2. Посудомоечные машины
( непрерывные )
2.1 . Производительность машины необходимо выполнить для общедоступной столовой. Требуемую производительность машины можно определить из выражения
где N - количество посадочных мест, шт.;
k-оборачиваемость места, ч-1;
m - количество тарелок на одного потребителя, шт.; 1,3 -коэффициент, учитывающий мойку приборов; η- коэффициент средней загрузки зала;
ηy- условный коэффициент использования машины (ηy =0,3...0,5).
По полученной производительности выбирается машина с производительностью, близкой к требуемой.
2.2. Требуемое количество машин можно определить из выражения
где Оm - производительность принятой машины, шт./ч. Полученное значение округляют до ближайшего целого числа.
Коэффициент фактического использования рассчитывается по формуле
где nm – принятое количество машин, шт.
2.4 Мощность необходимая для привода насоса, определяется в соответствии с п. 1.4. приложения 1.
2.5 Мощность электродвигателя привода транспортера определяется по формуле
где Po – общее сопротивление передвижению тягового элемента транспортера, Н;
Po = (2qo + qгр)·Lkб·fск +tтр·Го
где qo – вес погонного метра транспортера, Н/м (qo = 100 Н/м);
qгр – вес груза на данном погонном метре транспортера, Н/м
(qгр = 150 Н/м);
L – длина транспортера, м, (принять из технической характеристики);
kб – коэффициент увеличения бокового сопротивления (kб = 1,5);
fск - коэффициент трения скольжения (fск = 0,2);
Го – натяжение цепи, Н. (Го = 1000 – 2000 Н);
tтр - коэффициент трения в опоре качения (tтр =0,05);
- скорость движения транспортера, м/с (принять из технической характеристики-
vT – скорость движения транспортера, м/с (принять из технической характеристики)
ηп- КПД привода (ηп =0,5...0,7).
Параметр |
Вариант |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
N, шт. |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
k, ч'1 |
3 |
4 |
2 |
4 |
3 |
2 |
m, шт. |
4 |
3 |
5 |
3 |
4 |
5 |
η |
0.7 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
КАРТОФЕЛЕОЧИСТИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
3.1. Конусный рабочий орган
3.1.1. Требуемую производительность определяем с учетом предлагаемого времени обработки
где Qmp - количество обрабатываемого продукта, кг;
to - предполагаемое время обработки, ч.
3.1.2. Производительность машины, в данном случае, определяется из выражения
кг/ч,
где m - масса одновременно загруженного продукта, кг,
m = V·p·φ,
где V - объем рабочей камеры, м3 ;
V = Vц + Vч + Vо
где Vц - объем цилиндрической части камеры;
где Н - высота цилиндрической части, м;
D - внутренний диаметр корпуса, м.
Vч - объем конусной чаши, м³
где h4 , d4 – высота и диаметр чаши, м;
Vo – объем обечайки, равный объему усеченного конуса
где h0, d0 – высота и объем обечайки конуса, м
ρ – насыпная масса продукции, кг/м3
φ – коэффициент заполнения рабочего пространства камеры
(φ = 0,5…0,7)
Тр – время рабочего цикла, с.
3.1.3. Необходимое количество картофелеочистительных машин с рассчитанной производительностью Ом определяют по формуле
, кг/ч
Полученное количество машин округляют до ближайшего большего и определяют коэффициент фактического использования машин
где Т - продолжительность работы цеха, участка, смены, ч;
- условный коэффициент использования машин ( = 0,3... 0, 5). По формуле (3.8) и (3.9) выполните расчет для серийно выпускаемой машины.
3.1.4. Требуемая мощность картофелечистки определяется в результате расчета следующих параметров:
1 ) момент силы трения продукта о стенки камеры
где φтр - коэффициент, учитывающий, что часть клубней находится во взвешенном состоянии, φтр =0,5-0,6;
rтр - радиус приложения суммарной силы трения, (rтр=(0, 3-0,4)D);
f - коэффициент силы трения;
2) мощность на преодоление сил трения
,Вт
где n - число оборотов рабочего органа мин-1;
3) мощность на подбрасывание клубней
, Вт (3.12)
где kn - коэффициент подброса клубней, kn=0,5-0,7 ;
4) мощность электродвигателя (при КПД механической передачи
η =0,8)
3.2. Дисковый рабочий орган
3.2.1. Производительность машин и масса загружаемого продукта определяется по ранее приведенным формулам (3.1), (3.2), (3.3), (3.5).
