Расчеты подтверждающие работоспособность оборудования

Таблица 5.1 Основные параметры и размеры

Производительность кг/ч
Число цилиндров, шт
Поверхность охлаждения	2,1
Скорость движения вытиснительного барабана об/мин
Диаметр цилиндра мм
Рабочая длинна цилиндра в мм
Мощность электродвигателя кВт	2,2
Количество штук
Напряжения электро сети В	380/220
Габаритные размеры в мм не более
длинна
ширина
высота
Масса кг не более

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 15.151031.12

Расчеты подтверждающие работоспособность оборудования

Механический расчет

Цилиндрическая передача

а) =2,2кВт, =1430 об/мин, =600 об/мин

1)Вычерчиваем кинематическую схему

Рисунок 5.4.1

2) Определить передаточное число

i= / =1430/600=2,3 (14)

3) Вычислить вращательный момент на валах шестерни

=9,55 / =0,55 /1430=14,6 Hм (15)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 15.151031.12

4)Выбираем марку материал и химико-термическую обработку зубьев. Назначаем для изготовления зубчатых колес сталь 45 улучшение (НВ 240..280)-для шестерни. Допустимая напряженность на контактную и изгибную выносливость зубьев принимаем для стали 45(НВ 240..280)

=420мПа, = , =110мПа для реверсивной передачи =4 для колеса

Назначая ресурс передачи ,находим число циклов нвпряжения

= =60 =390 (16)

Так как и , то значение коэффицентов циклической долговечности

=1 и =1

И так допустимое напряжение для матрьялов шестерни

G’мр= мр К ми =600 *1=600 мПа;GFp= FpKFL = 130*1=130 мПа (17)

Для шестерни колеса

G’’мр= мрКмL 420 *1 = 420 мПа,G’’FPRFL= 110*1=110м Па (18)

5) выбираем коэффициенты

По таблице для стальных шевронных колес

Ка = 4300 Па, Коэффициент ширины непрямозубых колес

ва =0,2 … 0,8, принимаем 𝛙ва =0,5

Значение 𝛙ва вычисляем по формуле

𝛙ва =0,5 𝛙ва (и+1) =0,5 *0,5 (2,5+1) =0,87 (19)

6) вычисляем требуемое расстояние

А ю≥Ка (и+1) =4300(2,5+1) =15050 =45,6мил=47мил (20)

Принимаем, а ю =47 мил

7 выбираем нормативный модуль и вычисляем окружной модуль

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 15.151031.12

Mn= (0,01…0,02) а ю =(0,01.. 0,02) *47 = 0,47.. 0,94 мил (21)

По СТСЭВ310 -76 принимаем mn =1 принимая𝛒= для шевровых колес рекомендовано 𝛒=25..40 получали mt =mn / cosβ=mn /cos =1|0,865 =1,156 мин (22)

Для удобства дальнейших счетов округляем окружной модуль до mt=1,2мил тогда (23)

cos𝛒= mn/ mt=1/1,2=0,83м (24)

8) определяем числа зубьев шестерни и колеса:

Z1=2aw/[mt(и+1)]=2*47/1,2 (2,5+1) = 22 и Z2= и Z1 =2,5 *22=55 (25)

9) вычисляем длительные диметры, диаметры вершин и впадин збьв шестерни и колеса и уточняем расстояние.

d1=mt * Z1=1,2*22=26,4 мил d2= mtZ2=1,2*56=67 мил (26)

d a1=d1+2mn=26,4+2*1=28,4 мил d a2= d 2+ 2mn=67+2=69 мил (27)

df1= d1-2,5mn=26,4-2,5*1=23,9 мил df2= d2-2,5mn=67-2,5*1=64,5 мил

(28)

dw=(d1+ d2)|2= 26,4+67/2=47 мил (29)

10)определяем ширину венца зубчатых колес

В=4 ва *аw =0,5*47 =23,5 мил (30)

11) вычисляем окружную скорость и назначение степень точности передачи

U=Пd1n1/60=3,14*27* *1/60=2,02м/с (31)

При 4м/с <v<10 м/с назначаем для проектирования непрямозубой передачи 9-ю степень точности

12) вычисляем силы действующие в зацеплении окружная сила.

