Проект тестомесильной машины типа ТММ-60М

Технологический расчет.

 

Производительность тестомесильной машины Q определяется по формуле производительности машин периодического действия, исходя из заданной емкости дежи:

 

                                             Q=3600*М/T,   кг/ч 

 

где: М- количество продукта, загружаемого в машину единовременно, кг;

        Т- продолжительность цикла обработки, с.

 

 

Масса загружаемой порции продукта М определяется по формуле:

 

                                      М=V*p* φ, кг

 

где: V- объем рабочей камеры, м3, зависит от формы рабочей камеры;

        p- объемная масса (плотность) продукта, кг/м3

       φ- коэффициент  загрузки.

При этом плотность продукта принимается:

       p=800-850 кг/м3 для густого крема

       p=900-950 кг/м3 для жидкого теста

 

Продолжительность замеса теста, включая время загрузки/выгрузки продукта: Т=750-1500 сек.; коэффициент заполнения дежи φ=0,6-0,7;

объемная масса теста p=800-950 кг/м3

Объем дежи:

 

V=65л.=0,065 м3

 

 

Определим массу загружаемого продукта:

 

М=V*p* φ=0,065*900*0,7=41 кг.

 

Найдем производительность аппарата, приняв время обработки Т=900с.:

 

Q=3600*М/T=3600*41/900=162 кг/ч 

 

 В качестве расчетного  рабочего органа принимается  лопасть, используемая для замеса  продукта. Эту лопасть можно рассматривать  состоящей из двух фигур: сверху прямоугольного равнобедренного треугольника, опирающегося гипотенузой на расположенный снизу полукруг радиусом Rл . Площадь этой лопасти должна составлять только часть от площади вертикального сечения дежи .

Размеры тестомесильного рычага:

диаметр рычага:

dр=0,05-0,06 м

 

длина рычага:

Lр=2/3H+h+D/2

откуда Lр=0,527 м.

 

Площадь тестомесильной лопасти, м2 :

Fл=F/30

где F- площадь вертикального сечения дежи, м2

 

F=1/2*(D+d)*(H+h)

 

Откуда: F=0,63 м2  ;  Fл=0,21 м2  

Размеры тестомесильной лопасти определяются:

Fл = Lл*Вл ; м2

где Lл- длина лопасти, м2

      Вл- ширина лопасти, Вл=0,07-0,08Lл, м

Откуда: Lл= 1,73м.

 

Частота вращения рычага с лопастью, с-1

nр= 0,8 с-1

 

Частота вращения дежи, с-1

nд= 0,56 с-1

 

Мощность электродвигателя тестомесильной машины:

N=(N1+N2)/ŋ

где: N1- мощность на перемешивание продукта, Вт.

       N2- Мощность на вращение дежи с продуктом, Вт.

       ŋ- КПД машины.

N1=ωл∙rmax∙(0,4GT+Fл∙Со)

где: ωл- угловая скорость вращения рычага и лопасти: ωл=2π∙ nр

        rmax- радиус окружности по которой движется лопасть, 0,3 м

       GT- вес тела в деже, Н:    GT=mT∙g

       Со- удельное давление лопасти на тесто, Па : Со=10,5∙104 Па

  Тогда N1=721,3 Вт.

N2= ωд∙rц∙f∙(GT+Gд)

 

где: ωд- угловая скорость вращения дежи: ωд=2π∙ nд

        rц- радиус цапфы дежи, 0,025м.

 

       f – коэффициент в опоре дежи , 0,02;

      Gд- вес дежи , 700-800 Н.,

Тогда N2=0,564 Вт.

 

КПД машины 0,65-0,75 , тогда N двигателя расчетная 962,5 Вт.

Принимаем электродвигатель АОЛ-2-21-2,4,6. Мощность 1,1кВт. Частота вращения 23,7 с -1, масса 16,3 кг.

 

 

Кинематический расчет и силовой расчет.

