Производительность матрицы (кг/ч) по сухим изделиям

 

, (68)

где υ – скорость течения теста по формующим каналам, м/с;

f – площадь живого сечения матрицы, м²;

W₂ – конечная влажность продукта, W₂ = 12%.

Скорость (м/с) течения теста в зависимости от формы сечения каналов определяются по следующим формулам:

а) для макарон

 

, (69)

 

где υ₀ – скорость скольжения, принимаем υ₀ = 0;

μ – динамическая вязкость, зависит от влажности теста, Па*с;

 - перепад давления по длине формующего канала, можно представить как  (  - перепад давления формования, Па; l – длина канала; м);

R_H – наружный радиус трубки колец, R_H = 0,00275 м;

R_B – внутренний радиус отверстия трубки, R_В = 0,00175 м;

r – радиус от оси кольцевого канала, м,

 

; (70)

 м.

 

Тогда

 

б) для вермишели

 

, (71)

 

где R – радиус сечения формующего отверстия, r = R/2=0.000375 м;

Тогда

 

м/с.

 

в) для лапши

 

, (72)

 

где b и a – длина и ширина формующего отверстия, b = 0,004 м, a = 0,001 м.

 

Получим

 

 м/с.

 

Тогда из формулы производительности матрицы получаем, что площадь живого сечения матрицы

 

. (73)

Для макарон

 

 м².

 

Для вермишели

 

 м².

 

Для лапши

 

 м².

 

Площадь матрицы (м²)

 

, получаем  м².

 

Площадь отверстий матрицы:

а) для макарон

 

, (74)

 

Тогда

 

 м².

б) для вермишели

 

, (75)

 м².

 

в) для лапши

 

, (76)

 м².

 

Число отверстий

 

. (77)

 

а) для макарон

 

 отв.

 

б) для вермишели

 

 отв.

 

в) для лапши

 

 отв.

 

Площадь (м²) живого сечения матриц в зависимости от вида изделий

а) макарон

 

, (78)

 

Получаем

 

 м².

 

б) для вермишели

 

, (79)

 м².

 

в) для лапши

 

, (80)

 м².

Полученная производительность матрицы рассчитывается по формуле (68)

а) для макарон

 

 кг/ч.

 

б) для вермишели

 

 кг/ч.

 

в) для лапши

 

 кг/ч.

 

Расчет тестосмесителя

Производительность (кг/ч) тестосмесителя любого макаронного пресса должна быть равна производительности шнека по сырым изделиями

 

 

Производительность (кг/ч) макаронного пресса по сырым изделиям можно рассчитать по формуле

 

, (81)

 

где П_ф – производительность по готовым изделиям (сухим) изделиям, кг/ч;

W_u – влажность сухих изделий (W_u = 13%);

W_Т – влажность теста (W_Т = 30%).

 

 кг/ч.

 

Объем месильной камеры (м³) тестосмесителя рассчитывают

 

, (82)

 

где τ – время замеса, τ = 0,3 ч;

ρ_т – насыпная плотность теста, ρ_т = 719 кг/м³;

φ – коэффициент заполнения тестосмесителя тестом, φ = 0,6.

 

 м³.

 

Общую длину (м) месильной камеры рассчитывают

 

, (83)

 

где F – площадь поперечного сечения камеры, м².

 

, (84)

 

где R – радиус днища камеры смесителя, R = 0,15 м;

h – высота призматической части смесителя, h = 0,18 м.

 

 м².

Подставив значения в формулу () получим

 

 м

 

Потребляемую мощность (кВт) на замес теста можно ориентировочно определить по формуле (85).

 

, (85)

 

где w – угловая скорость вращения месильного органа, рад/с.

Зная частоту вращения вала смесителя, можно определить угловую скорость вращения по формуле (86).

 

, (86)

 

где n – частота вращения месильного органа, n = 150 мин^-1.

 

 рад/с.

 

Тогда

 

 кВт.

 

Расчет ворошителя

Производительность (кг/ч) ворошителя любого макаронного пресса должна быть равна производительности шнека по сырым изделиями

,

 

Производительность (кг/ч) макаронного пресса по сырым изделиям можно рассчитать по формуле (87).

 

, (87)

 

где П_ф – производительность по готовым изделиям (сухим) изделиям, кг/ч;

W_u – влажность сухих изделий (W_u = 13%);

W_Т – влажность теста (W_Т = 30%).