Отсутствующие исходные данные для расчета необходимо получить путем осмотра и замера параметров существующей картофелечистки.
3.2.2. Мощность электродвигателя определяется из следующих выражений:
1 ) мощность, необходимая для преодоления сопротивления между клубнями и абразивной поверхностью
, Вт
где φм - коэффициент учета количества клубней, находящихся во взвешенном состоянии
2) мощность, затрачиваемая на подъем массы клубней, имеет вид
, Вт
где s - высота волны на терочном диске, м;
z - количество волн на диске, шт;
Кск - коэффициент проскальзывания клубней относительно диска,
Кск = (0,4...0,7) мощность электродвигателя определяется по выражению (3.13).
Таблица 3- Исходные данные к заданию 3
Параметр |
Вариант |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
G, кг |
200 |
80 |
400 |
150 |
500 |
200 |
t0,ч |
1 |
1 |
2 |
- |
2,5 |
2,5 |
Т, с |
160 |
90 |
180 |
- |
200 |
120 |
D, мм |
300 |
- |
400 |
- |
400 |
- |
Н, мм |
200 |
- |
300 |
- |
350 |
- |
d4, мм |
150 |
- |
200 |
- |
250 |
- |
h4, мм |
50 |
- |
60 |
- |
80 |
- |
d0, мм |
150 |
- |
200 |
- |
250 |
- |
h0, мм |
40 |
- |
50 |
- |
60 |
- |
f |
0,8 |
0,8 |
1 |
1 |
1,2 |
1.2 |
n,мин-1 |
300 |
500 |
360 |
500 |
400 |
500 |
тип рабочего органа |
кон. |
диско- вый. |
кон. |
диск. |
кон. |
диск. |
Т, ч |
7 |
8 |
8 |
8 |
9 |
8 |
4. ОВОЩЕРЕЗАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
4.1. Дисковая овощерезка
В соответствии с заданием расположения опорного диска может быть горизонтальные либо вертикальное.
4.1.1. Требуема производительность овощерезки определяется по заданному количеству перерабатываемого сырья в смену
, кг/ч
где G - количество овощных продуктов, кг;
Т - продолжительность работы цеха, ч;
ηy- условный коэффициент использования машин
(ηy =0,3. ..0,5);
4.1.2. С учетом заданных параметров овощерезки и параметров продукта определяется производительность механизма
, кг/ч (4.2)
где F0 - площадь опорного диска, м2;
(для овощерезок с заклинивающим устройством в виде винтовой лопасти)
(4.3)
где rmax, rmin - расстояние от оси вращения до начала и конца лезвия, м, (рис. 4.1); v0- средняя скорость продвижения продукта, м/с;
где h - толщина отрезаемых ломтиков продукта, м;
n - частота вращения опорного диска, мин-1;
zp- количество ножей, расположенных параллельно опорному диску, шт.
(zp=2);
рн- насыпная плотность продукта, кг/м3;
φ - коэффициент использования рабочей площади опорного диска;
φ = 0,1...0,2 - при вертикальном расположении диска и
φ = 0,3…0,4 - при горизонтальном.