Ft=2T1/d1=2*14,6* /27=1,09* H (32)

Радиальная сила

Fr= Ft = Ft =1,00* * =0,47* Н (33)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 15.151031.12

13) определяем коэффициенты,входящие в уравнение при ß=

55’, Zм=274*1

, Zɛ=

= 0,834 (34)

Так как

ɛρ=в sinρ/(Пmn)= 105 55/(3/4*1)=510,9 (35)

ɛ2= [1,88-3,2(1/Z1+1/Z2)] =[1,88-3,2*( + )] 56’=1,47 (36)

Кпß=1,075,Кнν=1,05,Кн2=1,09 (37)

Коэффициент нагрузиКн =Кн2КнρКнν=1,09*1,075*1,05=1,23 (38)

14) Контактную выносливость рабочих поверхностей зубьев пверяем по формуле.

=1,55*274*1 *0,834 (2.5+1)/(27*105*1 *2,5)= 354* = 200*1 Па <[Gнр]=200<420 (40)

15) Выносливость зубьев

Z’ν=Ζ1/ =Ζ1/0,85 =22/0,636=35 (41)

Ζ’’ν=Ζ2 =56/0,636=88 (42)

По таблице, определяем коэффициенты формы зуба YF=3,81 для шестерни, Y’’F=3,78 для колеса

G’FP/Y’F=130/3,84=33,8м Па,G’’FP/Y’’F=110/3,78=29.2мПа (43)

Так как зубья колеса оказались менее прочными, то проверку выносливости зубьев при изгибе выполненными по зубу колеса, при ρ= находим коэффициент наклона контактной линии к основанию зуба

Yβ=1-ρ/140=1- 55'/140=O,778 (44)

KF2=0,91,KFβ=1,145;KFU=3Kмν-2=3*1,05-2=1,15 (45)

Коэффициент нагрузки KF=KF2*KFρ*KFν=O,91*1,145*1,15=1,2 (46)

Итак, наибольшее расчетное напряжение

G'F= = =36,6* па<GFP (47)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 15.151031.12

5.4.2 Теплотехнический расчет.

Трехцилиндровый маслообразователь входит в комплект автоматизированная поточной линии производства сливочного масла и предназначен для переработки высокожирных сливок в сливочное масло

Высокожирные сливки из нормалезационных ванн охлаждаются в трех цилиндрах маслообразователя, и превращается в масло

В процессе охлаждения сливки перемешивают мешалками вытеснительных барабанов

Барабаны приводятся во вращение приводом,состоящим из двигателя и двухступенчатого цилиндрического редуктора. Мощность двигателя Ν=2,2 кВт, частота вращения n=1430oб/мин

Выполнить проективный расчет трехцилиндрового маслообразователя

Выбрать и обосновать параметры процесса в маслообразователе, его размеры.

Количество цилиндров 3, внутренний диаметр охлаждающих цилиндров всех трех секций D=0,315м;цилиндры изготовлены из нержавеющей стали;поверхность охлаждения каждого цилиндра 0,7 , наружный диаметр барабана 0,265м,длина каждой мешалки 0,69м, плотность высокожирных сливок и сливочного масла 930 кг/ коэффициент теплопередачи в первой секции 500Вт/( *K)тепловой КПД общий для всех секций 0,9,мощность перешедшая в тепловую в результате вращения мешалок в вязкой среде, в первом цилиндре N=200 Вт, во втором цилиндре N2=400Вт, в третьем цилиндре N3=700Вт

Средняя теплоемкость высокожирных сливок 2500Дж/(кг*К) масла 2000Дж (кг*К) Теплота фазового превращения r=2500Дж/кг.