 

 кг/ч.

 

Объем месильной камеры (м³) ворошителя рассчитывают

 

, (88)

 

где τ – время замеса, τ = 0,0167 ч;

ρ_т – насыпная плотность теста, ρ_т = 719 кг/м³;

φ – коэффициент заполнения ворошителя тестом, φ = 0,9.

 

 м³.

 

Общую длину (м) месильной камеры рассчитывают

 

, (89)

 

где F – площадь поперечного сечения камеры, м².

 

, (90)

 

где d – диаметр ворошителя, d = 0,1 м.

 

 м²

 

Подставив значения в формулу (89) получим

 

 м.

 

Потребляемую мощность (кВт) можно ориентировочно определить по формуле

 

, (91)

 

где w – угловая скорость вращения месильного органа, рад/с.

 

Зная частоту вращения вала смесителя, можно определить угловую скорость вращения по формуле (92).

 

, (92)

где n – частота вращения месильного органа, n = 1500 мин^-1

 

 рад/с.

 

Тогда

 

 кВт.

 

3.4 Кинематический расчет

 

Подбор муфты

Материал полумуфт выбираем сталь 35. Пальцы из нормализованной стали 45, втулки из специальной резины, [σ]_см = 2 Н/мм. Муфты подбираем по диаметрам соединительных валов и проверяем втулки на смятие поверхности, прилегающей к пальцу:

 

, (93)

 

где l_в – длина втулки, l_в = 28 мм.

d_n – диаметр пальца, d_n = 14 мм.

z – число пальцев, z = 4.

D₁ – диаметр окружности, на которой расположены оси пальцев, D₁ = 90 мм.

 

 Н/мм.

 

Пальцы проверяем на изгиб

 

, (94)

 

где l_n – длина пальца, l_n = 33 мм;

[σ]_u = 0,25σ_Т.

Получим

 

 

Условия выполняются.

Подбор электродвигателя макаронного пресса

Общая потребляемая мощность

 

, (95)

 

получим

 

 кВт.

 

По потребляемой мощности и частоте вращения n = 90 об/мин выбираем мотор – редуктор типа МПз2, но также надо учесть допускаемый крутящий момент на выходном валу М_кр = 31,48 кгс∙м. Тогда выбираем МПз2 – 50 с номинальной частотой вращения выходного вала n_ном = 90 об/мин, тип электродвигателя 4А100L2P3 мощностью 5,5 кВт и частотой вращения n_син = 2880 об/мин.

Подбор электродвигателя ворошителя

По потребляемой мощности N = 0.026 кВт и частоте вращения n = 1500 об/мин выбираем электродвигатель типа 4АА50А4У3 исполнения М300 с мощностью 0,06 кВт и частотой вращения n_син = 1500 об/мин.

Расчет цепной передачи на тестосмеситель

1 Выбираем цепь приводную роликовую однорядную ПР (по ГОСТ 13568 – 75) и определяем шаг ее по формуле (96)

 

 (96)

 

предварительно вычисляем величины, входящие в эту формулу:

а) вращающий момент на валу ведущей звездочки

 

. (97)

 

Тогда

 

 Н•мм.

 

б) коэффициент

 

 (98)

 

в соответствии с исходными данными принимаем:

К_д = 1 ( при спокойной нагрузке);

К_Н = 1,25 (при наклоне свыше 60⁰);

К_Р = 1,25 (регулирование натяжения цепи периодическое);

К_см = 1,3 (смазывание цепи периодическое);

К_п = 1,25 (работа в 2 смены);

К_а = 1,25 ( так как принято а < 30t).

Следовательно,

 

 

в) число зубьев звездочек:

ведущей

 

 (99)

(передаточное число )

 

Ведомой

 

 (100)

 

г) среднее значение [p], принимаем ориентировочно [p] = 38,5 МПа; число рядов цепи m = 1.

д) находим шаг цепи

 

 мм.

 

Принимаем ближайшее большее значение t = 15,875 мм; проекция опорной поверхности шарнира А_оп = 54,8 мм²; разрушающая нагрузка Q = 22,7 кН; q = 1 кг/м.

