Практическая работа 2. Овощерезательные машины.
Цель работы: освоить методики технологического и энергетического расчётов машин для нарезки овощей.
Методика расчёта и справочные указания
В зависимости от устройства и движения рабочих органов овощерезки можно классифицировать на: дисковые– с вращающимися ножами; пуансонные– с неподвижными ножевыми решётками и пуансонами; комбинированные – с вращающимся ножом и неподвижной ножевой решёткой; машины с дисковыми ножами. По назначению овощерезки бывают: для нарезки сырых или варёных овощей.
Дисковые овощерезки:
Производительность Q (кг/ч) дисковых овощерезок:
Где rmax и rmin – максимальные и минимальные расстояния от оси вращения до рабочих точек ножа, м;
h – толщина нарезаемого ломтика, м;
z – число ножей;
n – частота вращения ножей, с-1;
ρ – плотность продукта, кг/м3;
φ - коэффициент использования площади опорного диска: φ= 0,2÷0,3 при вертикальном диске, φ= 0,3÷0,4 при горизонтальном диске.
где N1 –мощность, необходимая для разрезания продукта, Вт;
N2 –мощность, необходимая для преодоления трения продукта о ножевой диск,Вт (для вертикальных дисков с загрузочным бункером в виде клина величиной N2можно пренебречь);
η – КПД передаточного механизма.
Мощность N1 (Вт), необходимая для разрезания продукта:
где qb –удельное сопротивление резания продукта(при угле заточки ножа 200: qb =700
Н/м–для картофеля; qb =800Н/м для моркови; qb 750Н/м–для свеклы);
∑l- общая длина лезвия ножей,м;
Vср – окружная скорость лезвия ножей(в средней точке),м/с; k –коэффициент использования длины лезвий,k=0,6 0,8. Окружная скорость лезвий ножей(вм/с):
Мощность, необходимая для преодоления трения продукта о ножевой диск(Вт):
|
|
где Мтр–момент трения, Н/м; ω- угловая скорость, рад/с.
Момент трения (Н/м):
где G – вес продукта, Н;
f – коэффициент трения продукта о ножевой диск, f = 0,3 0,4;
r – радиус контакта продукта с ножевым диском, м (r = 0,75 rмах)
Подбор электродвигателя осуществляется с запасом мощности.
Роторные овощерезательные машины
Производительность Q (кг/ч) роторных овощерезательных машин непрерывного действия:
где D – диаметр ротора, м;
n – частота вращения ротора, с-1;
h – толщина отрезанного ломтика, м;
l – длина ножа, м;
k – коэффициент использования длины лезвия, k = 0,4 
0,6;
ρ – плотность продукта, кг/м3;
φ - коэффициент использования ротора продуктом, 
= 0,2 0,3.
Пуансонные овощерезательные машины
Производительность Q(кг/ч) пуансонных машин:
где F – площадь наживой решётки, м2;
φ - коэффициент использования площади продукта, = 0,4 0,6;
ρ - насыпная площадь продукта, кг/м3;
V – скорость продвижения продукта через ножевую решётку, м/с:
где h –средний размер(диаметр)обрабатываемого продукта,мм(h 60±10 мм; для картофеля принимают h 
40мм);
n –частота вращения вала кривошипного механизма,с-1.
Потребная мощность N (Вт) для пуансонных овощерезок:
где N1 –мощность, необходимая для разрезания продукта,Вт;
N2 –мощность, необходимая для проталкивания брусочков продукта в ячейки
Между ножами решётки, Вт;
η –кпд передаточного механизма.
Мощность, необходимая для разрезания продукта (Вт):
Где qb –удельное сопротивление резания продукта (при угле заточения ножа 
= 200и скорости Vин. = 0,01 0,02м/с, qb = 700 Н/м);
|
|
l –общая длина всех (вертикальных ножей),м;
k –коэффициент использования длины лезвия, k= 0,7.
Мощность, необходимая для проталкивания брусочков продукта в ячейки(Вт):
где Z' – число пальцев толкателя;
f – коэффициент трения продукта о ножи, f = 0,5;
E – модель упругости продукта, Н/м2;
h – высота (ширина полотна) ножей, м;
δ – толщина ножа, м.
Подбор электродвигателя осуществляется с запасом мощности.
Овощерезательные машины с комбинированными рабочими органами
Производительность Q(кг/ч) для комбинированных овощерезательных машин:
где F – площадь ножевой рамки, м2;
V – скорость продвижения продукта через ячейки решётки, м/с;
p - плотность продукта, кг/м3;
φ’ - коэффициент использования площади ножевой решётки, φ’= 0,4÷0,5;
φ” - коэффициент, учитывающий перерывы в подаче продукта, φ” = 0,5.
Площадь ножевой решётки (м2):
F= a * b
где а и b–соответственно длина и ширина ячейки ножевой решётки, м.
Скорость продвижения продукта через ячейки ножевой решётки (вм/с):
где Z – число ножей;
h – толщина отрезаемого ломтика, м;
n – частота вращения ножа, с-1.
Потребная мощность N (кВт) комбинированных овощерезок принимается с запасом.
