. Справочник по хлебопекарному производству, т1. – М: Пищевая промышленность, 1977 – 366 с.
  4.  Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчёт и проектирование деталей машин. – Х.: Вища школа, 1988. – 142с.
  5.  Дунаев. П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Вища школа, 1978. – 352с.


Зміст

  •  Вступ
  •  Огляд і аналіз роботи механізмів нагнітання тіста
  •  Опис пристрою і принцип дії розроблюваного механізму нагнітання тіста
  •  Розрахунок робочого процесу і визначення потужності  мотор – редуктора
  •  Кінематичний розрахунок
  •  Розрахунок відкритої циліндричної зубчатої передачі
  •  Розрахунок на витривалість вала нагнітаючого барабана
  •  Література
  •  Специфікація


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65034. Концепция базы данных “Дипломатические документы постордынских государств Джучиева улуса” 31.5 KB
  Это позволяет рассматривать сохранившиеся архивные материалы как один документальный массив и следовательно пытаться анализировать не отдельные ярлыки и письма а их совокупность проводить формальный анализ именно комплекса документов.
65035. Как называть Золотую Орду? 49.5 KB
  Как называть Золотую Орду Под названием Золотая Орда обычно мы подразумеваем государство существовавшее в XIII XV веках на обширной территории с центром в Нижнем Поволжье. Золотая Орда в мировой геополитике играла ведущую роль.
65036. РУСЬ И СТЕПЬ 643.5 KB
  Эти встречи со степью и определяли причудливые изгибы исторических судеб Руси. Соседство со степными просторами предопределило же превращение Руси в Россию когда восторжествовав наконец над Золотой Ордой русский народ приступил к освоению необъятных пространств Евразии.
65037. Золотоордынский город Сарай и роль ханской власти в его истории 32.5 KB
  Особенно большое внимание проблемам возникновения, развития и упадка джучидских городов и роли центральной власти в их судьбах уделял Г.А. Федоров-Давыдов.
65038. К вопросу о хронологии и топографии Селитренного городища эпохи Тохтамыша (1380 – 1396 гг.) 43.5 KB
  Для исследования использовались помимо публикаций материала отчеты Поволжской археологической экспедиции ПАЭ и каталог коллекции монет с Селитренного городища за 1965-1997 гг. Федоровым-Давыдовым 4932 медных и 112 серебряных монет.
65039. СЕЛИТРЕННОЕ ГОРОДИЩЕ: ХРОНОЛОГИЯ И ТОПОГРАФИЯ 254 KB
  Исследование округи Селитренного городища также актуально так как эта тема ещё не была объектом изучения. Целью диссертационной работы является изучение хронологии и топографии Селитренного городища.
65040. Неизвестное сочинение ХIII века 73.5 KB
  Речь идет о вымышленной биографии Чингисхана насыщенной фантастическими эпизодами. Римскую курию интересовал прогноз на будущее: кто они монголы Кто ими правит и к чему они стремятся И хотя брат Иоанн не скрывает каким образом ему удалось получить различные сведения о монголах имя самого...
65041. Образ Чингисхана в мировой литературе XIII-XV веков 101 KB
  Мировую известность Чингисхану обеспечили преемники создавшие к 1260 г. Однако победив хорезмшаха Чингисхан даже не попытался занять всю территорию его царства.
65042. Пожиратели мертвецов 38.5 KB
  Книга Марко Поло: записки путешественника или имперская космография. 232-234 Марко Поло не равнодушен к теме поедания мертвецов. Есть у них вот какой обычай: когда кого присудят к смерти и по воле государя казнят берут они то тело варят его и едят...