Размеры цепной передачи определяют, исходя из следующих расчетов

Пример выполнения отдельных разделов

Организация и контроль ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ работЫ. ЗАЩИТА

Студенты-очники работают над курсовой под постоянным руководством преподавателя кафедры ПСП и, как правило, защищают работу у того же преподавателя.

Руководитель своими разъяснениями и советами помогает студенту уточнить цели проектирования, определить содержания работы и методику ее выполнения. При разработке конструкции и других разделов студент может обращаться за разъяснениями к другим преподавателям кафедры МПСП или других кафедр института, являющимися специалистами в соответствующей области.

Однако следует помнить, что автором работы является студент и он (только он) отвечает за правильность принятых в курсовой работе технических решений, проведенных расчетов и выводов.

В период выполнения курсовых работ кафедра (чаще всего руководитель с привлечением заведующего кафедрой) проводит два-три контрольных просмотра, на которых устанавливается фактическая степень (объем) выполнения работ. На этих просмотрах студент обязан предъявить все выполненные материалы как в законченном виде, так и в черновом.

Закончив работу над курсовой, студент получает подпись руководителя на титульном листе расчетно-пояснительной записки, а также на соответствующих чертежах. Руководитель определяет дату защиты работ студентов всей группы.

Студент вносит (в случае необходимости) в работу поправки и, имея допуск к защите, является на кафедру для защиты курсовой работы. Защита проводится открыто с участием всех студентов группы и преподавателей кафедры. Студент в течение 5 – 8 мин кратко должен изложить задачу и суть ее решения в курсовой работе, ответить на вопросы присутствующих (студентов и преподавателей), касающихся расчета, устройства и работы машины (аппарата) и т.д.

В связи с тем, что пособие предназначено для студентов 4 курса, имеющих опыт работы с технической и другой литературой, пример выбора конструктивного решения рассмотрим без написания введения, литературного обзора, описания процесса и т.п. разделов.

Пример. Тема курсовой работы: «Процесс прессования с модерни-

зацией пресса ЛПЛ – 2М производительностью 375 кг/ч»

Задание: улучшить качество продукции и повысить надежность

работы пресса

Выбор конструктивного решения осуществляем согласно алгоритма (рис. 1).

Рис. 1. Алгоритм выбора конструктивного решения

При проработке задания рассматриваем технологический процесс, протекающий в заданном одношнековом макаронном прессе ЛПЛ – 2М, имеющем одну камеру смешивания, дозаторы муки и воды, другие конструктивные элементы. Вакуумирование теста в этом прессе производится в шнековой камере. Известно, что воздух, находящийся в тесте, способствует окислению и разрушению пигментных веществ, придающих макаронным изделиям приятный желтый цвет. Кроме того, наличие воздушных включений вызывает растрескивание изделий в процессе сушки. Поэтому можно сделать вывод, что с целью улучшения качества продукции необходимо максимальное удаление воздуха из теста. В заданной конструкции вакуумирование теста в шнековой камере не обеспечивает удаление воздуха из уплотненного теста.

При рассмотрении аналогичных по назначению макаронных прессов выявлено, что наиболее совершенными являются прессы ЛПШ, ВВР – 440/4, в которых тесто вакуумируется в смесителях, где тесто еще рыхлое.

С учетом задания, улучшить качество получаемой продукции в прессе ЛПЛ – 2М, задачу можно решить простым переносом вакуумной камеры от шнека к тестосмесителю, т.е. установить вакуумный затвор в камере смешивания. При выборе нового местоположения затвора учитываем наиболее простую возможность установки новых элементов (самого затвора, его привода, крепления и т.д.), снятия заменяемого оборудования.

Затвор может быть расположен между камерой смесителя и шнековой камерой или между дозатором муки и камерой смесителя.

Установка вакуумного затвора между смесителем и шнековой камерой нецелесообразна, так как сам шнек, значительно уплотняющий тесто, является своего рода затвором.

Рис. 2. Сбороч­ный чертеж мака­ронного пресса МПЛ-2М

(модернизированного):

1 — дозатор муки; 2 — вакуумный зат­вор; 3 — дозатор во­ды; 4 — смеситель;

5 — вал смесителя; 6 — подшипник; 7 — переходное отверстие; 8 — шнек;

9 — прессу­ющая головка; 10 — матрица

Установка затвора между дозатором муки и смесителем обеспечит необходимое разряжение в тесте, кроме того, эту установку достаточно просто выполнить, так как дозатор муки имеет отдельный привод. Вращение затвора можно обеспечить зубчатой или цепной передачей непосредственно с вала смесителя. Затвор допускает минимальное поступление воздуха из дозатора муки, благодаря тщательной притирке ротора к корпусу.

