Принцип работы и технологические особенности машины моечной барабанного типа ВК-БМК
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
В пищевой промышленности для проведения процессов мойки картофеля применяются машины, рабочим органом которых является медленновращающаяся оболочка барабана, располагаемая горизонтально, либо слегка наклонно. Картофель, обрабатываемый продукт, засыпается в барабан и при вращении последнего перемещается в осевом направлении, одновременно подвергаясь обработке водой.
Размеры барабана определяются необходимым объемом рабочего пространства. Внутренняя поверхность барабана бывает либо гладкой, либо с насадками, лопастями, винтовыми вставками. Снаружи на барабан устанавливаются бандажи (кольца прямоугольного, квадратного или коробчатого сечения) и венцовое зубчатое колесо. Каждый бандаж опирается на два ролика или две пары роликов, обеспечивающих свободное вращение барабана. Нагрузка от барабана с заполненным материалом передается бандажами на ролики (опоры) и далее на основание машины. Вращение барабана осуществляется через венцовое зубчатое колесо от привода. По обоим концам барабана устанавливаются камеры для загрузки и выгрузки материала, а также для отвода вторичного сырья.
Время пребывания материала в гладком пустом барабане зависит от длины барабана L, его диаметра D, угла наклона к горизонту ?, угловой скорости вращения ?, параметров и расположения вставок, угла естественного откоса материала.
Окружная скорость не должна быть больше 1 м/с.
Окружная скорость барабана vб, м/с
vб = 0,5 D? (2.7)
где ? - угловая скорость вращения барабана, 0,21;б - диаметр барабана, 3 м.
vб = 0,5 * 3 * 0,21 = 0,315 м/с < 1 м/с
Скорость перемещения продуктов в барабане в осевом направлении v0, м/c
v0 = vб * tg ? (2.8)
где ? - угол наклона барабана, 20.
v0 = 0,315 tg 20 = 0,011 м/с
Время пребывания продукта в барабане Т, мин
? = Lб / v0 (2.9)
где Lб - длина моечного барабана, 3,9808 м.
? = 3,9808 / 0,011 = 361,8909 с = 6,03 мин
Коэффициент заполнения k3 (отношение площади сечения барабана, заполненной материалом, ко всему поперечному сечению барабана)
k3 = f / F (2.10)
где f - площадь сечения барабана, заполненная продуктом;
F - площадь сечения барабана.
Примем k3 = 0,1.
Производительность машины с гладким барабаном (пропускная способность гладкого барабана без учета влияния частиц продукта друг на друга, их отдаленности от оси барабана и угла естественного откоса) П, т/ч
П = 0,785 k3 D2? v0 (2.11)
где ? - плотность продукта, 1100 кг/м3.
П = 0,785 * 0,1 * 32 * 1100 * 0,011 = 8,5486 кг/с = 512,916 кг/мин = 30,77 т/ч
В соответствии с рекомендацией толщина стенки барабана ?, мм
? = 0,01D (2.12)
? = 0,01D = 0,01 * 3 = 0,03 м = 30 мм
При конструировании крепления барабана на башмаках и подкладках усиливающее кольцо вваривается в корпус. Головки башмаков попеременно располагаются обеим сторонам бандажа. Подкладки служат для лучшего центрирования бандажа.
Для понижения местных напряжений и распределения нагрузки на большее сечение под бандажами и венцовым зубчатым колесом вваривается усиливающее кольцо, толщина которого ?К берется в 1,5-2 раза больше толщины барабана.
Толщина усилившегося кольца ?К, мм
?К = 1,5? (2.13)
?К = 1,5 * 0,03 = 0,045 м = 45 мм
Сила тяжести барабана с двумя усиливающими кольцами, изготовленными из стали СТ5, Gб, Н
Gб = П * [(D + ?) ? + 0,2 (D + ?К) ?К] ?6g (2.14)
где ?6 - плотность материала барабана, сталь, 7700 - 7900 кг/м;
g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с2.
Gб = 3,1416 * [(3 + 0,03) 0,03 + 0,2 (3 + 0,045) 0,045] * 7700* 9,81 = 2807,4609 Н
Сила тяжести продукта, находящегося в барабане, GП, Н
GП = 0,785*0,1D2Lб?б9,81 (2.15)
GП = 0,785 * 32 * 0,1 * 3,9808 *1100 * 9,81 = 30348,9882 Н
Суммарная сила тяжести барабана и продукта Gс, Н
Gс = 2807,4609 + 30348,9882 = 33156,4491 Н
Учитывая на барабане наличие венцового зубчатого колеса и других неучтенных конструкций, примем Gс = 35000 Н.
Примем, что барабан покоится на двух опорах. На каждую опору в этом случае будет приходиться нагрузка, равная 0,5 * 35000 = 17500 Н. В каждой опоре имеется 2 ролика. Опоры роликов устраиваются так, чтобы обеспечить возможность их перемещения в радиальном направлении и вокруг оси вращения барабана.
Примем угол расположения ролика (угол, под которым расположена опора) ? = 300.
Реакция опоры Т, Н
Т = 0,5G / cos ? (2.16)
где G - сила тяжести части барабана с загруженным материалом, отнесенная к данной опоре.
Т = 0,5 * 17500 / cos 300 = 10103,6297 Н
Сила, сдвигающая опору по горизонтали относительно основания машины Т1, Н
Т1 = Т sin? = 0,5G / cos ? (2.17)
Т1 = 10103,6297 * sin 300 = 5051,8148 Н
Сила, прижимающая опору к основанию машины Т11, Н
Т11 = Т cos? = 0,5G (2.18)
Т11 = 10103,6297 * cos 300 = 8749,9999 Н
Примем, что опора и основание изготовлены из стали, тогда коэффициент трения между опорой и основанием машины f = 0,15.
Усилие среза болтов (iитаем их незатянутыми), прикрепляющих опору к основанию машины Р, Н
P = 0,5G ( tg? - f ) (2.18)
P = 0,5 * 10103,6297 * ( tg 300 - 0,15) = 2158,8944 Н
Ширина бандажа bб, мм
bб = Т / q (2.19)
где q - допускаемая интенсивность распределенной нагрузки по длине площадки касания бандажа и ролика, от 1 МН/м (для относительно быстро вращающихся барабанов) до 2,4 МН/м (для медленно вращающихся барабанов со скоростью 3-4 об/мин).
bб = 10103,6297 / (2,4 * 106) = 4,2098 * 10-3 м = 4,2098 мм
Принимаем в соответствии с рядом нормальных линейных размеров Ra510 (Приложение Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6638-69, мм, [7]) bб = 5 мм.
Ширину ролика bр принимаем несколько больше ширины бандажа в соответствии с рядами