Если фактический коэффициент использования больше условного, то необходимое количество машин равно
4.1.4 Для определения необходимой мощности рассчитывают полное рабочее усилие на диске по следующим зависимостям:
1) усилие отрезания ломтика продукта в плоскости параллельной диску
, H
где qB- удельное сопротивление продукта резанию, н/м, (табл. 4.1);
φH - коэффициент использования длины лезвия (φH =0,5. ..0,7);
2) усилие на разрезание продукта ножами гребенки в плоскости перпендикулярной опорному диску
, Н (4.8)
где zН - количество вертикальных ножей в ножевой гребенке, шт.;
(4-9)
где а - шаг зубьев гребенки, м;
3) усилие на преодоление трения продукта о ножи гребенки
где δ - толщина ножей гребенки, м;
Е - модуль упругости продуктов, Па, (см. табл. 4.1);
с- длина вертикальных ножей гребенки, м;
f- коэффициент трения продукта о нож, (см. табл. 4.1 );
4) суммарное усилие по п. 1-3 равно
, H (4.11)
5) усилие на отгибание отрезанного ломтика
где α - угол заточки ножей, ° , (см. табл. 4.1 );
G- модуль сдвига, Па, (см. табл.4.1 );
6) усилие прижатия продукта к опорному диску, возникающее от заклинивания в улитке:
- при горизонтальном диске
, H
где G1 сила тяжести продукта в рабочей камере, Н;
θ - угол заклинивания продукта, °,
где αср - условный размер продукта, мм;
ξ - промежуточная величинa,
- при вертикальном диске
7) полное рабочее усилие при горизонтальном диске
при вертикальном диске
8)необходимая мощность электродвигателя
, Вт
где rср- радиус приложения силы Р
η - КПД передаточного механизма (η = 0,7-0,9).
Основные параметры продуктов
Продукты |
qB, н/м |
E*10-6, Па |
G*10-6, Па |
ρH, кг/м3 |
f |
αcp, мм |
|
|
α= 15° |
α = 25° |
|
|
|
|
|
Картофель |
|
|
|
|
|
|
|
вареный |
105 |
125 |
|
|
|
|
|
сырой |
840 |
890 |
2,1-2,5 |
0.7-1 ,0 |
700 |
0,25 |
60 |
Свекла |
|
|
|
|
|
|
|
вареная |
260 |
280 |
|
|
|
|
|
сырая |
1400 |
1750 |
3,8-4,2 |
1,5-1,65 |
550 |
0,2 |
100 |
Морковь |
|
|
|
|
|
|
|
вареная |
225 |
275 |
|
|
|
|
|
сырая |
1350 |
1700 |
5,4-6,1 |
1,8-2,1 |
500 |
0,2 |
40 |
Капуста |
|
|
|
|
|
|
|
сырая |
2200 |
2400 |
|
|
450 |
0,25 |
|
Таблица 4.2
Исходные данные к расчету дисковых овощерезок
|
Вариант |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Продукт |
к. |
с. |
м. |
к. |
с. |
м. |
G, кг |
2500 |
1500 |
3500 |
1700 |
3000 |
1400 |
Т, ч |
7 |
8 |
9 |
9 |
8 |
7 |
h, мм |
5 |
6 |
7 |
4 |
3 |
5 |
п, мин-1 |
460 |
100 |
480 |
120 |
500 |
150 |
Расположение диска |
Г. |
В. |
Г. |
В. |
Г. |
В. |
rmax, мм |
120 |
100 |
140 |
120 |
130 |
80 |
rmin, мм |
20 |
20 |
25 |
25 |
15 |
15 |
а, мм |
5 |
6 |
7 |
4 |
3 |
5 |
с, мм |
6 |
8 |
8 |
в |
7 |
5 |
α ,° |
15 |
25 |
15 |
25 |
15 |
25 |
G, Н |
15 |
25 |
30 |
35 |
25 |
30 |
δ, мм |
1,0 |
1,5 |
1,2 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
4.2. Роторная овощерезка
Требуемую производительность определить по формуле (4.1). Отсутствующую расшифровку обозначений см. в п. 4.1.
Производительность рассчитываемой овощерезки определяется из выражения
где F0 - площадь щели, через которую выходят ломтики, м ,
F0 = h*l
где l -длина ножа, м;
h – толщина отрезаемых ломтиков, м;
,м/с
где r - внутренний радиус рабочей камеры, м;
φH - коэффициент использования длины лезвия (φH = 0,4-0,6);
k - коэффициент использования боковой поверхности камеры, зависящий от количества лопастей z (при z = 2, k = 0,1 - 0,15; при z = 3, k = 0,15 - 0,2);
n - частота вращения ротора, мин-1.