Для улучшения уплотнения и уменьшения сил трения поверхность ротора можно покрыть фторопластом или тефлоном.

Этот вариант установки затвора позволит повысить качество теста (а в конечном итоге – готовой продукции), так как удаление воздуха происходит в смесителе, где тесто еще рыхлое, а не в шнековой камере, в которой тесто уплотнено.

Для передачи вращения затвору (рис. 2) устанавливают новый удлиненный вал смесителя 5, подшипник со сквозной крышкой 6 и зубчатую или цепную передачу. Выбор типа пе­редачи см. ниже.

Работа пресса. После внесенных конструктивных изменений работа пресса будет осуществляться следующим образом: шнек дозатора муки 1 через отверстие в корпусе подает муку в ваку­умный затвор 2, карман затвора заполняется мукой, которая при повороте затвора высыпается в смеситель. Сюда же, из дозатора 3 подается вода с температурой 60 °С. В смесителе 4 мука и вода (при необходимости и обогатители) перемешива­ются до получения однородной массы мелкокомковатой струк­туры. Из смесителя через специальный фильтр паровоздушная смесь откачивается водокольцевым вакуум-насосом ВВН-1,5.

Вакуумное устройство работает эффективно при создании в смесителе остаточного давления не менее 0,02 МПа.

Замешенное тесто переходит из смесителя 4 через отверстие 7 в его нижней части и шнеком 8 направляется в прессующую, головку 9. При этом, регулируя заслонкой размер выходного отверстия смесителя, можно изменять количество теста, подаваемого в прессующую головку, в которой тесто уплотняется и затем продавливается через формующие отверстия матри­цы 10. Выходящие из матрицы отформованные макаронные изделия проходят обдувное устройство.

Отформованные макаронные изделия имеют температуру около 50°С. При обдувке в результате разности температур теста и окружающей среды с поверхности изделий происходит интенсивное испарение влаги. На поверхности изделия возни­кает защитная корочка, которая препятствует слипанию изде­лий в процессе их дальнейшей обработки.

При выработке короткорезаных изделий (лапши, вермише­ли), рожков, фигурных изделий используют универсальный режущий механизм УРМ.

При изготовлении длинных макаронных изделий выходящие из матрицы пряди принимаются на специальный стол, раскла­дываются в кассеты, режутся и в кассетах транспортируются в сушильные камеры.

Технологический расчет. Исходя из заданной производитель­ности макаронного пресса ЛПЛ-2М (375 кг/ч) определяют часо­вой расход муки М _ч(в кг/ч), необходимый для приготовления теста, по формуле [15]:

, (4.1)

где W _м– влажность муки, % (принимается 14,5 %);

W _и – влажность готовых изделий (принимается 13 %).

(кг/ч).

Часовую производительность пресса G _T (в кг/ч) по тесту вычисляют по формуле:

, (4.2)

где G – производительность пресса по сухим изделиям, кг/ч;

W _т – влажность теста, % (W _т = 30—32 %).

(кг/ч).

Количество воды В _ч.з. (в л/ч), идущее на замес теста, рас­считывают:

, (4.3)

(л/ч).

Частоту вращения шнека п _ш(в мин ^-1) определяют из фор­мулы его производительности:

, (4.4)

где т –число заходов шнека (равно 1);

k – количество шнеков (равно 1);

R₂ – наружный радиус шнека, мм (равен 60);

R₁ – внутренний радиус шнека, мм (равен 34,5);

S – шаг винтовой лопасти шнека, мм (равен 100);

b₁ –ши­рина винтовой лопасти шнека в нормальном сечении по внутреннему ра-

диусу, мм (равно 30);

b₂ – ширина винтовой лопасти шнека в нормальном сечении по наружному ра-

диусу, мм (равна 7);

К _н – коэффициент заполнения полости тестом (равен 0,9);

К _м – коэффициент прессования (равен 0,56);

К _с–коэф­фициент, учитывающий степень уменьшения подачи теста в зависимо-

сти от его физико-механических свойств (равен 0,93);

α – угол подъема винтовой ли­нии лопасти по среднему диаметру шнека;

ρ –плотность теста, кг/м³ (ρ = 1200).

Угол α рассчитывают по формуле:

; (4.5)

;

.

