Технологические расчеты

Современные конструкции.

Состояние вопроса изучают по учебникам, справочникам, каталогам, статьям в научной периодической печати. Оформляют с помощью компьютерных средств.

Из этих информационных материалов получают сведения о назначении и области применения исследуемого оборудования, об устройстве и принципе его действия. О современных достижениях в смежных передовых отраслях и за рубежом.

Здесь следует привести описание оборудования различных типов (модельный ряд, конструкции (устройство), принцип действия и технические характеристики) в сопровождении иллюстраций (чаще всего-общий вид, разрез; реже-кинематическую и электрическую схему, схему подключения, монтажную схему) с указанием его достоинств и недостатков. Это особенно важно, так как в проекте выбирают оборудование, устраняющее недостатки. В этом случае тема проекта получает необходимое обоснование. Объем этой части составляет 10 -15 (иногда до 25) страниц.

3.7. Конструкция, принцип действия и техническая характеристика **

Эту часть начинают с описания конструкции (перечисления составных частей), затем приводят подобное описание всей машины, включая механизмы, включая рисунок (схему, общий вид, разрез и т.д.).

При описании типа оборудования желательно делать ссылки на чертеж. При описании конструкции (машины) и её отдельных механизмов следует делать ссылки на соответствующие позиции рисунков.

В этом разделе обязательно помещают рисунки (например, принципиаль­ные или технологические схемы проектируемого изделия, циклограм­мы, кинематические схемы и т. п.), приводят основные показатели выбранного оборудования (производитель­ность, технические параметры, мощность двигателей, их тип, габариты, массу и т. д.) с обязательным указанием единиц измерений.

К техниче­ской характеристике относят и технологические параметры. Их можно совместить с общими показателями или выделить отдельно (например в виде таблицы).

В качестве примера построения этого раздела можно взять описа­ние оборудования, приводимое в учебниках, каталогах, паспортах оборудования.

Расчетная часть проекта – основной раздел курсового проекта. В зависимости от темы раздел мо­жет включать различные виды расчетов: технологические, кинематические, энергетические и специальные. Объем раздела в зависимости от сложности оборудования может составлять до 10 страниц.

Современная технологическая машина представляет собой устройство, состоящее из источника движения, передаточного и исполнительного механизмов, объединенных в одно целое общим корпусом. Источник движения предназначен для проведения в действие рабочих органов исполнительного механизма технологической машины. В качестве источников движения в машинах используются электродвигатели переменного или постоянного тока, характеризующиеся основным показателем - мощностью.

Исполнительный механизм технологической машины непосредственно выполняет технологический процесс или операцию, определяет ее класс и связан с производительностью.

Поскольку передаточные механизмы технологической машины предприятий общественного питания применяются для передачи движения от источников к рабочим органам исполнительных механизмов в традиционных конструктивных формах, все расчеты базируются на определении производительности и мощности электродвигателя технологической машины.

Важнейшей технологической характеристикой оборудования является его производительность, под которой понимается количество (массовое, объемное, штучное) продукции, изготовленное за единицу времени на этом оборудовании. При этом может применяться различный подход.

Если проектирует­ся совершенно новое оборудование, то наиболее целесообразно идти «от процесса», т. е. вести расчет длительности технологического про­цесса, используя при этом опытные или литературные данные и учиты­вая необходимые по технологии затраты времени, а потом переходить к конструктивному расчету (например, вместимости резервуара, в кото­ром проводится процесс, скорости рабочего органа и т. д.).

Если речь идет об изменении производительности оборудования (например, при перерасчете его на большую заданную производитель­ность), то переходят сразу же к конструктивному расчету. Так, при расчете автомата по заданной производительности определяется ритм выдачи изделия, скорости рабочих органов и т. д.

Расчет производительности.

Выпускаемая машиной продукция в зависимости от её физического состояния может измеряется в единицах массы (кг), единицах объема (м³) или штучных единицах (шт). Применительно к машинам периодического и непрерывного действия I, II и III классов производительность (Q) прямо пропорциональна количеству выпускаемой продукции (m) и обратно пропорциональна продолжительности рабочего цикла (Т_ц).

Если машина работает бесперебойно и в течение каждого рабочего цикла выдает определенное количество продукции, то производительность определяют в соответствии с формулой (1):

, (1)

где m - количество продукции, выпускаемое машиной за один

рабочий цикл, кг; шт; м³;

Т_ц - рабочий цикл, с; мин; ч.

В свою очередь, рабочий цикл машины состоит из отрезков времени, в течение которых выполняются операции, т.е.:

, (2)

где t_з и t_в - время, затраченное на загрузку и выгрузку продукции

соответственно, с; мин; ч;

t_о - время обработки продукта, с; мин; ч.

В однопозиционных машинах (I класса), где выгрузку обработанных продуктов производят только после полного завершения технологического или рабочего цикла, производительность рассчитывают по формуле (3):

, (3)

где V_o - геометрический объем рабочей камеры, м³;

φ- коэффициент заполнения рабочей камеры;

r_н – насыпная плотность продукта, кг/м³;

Т_ц - рабочий цикл,с.