Коэффициент фактического использования и необходимое количество машин определяется по формулам (4.5) и (4.6).
Определение мощности роторной овощерезки
1) Усилие на отрезание ломтика продукта
, H (4-22)
2) Усилия на отгибание ломтика
, H (4-23)
Усилие прижатия продукта к опорной грани ножа
, H
где θ - угол наклона лопатки, ° (θ = 60-70°);
ξ - промежуточная величина, определяемая по формулам (4.14);
α - угол заточки ножа, ° (см. табл. 4.1);
4) усилие разрезания ножами гребенки
, H
где zН - количество ножей гребенки, шт.,
(4-26)
а - шаг зубьев гребенки, м;
5) усилие на преодоление трения продукта о ножи гребенки
(4.27)
6) проекция результирующего усилия на направление скорости резания
, H (4.28)
7) мощность, необходимая для нарезания продукта ножами
, Вт (4.29)
где k' - коэффициент перерывов в резании,
, Вт
где αср- средний размер плода, м;
8) мощность, необходимая на преодоление сил трения продукта о стенку камеры
где Fц- центробежная сила, действующая на клубни при их вращении вместе с ротором, Н,
где m -масса продукта, находящегося между лопастью и стенкой камеры, кг;
9) необходимая мощность электродвигателя определяется из выражения
Отсутствующая расшифровка условных обозначений соответствует принятой в п.4.1.4.
Основные параметры продукта принимают из табл.4.1, исходные данные для расчета из табл.4.3.
Таблица 4.3
Исходные данные к расчету роторной овощерезки
|
Вариант |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Продукт |
к. |
с. |
м. |
к. |
с. |
м. |
G, кг |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
5000 |
Т, ч |
7 |
8 |
9 |
9 |
8 |
7 |
h, мм |
5 |
6 |
7 |
4 |
3 |
5 |
l, мм |
80 |
100 |
120 |
120 |
100 |
100 |
n, мин-1 |
200 |
220 |
250 |
200 |
220 |
250 |
r, мм |
120 |
150 |
200 |
150 |
200 |
220 |
а, мм |
5 |
6 |
7 |
4 |
3 |
5 |
δ, мм |
1,0 |
1,5 |
1,2 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
с, мм |
6 |
8 |
8 |
6 |
7 |
5 |
m, кг |
10 |
12 |
15 |
20 |
25 |
30 |
Приложение 5
5. МАШИНЫ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МЯСА
5.1. Требуемая производительность мясорубки м.б. определена ч учетом количества потребителей, обслуживаемых за 1 час и дифференцированной нормы расхода сырья на одно посадочное место для определенного типа доготовочного предприятия, кг/ч
где N - количество посадочных мест, шт.;
k - оборачиваемость места, ч-1;
η - коэффициент средней загрузки зала, η =0,6... 0,8;
рн - норма расхода мяса для централизованной выработки полуфабрикатов, кг (рн =0,078 кг);
η y - условный коэффициент использования оборудования ПОП
(ηy = 0,3...0,5).
5.2. С учетом заданных параметров продукта и механизма определяется производительность мясорубки, кг/ч
(5.2)
где F0i,- суммарная площадь отверстий в первой ножевой решетке, ближайшей к шнеку, м2.
где d0i, - диаметр одного отверстия, м;
z0i, - количество отверстий в решетке, шт.;
v0 - скорость продвижения продукта через отверстие первой ножевой решетки, м/с,
где n - число оборотов шнека, мин-1;
гн , гв - наружный и внутренний радиусы последнего витка шнека, м;
kв - коэффициент объемной отдачи продукта (kв = 0,35...0,4); βп - угол подъема последнего витка шнека (βп = 7...10°).
р - плотность продукта, кг/м (р = 1000 кг/м );
φ - коэффициент использования площади отверстий первой ножевой решетки (φ = 0,7...0,8).