Размеры шнека S, R ₁, R ₂определяют по чертежу. Тогда частота вращения шнека п _ш(мин ^-1) равна:

(мин^-1).

Частота вращения ротора вакуум-затвора п _3:

п₃ = М _ч / ρV т k, (4.6)

где ρ –плотность муки, кг/м³ (ρ = 550);

V –объем кармана, м³ (принимает­ся 0,01);

т – количество карманов (т =2);

k – коэффициент заполнения кар­манов (k =0,8).

Тогда:

(мин^-1).

Мощность, необходимую для вращения ротора вакуум-затво­ра N (в кВт), можно определить по формуле потребной мощ­ности для барабанного дозатора:

, (4.7)

где Т –сила трения муки в карманах о вышележащие слои, Н;

υ – окруж­ная скорость точек, расположенных на образующей поверхности ротора,

м/с;

η –КПД механизма привода (η = 0,98);

К _п–коэффициент, учитывающий со­противление трения в подшипниках и трения

муки о кожух ротора (К _п = 2-3).

T = Р F f, (4.8)

Р –давление муки на уровне поверхности затвора, Па;

F – площадь горизон­тального сечения бункера, м²;

f –коэффициент трения муки о муку (f = 0,6-0,7);

С чертежа общего вида (см. рис. 2) берут размеры отверстия 0,18 и 0,36 м;

F = 0,18 ּ 0,36 = 0,064 (м²).

, (4.9)

R – гидравлический радиус выпускного отверстия, м;

R = F/S; (4.10)

S – периметр горизонтального сечения отверстия, м;

S = 0,18 + 0,36 = 0,54 (м);

(Н);

(м/с);

(кВт).

В прессе для смешивания компонентов в смесителе и выпрессовывания шнеком теста через матрицы затрачивается значительная энергия (общий электродвигатель привода имеет мощность 17 кВт).

Так как мощность, потребляемая вакуум-затвором, очень незначительна, а электродвигатели машин подбирают с запасом на преодоление пускового момента, то нецелесообразно менять двигатель пресса.

Кинематический расчет. Частота вращения вала смесителя задается (п _с = 82 мин ^-1), частота вращения вакуум-затвора по­лучена (п ₃=43,7 мин ^-1).

Передаточное отношение передачи, приводящей в движение ротор вакуумного затвора:

. (4.11)

Выбираем число зубьев шестерни (для зубчатой передачи); z₁ = 15 как наименьшее, рекомендуемое. Тогда число зубьев колеса:

(4.12)

Принимается z₂ =28.

Число зубьев звездочки (для цепной передачи) z₁ =20, тогда:

(4.13)

Для выбора типа передачи (зубчатой или цепной) ориенти­ровочно определяют их геометрические размеры. Находят меж­центровое расстояние между валом смесителя и валом вакуум-затвора. Задаемся размерами затвора: диаметр ротора d _p=220 мм, длина 360 мм. С учетом размеров переходных пат­рубков, прокладок, фланцев и т. д. расстояние от центра вала затвора до крышки смесителя принимаем 110—120 мм. Высота верхней части емкости смесителя от центра его вала до крыш­ки равна 330 мм (см. рис. 2).

Суммируя эти величины, получаем межцентровое расстоя­ние А =450 мм.

Определяем геометрические размеры зубчатой передачи.

Межцентровое расстояние А (в мм):

т, (4.14)

где т – модуль передачи, мм;

z₁ и z₂ – число зубьев зубчатой пары.

Тогда:

.

Диаметры делительных окружностей зубчатого колеса и шестерни соответственно:

d _к = z ₁ т = 15 ּ 20 = 300 (мм);

d _ш = z ₂ т = 28 ּ 20 = 560 (мм). (4.15)

Вращающий момент на валу ротора вакуум-затвора и ведомой звездочки М _б:

М _б = 0,5 Т d _р = 0,5ּ1,952ּ0,22 = 0,214 (Нּмм). (4.16)

Момент на валу ведущей звездочки при КПД цепной передачи η = 0,94:

М = М / и η = 0,214 / 1,876 ּ 0,94 = 1,21 (Нּмм). (4.17)

Определяют шаг цепи t по ориентировочному допускаемому среднему давлению [ р ](в МПа) (по нормали DIN 8195 [ р ]=27 МПа):

. (4.18)

Цепь с таким малым шагом в промышленности обычно не применяется. Наименьший шаг роликовой цепи, рекомендуемой к применению, равен 12,7 мм.