Задача 1: Определить производительность и потребную мощность овощерезательного механизма с вертикальным расположением ножевого диска МС к универсальному приводу при нарезании сырых овощей ломтиками при следующих данных:
| № варианта | rmax, м | rmin,м | n, с-1 | z | p,кг/м3 | k | φ | h,м | qb, Н/м |
| 0,094 | 0,014 | 2,83 | 0,8 | 0,25 | 0,002 | ||||
| 0,92 | 0,010 | 2,85 | 0,7 | 0,2 | 0,002 | ||||
| 0,093 | 0,014 | 2,87 | 0,75 | 0,24 | 0,0025 | ||||
| 0,101 | 0,016 | 2,82 | 0,6 | 0,22 | 0,0020 | ||||
| 0,097 | 0,015 | 2,90 | 0,8 | 0,23 | 0,003 | ||||
| 0,094 | 0,013 | 2,85 | 0,65 | 0,21 | 0,0025 | ||||
| 0,095 | 0,012 | 2,83 | 0,7 | 0,26 | 0,002 | ||||
| 0,096 | 0,014 | 2,84 | 0,75 | 0,27 | 0,003 | ||||
| 0,094 | 0,011 | 2,86 | 0,8 | 0,3 | 0,0025 | ||||
| 0,092 | 0,012 | 2,83 | 0,76 | 0,28 | 0,002 |
|
|
Пример для варианта № 1:
Q= 193 кг/ч; N1 =100,7 Вт; N2 – пренебрегаем; N = 0,1 кВт.
Задача 2: Определить производительность роторной овощерезательной машины типа МРО при резании картофеля по следующим исходным данным:
| № варианта | D, м | n, с-1 | h, м | l | p | k | φ |
| 0,4 | 7,75 | 0,002 | 0,1 | 0,5 | 0,2 | ||
| 0,42 | 7,85 | 0,002 | 0,11 | 0,4 | 0,21 | ||
| 0,43 | 7,76 | 0,002 | 0,098 | 0,45 | 0,25 | ||
| 0,45 | 7,82 | 0,003 | 0,1 | 0,48 | 0,24 | ||
| 0,41 | 7,81 | 0,003 | 0,12 | 0,5 | 0,2 | ||
| 0,4 | 7,80 | 0,003 | 0,1 | 0,55 | 0,3 | ||
| 0,39 | 7,70 | 0,002 | 0,11 | 0,58 | 0,26 | ||
| 0,38 | 7,75 | 0,003 | 0,1 | 0,6 | 0,27 | ||
| 0,44 | 7,72 | 0,002 | 0,115 | 0,4 | 0,28 | ||
| 0,4 | 7,70 | 0,003 | 0,11 | 0,45 | 0,3 |
Пример варианта №2:
Q = 490 кг/ч.
Задача 3: Определить производительность и потребную мощность пуансонного овощерезательного механизма МС и универсальному приводу при следующих и исходных данных:
| № варианта | F, м2 | d, м | n, с-1 | l, м | Z | Z' | б, м | h, м | E, Н/м3 | p | φ |
| 0,005 | 0,04 | 0,47 | 0,065 | 0,001 | 0,016 | 24 10 | 0,4 | ||||
| 0,0045 | 0,04 | 0,45 | 0,063 | 0,001 | 0,015 | 20 10 | 0,45 | ||||
| 0,005 | 0,045 | 0,46 | 0,062 | 0,0011 | 0,017 | 22 10 | 0,46 | ||||
| 0,0052 | 0,05 | 0,47 | 0,065 | 0,0012 | 0,015 | 23 10 | 0,5 | ||||
| 0,0055 | 0,052 | 0,48 | 0,064 | 0,0011 | 0,014 | 24 10 | 0,55 | ||||
| 0,0046 | 0,045 | 0,50 | 0,059 | 0,001 | 0,013 | 25 10 | 0,56 | ||||
| 0,0047 | 0,04 | 0,49 | 0,060 | 0,0011 | 0,016 | 20 10 | 0,57 | ||||
| 0,0049 | 0,045 | 0,52 | 0,061 | 0,0012 | 0,015 | 21 10 | 0,58 | ||||
| 0,005 | 0,052 | 0,44 | 0,062 | 0,001 | 0,012 | 24 10 | 0,6 | ||||
| 0,0053 | 0,05 | 0,42 | 0,065 | 0,0011 | 0,015 | 25 10 | 0,4 |
Пример для варианта № 3:
V = 0,002 м/с; Q = 100 кг/ч.; ∑l=0,78 м; N1 = 8,43 Вт; N2 = 55 Вт; N = 0,1 кВт.
Задача 4: Определить производительность комбинированного овощерезательного механизма при следующих исходных данных:
| № варианта | a, м | b, м | n, с-1 | h, м | p,кг/м3 | Z | φ’ | φ” |
| 0,17 | 0,12 | 1,0 | 0,008 | 0,4 | 0,5 | |||
| 0,175 | 0,125 | 1,1 | 0,0075 | 0,42 | 0,5 | |||
| 0,165 | 0,110 | 0,95 | 0,008 | 0,45 | 0,5 | |||
| 0,166 | 0,12 | 1,0 | 0,009 | 0,47 | 0,51 | |||
| 0,167 | 0,125 | 0,96 | 0,0084 | 0,4 | 0,49 | |||
| 0,168 | 0,124 | 0,97 | 0,0077 | 0,41 | 0,5 | |||
| 0,166 | 0,126 | 0,99 | 0,008 | 0,5 | 0,51 | |||
| 0,17 | 0,117 | 1,0 | 0,009 | 0,48 | 0,49 | |||
| 0,18 | 0,12 | 1,05 | 0,0085 | 0,46 | 0,5 | |||
| 0,174 | 0,123 | 1,1 | 0,0087 | 0,44 | 0,51 |