5.3. Необходимое количество машин и механизмов для разрезания мяса определяется из выражения, шт.
Полученное значение округляют до ближайшего большего целого числа.
5.4. Коэффициент фактического использования машин и механизмов рассчитываем по формуле
где nм- принятое количество машин, шт.
5.5. Определение мощности
5.5.1 Мощность, необходимая на разрезание продукта в режущем механизме определяется с учетом заданного комплекта рабочих инструментов. Для полного комплекта - подрезная решетка, два двухсторонних вращающихся ножа, две неподвижных решетки выражение имеет вид
где kпр, kp1, Кр2 - коэффициенты использования площади подрезной решетки, решеток с крупными и мелкими отверстиями,
k = 0,42;
Fр - площадь ножевой решетки, м2,
dр - наружный диаметр решетки, м;
а - удельный расход энергии на перерезание продукта, Дж/м2
(a =2,5*103...3,5*103Дж/м2);
z - общее количество перьев (режущих кромок) у подвижных ножей, шт.
5.5.2 Мощность, необходимая на преодоление трения в режущем инструменте, Вт
где р - давление рабочих кромок ножей на решетки, Па (р=2*106...3*106 Па);
rmax, rmin| - наружный и внутренний радиусы вращающегося ножа, м;
b - ширина площади контакта лезвия ножа и решетки, м;
f - коэффициент трения скольжения ножа о решетку (f = 0,1);
φ - количество плоскостей резания, шт.
5.5.3. Определение мощности необходимой на преодоление трения диска обпродукт и на продвижение продукта, Вт:
где ро - давление за последним витком шнека, Па
(ро = 3,0*105...5,0*105 Па)
m - количество витков шнека, шт;
rн, rв - наружный и внутренний радиусы шнека, м;
βcp - средний угол подъема витка шнека, (βcp = 12°);
f1 - коэффициент трения продукта о шнек (f1 = 0,3. ..0.5).
5.5.4. Мощность электродвигателя с учетом КПД привода
(η |= 0,75...0,85), Вт
Данные для расчета приведены в табл.5.
Таблица 5
Исходные данные к расчету машин и механизмов для измельчения мяса
|
Вариант |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
N, шт. |
250 |
300 |
350 |
200 |
250 |
400 |
k, м-1 |
3 |
4 |
3 |
4 |
3 |
4 |
n, мин-1 |
170 |
240 |
250 |
170 |
240 |
250 |
Решетка |
|
|
|
|
|
|
dp, мм |
105 |
82 |
105 |
105 |
82 |
105 |
d01, мм |
|
9 |
9 |
9 |
|
5 |
z01, мм |
|
36 |
54 |
54 |
|
140 |
d02, мм |
3 |
5 |
5 |
3 |
3 |
3 |
z02, шт. |
276 |
90 |
140 |
276 |
225 |
276 |
Шнек |
|
|
|
|
|
|
rн, мм |
45 |
35 |
45 |
45 |
35 |
45 |
rв, мм |
28 |
17 |
28 |
28 |
17 |
28 |
m, шт. |
4 |
3 |
4 |
4 |
3 |
4 |
Ножи |
|
|
|
|
|
|
rmах, мм |
47 |
37 |
47 |
47 |
37 |
47 |
rmin, мм |
25 |
15 |
25 |
25 |
15 |
25 |
b, мм |
2 |
1,5 |
2 |
2 |
1,5 |
1,5 |
* комплект раб. инстр. |
1,2 |
1,2,3 |
2,3 |
2,3 |
2,4 |
1,2,3 |
1 - подрезной нож; 2 - односторонний нож; 3 - двухсторонний нож.
Приложение 6
6. ВЗБИВАЛЬНЫЕ МАШИНЫ
6.1. Определение геометрических размеров взбивальной машины (рис. 2).
Основным исходным параметром является вместимость бачка. Бачки изготавливают в виде цилиндрических сосудов с плоским днищем и торообразным переходом. Основные размеры бачков взаимосвязаны с наибольшим диаметром взбивателя, который определяется из выражения, м
где V - объем бачка, м3.