Параметры делительных окружностей звездочек определя­ют как:

(4.19)

Из вышеотмеченного очевидно, что нецелесообразно проек­тировать зубчатую передачу таких размеров. Цепная передача в данном случае будет более конструктивна.

Таким образом, с учетом всех конструктивных и технологи­ческих факторов выбирают вакуумный затвор с установкой между дозаторами муки и смесителем. Для его привода выби­рают цепную передачу.

Вычерчивают кинематическую схему пресса и его компонов­ку с вакуум-затвором (сборочный чертеж и разрезы).

Проверочный расчет цепной передачи. Шаг цепи (t = 12,7 мм) выбран по справочнику. Определяют скорость цепи υ (в м/с):

. (4.20)

Уточняя значение [ р ]по DIN 8195 [ р ]=29 Мпа, проверяют расчетное давление:

(4.21)

где К_э — коэффициент эксплуатации;

К _д – коэффициент динамичности нагрузки (К _д = 1);

К _а– коэффициент межосе­вого расстояния или длины цепи (К _а = 1);

К _н– коэффициент наклона передачи к горизонту (К _н = 1);

К _рег – коэффициент способа регулировки натяжения цепи (К _рег = 1);

К _с – коэффициент смазки и загрязнения передачи (К _с = 0,8);

К _реж – коэффициент режима работы передачи в течение суток (К _реж = 1,25).

Условие p < [ р ] выполнено.

Подбирают цепь роликовую однорядную ПР 12,7-18,2 (ГОСТ 13568-75). Число звеньев L_t определяют по формуле:

(4.22)

Округляют до целого четного числа, так как при нечетном числе цепь необходимо соединить специальным соединительным звеном, т. е. L_t = 78.

Расчетная длина цепи L (в мм):

. (4.23)

Цепь проверяют по числу ударов W:

(4.24)

Допускаемое значение:

(4.25)

Условие W < [ W ] выполнено.

Коэффициент запаса прочности s проверяют по формуле:

(4.26)

где F _в – разрушающая нагрузка, Н (F _в = 18,2 ּ 10³);

F ₁–окружное усилие, Н;

,

- диаметр делительной окружности, мм;

,

F _ц– нагрузка от центробежных сил, Н;

,

где т – масса 1 м цепи, кг (т = 0,75);

υ –скорость цепи, м/с (υ = 0,347);

R –ра­диус звездочки, м (R = 0,076);

F_f – сила провисания цепи, Н;

,

K_f – коэффициент расположения цепи (K_f = 1 при вертикальном расположе­нии, K_f = 6 при горизонтальном).

Запас прочности [ s ] = 7,3.

Условие s < [ s ] выполнено. Такой большой запас прочности нерационален и следовало выбрать цепь с меньшим шагом, однако, как уже отмечалось выше, модернизацию пресса производят на макаронной фабрике, где выбор типа цепи ограни­чен и следует оставить наиболее применяемую цепь с шагом 12,7 мм.

Для выполнения курсовой работы в полном объеме тре­буются еще введение, литературный обзор и другие разделы. Для выполнения дипломного проекта расчетная часть — расчет на прочность — должна быть увеличена за счет расчета новых элементов конструкции или узлов, подвергшихся изменениям. Например, расчет нового (удлиненного) вала смесителя и его подшипников и т. п.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х томах. – М.: Машиностроение, 1987.

2. Бурый Ю.В., Загороднев Ю.Ф., Федоренко И.Я., Чижов В.Н. Дипломное проектирование. Методические указания для студентов специальности 311300 «Механизация сельского хозяйства» – Барнаул, АГАУ, 1999. – 96 с.

3. Быков В.П. Методика проектирования объектов новой техники: Учеб. пособие. – Высш.шк., 1990. – 168 с.

4. Горбатюк В.И. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Колос, 1999. – 335 с.

5. Готовцев Б.Н. Справочник по рационализаторству и изобретательству в 2-х частях. – М.: Россельхозиздат, 1985, Ч.1. – 269 с.

6. Драгилев А.И., Дроздов В.С. Технологические машины и аппараты пищевых производств. – М.: Колос, 1999.

7. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высш.шк., 1985. – 416 с.

8. Емельянова Ф.Н., Кириллов М.К. Организация переработки сельскохозяйственной продукции. Учебное пособие и практикум. М.: Ассоциация авторов «Тандем», Изд-во «Экмос», 2000. – 384 с.

9. Злобин Л.А. Оптимизация технологических процессов хлебопекарного производства. – М.: Агропромиздат, 1987. – 200 с.