 

Общее передаточное число привода лопасти :

iобщ.= nд / nр

где : nд- частота вращения вала электродвигателя, с -1

             nр- частота вращения вала рабочего органа, с -1

Тогда iобщМ1=iрем.∙iред.=3∙10

 

Общее передаточное число привода дежи:

iобщ.= nд / nр

где : nд- частота вращения вала электродвигателя, с -1

             nр- частота вращения вала рабочего органа, с -1

Тогда iобщМ1=iред.=60

 

Передаточные числа различных передач рекомендуется принимать в пределах:

ременная передача  i=1,52-3

планетарная передача  i=10-60

зубчатая передача  i=2,0-5,0

червячная передача  i=10-80

В данном случае в механизме присутствует ременная передача ( примем i=1,52) , червячная передача (примем i=10), и планетарная передача (примем i=10).

Рассчитаем общее передаточное число механизма:

iобщ.=1,52+10+10=21,52

 

 

Определение мощности, частоты и крутящих моментов на отдельных валах.

 

   Для проектирования  передач привода необходимо знать  величины мощностей, крутящих моментов  и частоту вращения на отдельных  валах. Указанные параметры рассчитываются  с учетом направления передачи усилия от двигателя к рабочему валу.

   Так как нам  известна частота вращения вала  тестомесителя, отсюда можно узнать  частоту вращения вала двигателя. Число оборотов рабочего органа  вала двигателя nв.=1422об./мин. При наличии ременной передачи число оборотов вала рассчитывается по формуле:

n2= n1/ i1

где: i1- передаточное число первой передачи;

       n1- обороты вала до передачи;

       n2- обороты вала после передачи.

n2= n1/ i1= 1422/1,52=935,5 об./мин.

 

Обороты вала от шкива до рабочего органа:

n3= n2/ i1 =935,5/10=93,55 об./мин.

 

Обороты от червячной передачи до вала, вращающего дежу:

n4= n1/ i3= 1422/10=122,2 об./мин.

 

Определим крутящий момент на первом от двигателя валу:

        М1=Мдв.=Nдв./ 2π∙ nдв.

        Мдв.=1100/2*3,14*1440=0,12 H*м

 

Определим крутящий момент и мощность второго вала, после ременной передачи:

N2=N1∙ŋ1∙ŋ1'

где: ŋ1- КПД передачи. В нашем случае КПД всех передач одинаковые и равны 0,94.

       ŋ1'- КПД подшипников первого вала. На всех валах это значение одинаково и равно 0,95.

N2=1100∙0,94∙0,95=982,3 Вт.

Крутящий момент определим по формуле :

М2=М1∙ i1∙ŋ1∙ŋ1'

где: i1- передаточное число первой передачи;

 М2=0,12∙ 1,52∙0,94∙0,95=0,16 Н∙м

 

Определим крутящий момент и мощность третьего вала, после червячной передачи:

N3=N2∙ŋ2∙ŋ2'

где:  ŋ2- КПД второй передачи.

        ŋ2'- КПД подшипников второго вала.

N3=982,3*0,94*0,95=877,2 Вт.

Крутящий момент определим по формуле:

М3=М2∙ i2∙ŋ2∙ŋ2'

М3=0,16∙10∙0,94∙0,95=1,42 Н*м

 

Определение мощности на рабочем валу производиться по формуле:

                                    Nр.в.=Nдв.∙ ŋобщ.

где: ŋобщ.- общий КПД.

ŋобщ.= ŋ1∙ ŋ2∙ ŋ3….. ŋz∙ŋ1'∙ŋ2'….∙ ŋz'

где: ŋ1, ŋ2, ŋz- КПД передач

       ŋ1', ŋ2',  ŋz'- КПД всех подшипников.

ŋобщ.=0,94∙0,94∙0,94∙0,95∙0,95∙0,95=0,71

Nр.в.=1100∙0,71=781 Вт.

 

 

Планетарная передача.