В основу расчета производительности машин II,III и IV классов положена формула (3), если геометрический объем рабочей камеры V_о представлен площадью поперечного сечения F (м²) и её длиной l (м).

В поточных машинах рабочий цикл Т_ц определяется длиной пути l, проходимого продуктом со скоростью υ_о от входа до его выхода. Следовательно, Т_ц = l / υ_о или υ_о = l / Т_ц. После подстановкиэтих математических выражений в формулу (3) получим формулу (4) для расчета производительности машин непрерывного действия II,III и IV классов:

, (4)

где F - площадь поперечного сечения рабочей камеры, м²;

υ_о - скорость прохождения продуктом рабочей камеры, м/с;

j - коэффициент заполнения рабочей камеры;

r_н – насыпная плотность продукта, кг/м³.

Определение мощности, необходимой для осуществления технологического процесса, включает в себя определение силы воздействия рабочего органа на обрабатываемые продукты в стационарном режиме работы машины.

При работе технологической машины мощность необходима на приведение в движение рабочего органа и на перемещение продукта. В зависимости от характера движения рабочего органа машины мощность определяют при поступательном и при вращательном движении.

При поступательном движении применяют формулы (5) и (6), а при вращательном движении формулы (7) и (8) соответственно.

(5)

, (6)

, (7)

. (8)

где N₁ – мощность необходимая на перемещение рабочего

органа, Вт;

N₂ – мощность, необходимая на переработку продукта органами, Вт;

Р_р.о. и Р_n - усилие, приложенное к рабочему органу и продукту, соответственно, Н;

М_р.о. и М_n - соответственно момент приложенный к рабочему органу и продукту, Н·м;

w_р.о. и w_п - угловая скорость движения рабочего органа и продукта, м/с²;

υ_р.о,, υ_п - линейная скорость движения рабочего органа и продукта, м/с.

Общую мощность, подводимую к входному валу рабочего механизма с учетом всех потерь в исполнительном и передаточном механизмах, определяют по формуле (9):

, (9)

где N₁ – мощность, необходимая на перемещение рабочего органа, Вт;

N₂ – мощность, необходимая на переработку продукта органами, Вт;

h - к.п.д. передаточного механизма.

Необходимо отметить, что приведенные выше формулы являются общими для механического оборудования предприятий общественного питания. Производительность и мощность электродвигателя технологической машины зависит от конструкции машины и многочисленных видов рабочих органов, участвующих в работе, а также вида обрабатываемого сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Поэтому при расчете основных параметров, следует использовать формулы, учитывающие конструктивные особенности определенной технологической машины, её рабочий цикл и процессы, протекающие при получении качественного продукта.

Например, при расчете просеивающих машин, необходимо учесть, что мощность электродвигателя складывается из четырех составляющих: мощности, расходуемой на преодоление трения продукта о поверхность сита (N₁); мощности, необходимой на перемещение продукта ситом (N₂), мощности, необходимой для

подачи сыпучего материала шнеком-питателем (N₃) и мощности, затрачиваемой на подачу продукта крыльчаткой (N₄).

При этом общий к.п.д. передаточного механизма складывается из двух ступеней, а общую мощность двигателя рассчитывают по формуле (10):

, (10)

где N₁ – мощность, необходимая на преодоление трения продукта о поверхность сита, Вт;

N₂ – мощность, необходимая на перемещение продукта ситом, Вт;

N₃ – мощность, необходимая для подачи сыпучего материала шнеком, Вт;

N₄ – мощность, затрачиваемая на подачу продукта крыльчаткой, Вт;

h_I - к.п.д. передаточного механизма первой ступени;

h_II - к.п.д. передаточного механизма второй ступени.

В свою очередь, коэффициенты полезного действия передаточных механизмов I и II ступеней определяют с учетом трения в опорах качения по формулам (11) и (12) соответственно:

, (11)

, (12)

где h₁ - к.п.д. двухручьевой клиноременной передачи привода шнека;

h₂ - к.п.д. опор качения шнека;

h₃ - к.п.д. опор скольжения верхней консоли шнека;

h₄ - к.п.д. клиноременной передачи привода крыльчатки;

h₅ - к.п.д. опор качения крыльчатки.

Расчетный материал в общем случае излагают в следую­щей последовательности:

- объект расчета, исходные данные и задачи расчета;

- расчетная модель с указанием сделанных приближений, упрощений;

- методика расчета и расчетные формулы;

- результаты расчета после подстановки значений, входящих в фор­мулу величин;

- анализ результатов, выводы.

Пример одного из расчетов, в частности, посудомоечной машины приведен в Приложении Г. Формулы для расчётов представлены в п. 3.8.2., а исходные данные – в п. 3.8.1.

Следует отметить, что расчеты в зависимости от вида оборудования сопровождаются эскизами или расчетными схемами, которые вычерчивают в пояснительной записке в произвольном масштабе. Приведение формул и расчетов без пояснений не допускается. Оформление расчетной части (текста, формул, таблиц, схем, ссы­лок) производится в соответствии с разделом 4 настоящего учебного пособия.

Дата добавления: 2014-11-25