Для расчетной средней скорости потока принимают продолжительность обработки продукта в маслообразователе за 300 с Т общ = 300с

Порядок расчета

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 15.151031.12

Определяем частоту вращения вытеснительного барабана

= =148,8 об/м (48)

Где n- частота вращения вала двигателя

передаточное число первой зубчатой передачи редуктора.

= =3,1 (49)

-передаточное число второй зубчатой передачи.

- = =3,1 (50)

Где - число зубьев шестерни ( =19)

- число зубьев колеса ( =59),Zs=19, =59

Производительность маслообразователя каждой из его секций определяют из упражнения неразрывности потока и равна производительности.

M= *Vср*Рср= *0,0023*930=0,059м (51)

Где D- внутренний диаметр охладительного цилиндра

d- наружный диаметр вытеснительного барабана

h общ- объемный к.п.д. учитывающий увеличения пальцевого сечения (дополненные лопасти) и одновременно чего уменьшение в результате установки ножей и их креплений (hоб=0,8)

Среднюю скорость потока продукта в секции

Vср= = =0,023м/с (52)

где1n длина пути движения потока в секции ровна длине цилиндра м(1 n= 0,690м)

Tср- продолжительность обработки в данной секции с

Tср= = =100C (53)

Количество одновременно обрабатываемого продукта в секции

M= = *0,690*930=17,9676м (54)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 15.151031.12

Для расширения масла хорошего качества решающее значение имеет правильный выбор общей продолжительности обработки продукта, которая зависит от многочисленных факторов: физико-химических свойств молока, природных зон и времени года, качества высокожирных сливок, способов и температурного режима при их положении,диаметра барабанной мешалки, температурного режима работы маслоообразователя

При охлаждении сливок в цилиндрах маслообразователя хладагент (ледяная вода, рассол) движется по спиралям винтообразно вкруг цилиндра по направлению от передней части аппарата к задней; в нижнем и в верхнем цилиндрах – противотоком по отношению к движению продукта, а в среднем цилиндре - прямотоком. Такое направление движения улучшает теплообмен. Возможные схемы охлаждения цилиндров охлаждать нижний цилиндр ледяной водой;

Охлаждать все три цилиндра рассолом

Изображают температурный график трехцилиндрового маслообразователя для случая, когда нижний цилиндр охлаждается ледяной водой, а средний и верхние цилиндры- рассолом.

При заданном температурном режиме можно приближенно определить общую продолжительность обработки в трехцилиндровом маслообразователе.

Тобщ= = = 787,44 (55)

Где m- количество одновременно обрабатываемого продукта в секции.

Z – количество секции (z=s)

С сл- средняя теплоемкость высокожирных сливок

-начальная температура высокожирных сливок, перед выходом в первую секцию маслообразователя ( =7 С)

-температура высокожирных сливок на выходе из I секции

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 15.151031.12

- температура высокожирных сливок на выходе из II секции

- температура сливочного масла на выходе из маслообразователя

См – средняя теплоемкость сливочного масла

r –теплота фазового превращения в масло при кристаллизации

- внутренняя поверхность охлаждающих цилиндров

К- коэффициент теплопередачи в соответствующих цилиндрах маслообазователя.

- - средняя логарифмическая разность температур

hт- коэффициент, учитывающий потери холода в секциях через крышки и мешочки.

- мощность пришедшая в тепловую в результат вращения мешалок в вязкой среде в соответствующих цилиндрах

Производительность мaслобразователя

М= = =0,06 кг (56)

Где Z- число цилиндров

m- количество одновременно обрабатываемого продукта в цилиндре

т общ – общая продолжительность обработки сливок в маслообрзователе

продолжительность обработки высокожирных сливок в I секции

= = =206,3 С (57)

После этого на основании графика температур по цилиндрам из уравнения полового баланса определяют количество ледяной воды и рассола для охлаждения масла, подбирают испаритель для рассола, насос. Приводят техническую характеристику подобного комплектующего оборудования.