10. Ильичев А.В. Эффективность проектируемой техники: основы анализа. – М.: Машиностроение, 1991. – 336 с.

11. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевых производств. – 2-е изд. перер. и доп. – М.: Колос, 1999. – 551 с.

12. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1973. – 783 с.

13. Космодемьянский Ю.В. Процессы и аппараты пищевых производств. –М.: Колос, 1997. – 208 с.

14. Курочкин А.А., Лященко В.в. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства. – М.: Колос, 2001. – 440 с.

15. Курсовое и дипломное проектирование технологического оборудования пищевых производств / О.Г. Лунин, В.Н. Вельтищев, Ю.М. Березовский и др. – М.: Агропромиздат, 1990. – 269 с.

16. Методические указания к дипломному проектированию / Ю.М. Березовский, М.А. Беркович, В.Н. Вельтищев и др. – М.: ВЗИПП, 1981. – 71 с.

17. Методические указания к проведению патентных исследований при курсовом и дипломном проектировании / Сост. В.А. Демин и Н.Г. Деев.-Барнаул, АСХИ, 1985. – 60 с.

18. Мефодьев М.Н., Туров А.К. Методика курсового и дипломного проектирования. Новосибирск, НГАУ, 1996. – 11 с.

19. Мефодьев М.Н. Основы расчета и конструирования машин для сельскохозяйственных перерабатывающих предприятий. Лекция. – Новосибирск / НГАУ, 2001. – 22 с.

20. Островский Э.В., Эйдельман Е.В. Краткий справочник конструктора продовольственных машин. – М.: Агропромиздат, 1986. – 621 с.

21. Петухов Н.А. Краткий курс технической термодинамики и тепломассообмен. Новосибирск, НГАУ, 1999. – 196 с.

22. Подоляко В.И., Тарасов Б.Т. Основы теории и расчет рабочих органов зерноочистительных машин, сушилок и пунктов по послеуборочной обработке зерна: Метод. пособие. – Барнаул, АСХИ, 1994. – 60 с.

23. Соколов В.И. Основы расчета и проектирования машин и аппаратов пищевых производств. М.: Машиностроение, 1983. – 447 с.

24. Подоляко В.И., Лобанов В.И. Проектирование и расчет зерноочистительных машин: Метод. пособие. – Барнаул, АСХИ, 1994. – 60 с.

25. Сорокопуд А.Ф., Потапов А.Н. Процессы и аппараты пищевых производств. Методические указания к выполнению курсового проекта для специальности 1706 – «Машины и аппараты пищевых производств». Кемерово, КТИПП, 1997. – 11 с.

26. Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Агропромиздат, 1985. – 503 с.

27.Теплов В.П., Широких П.С., Эйгерис И.Я. Справочник нормативов по сельскому хозяйству для проведения практических занятий и выполнения дипломных, курсовых и контрольных работ. Новосибирск, НГАУ, 1998. – 195 с.

28. Федоренко И.Я., Леонтьев П.И., Лобанов В.И. Вибрационная техника сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. Учебное пособие. Часть I. / Алт. гос. аграрн. ун.-т. – Барнаул. 1995. – 98 с.

29. Федоренко И.Я., Леонтьев П.И., Лобанов В.И. Вибрационная техника сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. Учебное пособие. Часть II. / Алт. гос. аграрн. ун.-т. – Барнаул. 1998. – 94 с.

30. Федоренко И.Я., Золотарев С.В. Переработка сельскохозяйственного сырья на малогабаритном оборудовании: Учеб. пособие. – Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 1998. –317 с.

31. Чяпеле Ю.М. Методы поиска изобретательных идей. – Л.: Машиностроение, 1990. – 96 с.

32. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Высш. шк., 1991. – 432 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ТЕМАТИКА ЗАДАНИЙ КУРСОВЫХ РАБОТ.

СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ 5

2. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 10

2.1. Обозначение документации 10

2.2. Требования к оформлению расчетно-пояснительной

записки 11

Рубрикация 11

Требования к изложению текста 12

Требования к написанию формул 13

Оформление иллюстраций, приложений и таблиц 13

Оформление списка литературы.

Общие правила ссылок 14

2. ОРГАНИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ

КУРСОВОЙ РАБОТЫ. ЗАЩИТА 15

4. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ 16

ЛИТЕРАТУРА 26

ПРИЛОЖЕНИЯ 29

Приложения

Приложение 1

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ И АГРОИНЖЕНЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

КАФЕДРА "МЕХАНИЗАЦИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ"

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дата добавления: 2014-12-27