Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
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.
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.
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.
4.1.Технологический расчет
4.1.1.Определение часового расхода муки при производительности: принимаем 375 кг/ч
где, G=375 кг/ч – производительность
Wн – влажности готовых изделий (принимаем 13%)
Wм – влажность муки (принимаем 14,5%)Место для формулы.
4.1.2.Определяем часовую производительность пресса
где WT – влажность теста (примем 30-32%)
4.1.3.Количество воды, идущее на замес теста
4.1.4.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;
Кн=0,9 – коэффициент заполнения полости тестом;
Км=0,56 – коэффициент прессования;
Кс=0,93 – коэффициент, учитывающий степень уменьшения подачи теста;
– плотность теста;
– угол подъема винтовой линии лопасти по среднему диаметру шнека, рассчитывают по формуле:
где,
, тогда
4.1.5.Частота вращения ротора вакуум-затвора:
где, – плотность муки;
V=0,01 – объем кармана;
m=2 – количество карманов;
К=0,8 – коэффициент заполнения карманов;
4.1.6.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,
4.2.Кинематический расчет
4.2.1.Передаточное отношение передачи, приводящей в движение ротор вакуумного затвора.
где, (в разделе) частота вращения вала смесителя;
(определяется в разделе 1.1.5.)
4.2.2.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 dp=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.
4.2.3.Определяем геометрические размеры зубчатой передачи
Межцентровое расстояние
где, m – модуль передачи
Z1=15
Z2=28
4.2.4.Диаметры делительных окружностей зубчатого колеса и шестерни соответственно
4.2.5.Размеры цепной передачи определяют исходя из следующих расчетов.
4.2.5.1.Вращающий момент на валу ротора вакуум-затвора и ведомой звездочки:
4.2.5.2. Момент на валу ведущей звездочки при КПД цепной передачи η=0,94
4.2.5.3.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.
4.2.5.4. Параметры делительных окружностей звездочек определяют так:
Из вышеотмеченного не целесообразно проектировать зубчатую передачу таких размеров. Цепная передача в данном случае будет более конструктивна.
4.3. Проверочный расчет цепной передачи
4.3.1.Определение скорости цепи
4.3.2.Уточнение значения [p]=29МПа
Проверяем расчетное давление:
где, Кэ – коэффициент эксплуатации
Условие выполнено.
Подбираем цепь роликовую однорядную ПР12,7-18,2 (ГОСТ 13568-75)
4.3.3.Число звеньев определяем по формуле
Округляем до целого ряда (четного), так как при нечетном числе цепь необходимо соединить специальным звеном, то есть .
4.3.4.Число звеньев цепи , поэтому определяем длину цепи:
4.3.5.Цепь проверяют по числу ударов
Допускаемое значение
Условие выполнено.
4.3.6.Коэффициент запаса прочности S проверяют по формуле
где – разрушающая нагрузка
– окружное усилие, определяется по формуле
где
– 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;
Fx – сила провисания цепи, определяется так:
где, Kx – коэффициент расположения цепи, при вертикальном положении.
Тогда,
Запас прочности [S] = 7,3, тогда условие выполнено.
5.Литература