2 Проверяем цепь по двум показателям:

а) по частоте вращения – допускаемая для цепи с шагом t = 15,875 мм частота вращения [n₁] = 1000 об/мин, условие n₁ ≤ [n₁] выполнено;

б) по давлению в шарнирах – для данной цепи значение [p] = 38,5 МПа; расчетное давление

 

, (101)

 

Где

 

 (102)

 

Где

 

 (103)

 

Получаем

 

 м/с.

 

Тогда

 

 Н.

 МПа.

 

Условие p ≤[p] выполнено.

3 Определяем число звеньев цепи; предварительно находим суммарное число зубьев

 

 

4 Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:

 

 (104)

 

Ведущей

 

 мм,

 

ведомой

 

 мм.

 

5 Определяем диаметры наружных окружностей звездочек:

 

 (105)

 

где d₁ – диаметр ролика цепи, d₁ = 10,16 мм.

Ведущей

 

 мм,

 

Ведомой

 

 мм.

 

6 Определяем межосевое расстояние

 

 (106)

 мм.

 

Принимаем а = 240 мм.

7 Определяем силы, действующие на цепь:

окружная F_t = 420 Н

центробежная

 

 (107)

 Н

 

от провисания цепи

 

 (108)

 Н.

 

Расчетная нагрузка на валы

 

 (109)

Н.

 

8 Проверяем коэффициент запаса прочности S по формуле

 

 (110)

 

Нормативный коэффициент запаса прочности [S] = 7,4; условие S ≥ [S] выполнено.

Расчет цепной передачи от тестосмесителя на перекладчик

1 Выбираем цепь приводную роликовую однорядную ПР (по ГОСТ 13568 – 75) и определяем шаг ее по формуле

 

 (111)

 

предварительно вычисляем величины, входящие в эту формулу:

а) вращающий момент на валу ведущей звездочки

 

. (112)

 

Тогда

 

 Н∙мм.

 

б) коэффициент

 

 (113)

 

в соответствии с исходными данными принимаем:

К_д = 1 ( при спокойной нагрузке);

К_Н = 1,25 (при наклоне свыше 60⁰);

К_Р = 1,25 (регулирование натяжения цепи периодическое);

К_см = 1,3 (смазывание цепи периодическое);

К_п = 1,25 (работа в 2 смены);

К_а = 1,25 ( так как принято а < 30t).

Следовательно,

 

 

в) число зубьев звездочек:

ведущей

 

 (114)

(передаточное число )

 

ведомой

 

 (115)

 

г) среднее значение [p], принимаем ориентировочно [p] = 24 МПа; число рядов цепи m = 1.

д) находим шаг цепи

 

 мм.

 

Принимаем ближайшее большее значение t = 15,875 мм; проекция опорной поверхности шарнира А_оп = 54,8 мм²; разрушающая нагрузка Q = 22,7 кН; q = 1 кг/м.

2 Проверяем цепь по двум показателям:

а) по частоте вращения – допускаемая для цепи с шагом t = 15,875 мм частота вращения [n₁] = 1000 об/мин, условие n₁ ≤ [n₁] выполнено;

б) по давлению в шарнирах – для данной цепи значение [p] = 24 МПа; расчетное давление

 

, (116)

Где

 

 (117)

 

Где

 

 (118)

 

Получаем

 

 м/с.

 

Тогда

 

 Н.

 МПа.

 

Условие p ≤[p] выполнено.

3 Определяем число звеньев цепи; предварительно находим суммарное число зубьев

 

 

4 Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:

 

 (119)

 

Ведущей

 

 мм,

 

ведомой

 

 мм.

 

5 Определяем диаметры наружных окружностей звездочек:

 

 (120)

 

где d₁ – диаметр ролика цепи, d₁ = 10,16 мм.

ведущей

 

 мм,

 

Ведомой

 

 мм.

 

6 Определяем межосевое расстояние

 

 (121)

 мм.

 

Принимаем а = 173,5 мм.

 

7 Определяем силы, действующие на цепь:

окружная F_t = 252,1 Н

центробежная

 

 (122)

 Н

 

от провисания цепи

 

 (123)

 Н.

 

Расчетная нагрузка на валы

 

 (124)

Н.

 

8 Проверяем коэффициент запаса прочности S по формуле

 

 (125)

 

Нормативный коэффициент запаса прочности [S] = 7,4; условие S ≥ [S] выполнено.

 

4. Охрана труда