Остальные размеры связаны с диаметром взбивателя следующими соотношениями:
H = 0,8*d; H' = 0,535*d; h = 1,3*d;
D = 1,75*d; D' = 0,68*d; e = 0,34*d.
6.2. Величину средней скорости взбивателя можно рассчитать по формуле, м/с
где Сv - постоянная скорости для конкретного продукта (табл. 6.1).
Для серийно выпускаемых машин скорость движения взбивателя изменяется в пределах от 0,23 до 2 м/с.
Рациональное число оборотов взбивателя определяется по формуле, мин-1
где rк, rш - радиусы колеса и шестерни планетарной передачи воспользуемся ранее положенными соотношениями (6.2), между диаметром взбивателя и эксцентриситетом передачи (е = 0,34*d). Кроме того, практика конструирования сбивальных устройств показывает, что передаточное число планетарно эпициклической передачи изменяется от 3,3 до 3,6 т.е. l = 3,3... 3,6.
Тогда радиус шестерни может быть определен из выражения
а радиус солнечного колеса планетарной передачи
rк = rш •/ или rк = гш + е.
При определении частоты вращения взбивателя целесообразно провести вычисления для смесей с различными физико-механическими свойствами. Это позволит определить диапазон регулирования вариатора скоростей.
6.4. Средняя продолжительность взбивания (20-30 мин) определяется из критериального уравнения. Для данного случая можно использовать следующую зависимость, с
где Ст - постоянная времени (см. табл. 6.1 ).
6.5. Производительность взбивальной машины определяют по формуле, кг/ч
где ρ - плотность массы, кг/м (табл.6.2);
φ - коэффициент заполнения бачка.
6.6. Необходимая мощность определяется из критериального уравнения, полученного в результате экспериментальных исследований М. М. Гольденберга, кВт
где СN - постоянная мощности (см. табл. 6.1);
ηэф- эффективная вязкость взбитой массы, Па/с, (табл.6.2).
Мощность двигателя с учетом КПД (ηM = 0,7...0,8), кВт
6.7. По заданной (требуемой) производительности определим коэффициент фактического использования машины
где ηу - условный коэффициент использования машин на ПОП
(ηу = 0,3...0,5).
Необходимое количество машин равно, шт.
или
Полученное значение округляют до ближайшего большего числа.
Таблица 6.1
Значения постоянных
Вид смеси |
СУ |
СN |
Ст |
Яично- сахарная |
5,41 |
25*10-3 |
19000 |
Белково - сахарная |
1,36 |
25*10-3 |
19700 |
Крем сливочный |
4,8 |
65*10-3 |
8000 |
Таблица 6.2
Свойства смеси
|
Вид смеси |
|||||||||||
|
яично-сахарная |
белково-сахарная |
крем сливочный |
|||||||||
|
емкость бачка |
|||||||||||
|
40 |
60 |
80 |
100 |
40 |
60 |
80 |
100 |
40 |
60 |
80 |
100 |
р, кг/м3 |
340 |
360 |
390 |
410 |
375 |
390 |
405 |
415 |
820 |
830 |
840 |
855 |
ηэф, Па*с |
13 |
12,5 |
12,2 |
12 |
1500 |
1350 |
1220 |
1150 |
1425 |
1410 |
1390 |
1380 |
Таблица 6.3.
Исходные данные для расчета
|
Вариант |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
V, л |
20 |
60 |
80 |
100 |
40 |
80 |
φ |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,3 |
0,45 |
0,6 |
t3,с |
5 |
8 |
10 |
10 |
8 |
5 |
tB, с |
10 |
15 |
20 |
15 |
20 |
25 |
Qтр, кг/ч1 |
100 |
150 |
200 |
300 |
150 |
250 |
вид смеси2 |
1,2 |
2,3 |
3,1 |
1,3 |
2,1 |
3,2 |
Требуемая производительность задана для одного вида смеси.
1 яично - сахарная; 2 - белково - сахарная; 3 -крем сливочный.
Наличие двух видов смесей в задании говорит о необходимости выполнения параллельных расчетов.