 

Для малых передаточных отношений (i<25):

i=z13/(z1+z2)(z1-z2)

следует принимать z1= z3;  z2= z4

тогда принимаем z1= z3=21 ;откуда z2= z3=210

 

Принимаем модуль зубчатой передачи m=1.25.

 

Тогда межосевое расстояние определим по формуле:

А=m/(0.01-0.02)

Откуда А=125мм.

Диаметр делительной окружности шестерни:

dш=m∙zш

тогда dш=27мм.

Диаметр делительной окружности колеса:

dк= m∙zк

тогда dк=262.5

 

Ширина зубчатого колеса: (1.3∙dш)=35мм.

 

 

 

Клиноременная передача.

 

Передаваемая мощность:

N2=N1∙ŋ

где: N1-мощность на ведущем валу передачи, кВт.

       ŋ- КПД=0.96

тогда N2=1.06

Диаметр малого ведущего шкива=71мм.

 

Диаметр ведомого шкива:

D2=D1∙i(1-ε)

где: ε-коэффициент скольжения ремня-0.01

тогда диаметр ведомого шкива – 200мм

 

Диаметры валов:

Диаметр быстроходного вала: dб.=0.22∙А=44мм.

Диаметр тихоходного вала: dт.=0.3∙A=60мм.

 

 

Расчет червячного редуктора.

 

Число витков червяка при i=60 по ГОСТ 2144-76 примем равным z1=1 , принимаем число зубьев червячного колеса z2=60

По ГОСТ 19672-74 выбираем модуль m и коэффициент диаметра q:

m=4м

q=12

Тогда диаметр делительной окружности червяка d1 и червячного колеса d2:

d1=m∙q=4∙12=48мм.

d2=m∙ z2=4∙60=240мм.

 

Отсюда коэффициент смещения червяка X:

X=0.5((d2/m)- z2)=0

Так как X=0, следовательно червяк нарезается без смещения.

 

Диаметры вершин червяка dа1 и колеса dа2:

dа1= d1+2m=56мм.

dа2= d2+2m(1+X)=248мм.

 

Угол подъема винтовой линии определяется по формуле:

γ=arctg z1/q=5°

 

Примем червяк вида Z1 –эвольвентный, следовательно высота головки  витков hа1 и высота  ножки витков hf1 будут определяться по формулам:

hа1=m=4мм.

hf1=(2.2cosγ-1)m=4.8мм.

Найдем диаметры впадин червяка df1  и колеса df2:

df1= d1-2hf1=38.4мм.

df2= d2-2m(1.2+X)=230.4

Длина нарезанной части червяка при X=0 и z1=1:

b1=(12.5+0.09 z2)m=71.6мм.

Наибольший диаметр червячного колеса:

d2н= dа2+(6m/ z1+2)=248.4мм.

Вершина венца червячного колеса при z=1:

B2=0.67∙ dа1=37.52мм.

Радиус выемки поверхности вершин зубьев червячного колеса:

R=0.5∙ d1 – m=20мм.

Рассчитаем межосевое расстояние:

Ам=0.5m(q+ z2+2X)=148мм.

Делительная толщина по хорде витка червяка:

Sд=0.5π∙m∙cosγ=6.3мм.

Делительная высота по хорде витка червяка:

hд=m+0.5 Sд∙tg(0.5arcsin(Sд∙sin²γ/ d1)=0.1мм.

Скорость скольжения червяка:

Ν=5.24∙10-5 d1∙(nдв./cosγ)=3.6м/с

Для червяка принимаем сталь 40Х, закаленную до твердости 50НRC.

Для изготовления венцов примем использование оловянной бронзы БрО6Ц6СЗ(по ГОСТ 613-79).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ТИХООКЕАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Инженерных Дисциплин и Ресурсосберегающих Технологий

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине "Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств"

на тему:

"Проект тестомесильной  машины типа ТММ-60М".

 

 

Разработал:                                                                                        Принял:

студент 442-Т (03) группы                                                   к.т.н., доцент

 

 

 

 

 

 

 

 

Владивосток 2007