Коэффициент полезного действия (кпд)

Под КПД технологической машины (аппарата) понимают отно­шение полезной работы (полезно затраченной энергии) ко всей зат­раченной работе (энергии). Следовательно, коэффициент полезного действия характеризует величину потерь и величину полезно–затра­ченной энергии и является одним из критериев степе­ни совершенства преобразования электрической (тепловой) энергии в механическую и обратно. Потери энергии происходят в технологическом процессе; при работе механизмов на холостом ходу; при наличии сил трения в кинематических парах; в результате рассеивания энергии при деформации и вибрации деталей и машин; при выбросах в окружающую среду; при включении сил торможения и т.д. Рассчитать КПД можно по формуле

		(1.1)

где η₀– общий КПД машины; N_ПОЛ – полезная мощность (энер­гия); N_ЗАТР – затраченная мощность (энергия). В общем случае КПД машины определяется как произведение отдельных коэффициентов полезного действия, учитывающих по­тери на различных участках машины, например потери в переда­чах, подшипниках и т.д. Общий КПД можно рассчитать по формуле

(1.2)

где – КПД отдельных звеньев машины.

КПД при параллельном соединении механизмов равен:

(1.3)

где N₁ ….. N_K – мощности, расходуемые на преодоление полезных сопротивлений элементами кинематической цепи; N_ДС – мощ­ность движущей силы.

Основной показатель, определяющий рабо­ту овощерезательных машин, – качество нарезанного продукта при разных формах нарезки.

(1.4)

Качество нарезанного продукта (%) можно оценить по числу неполноценных частиц (крошек, деформированных ломтиков, брусочков):

где т – масса загружаемой порции продукта, кг; т₁ – масса неполноценных час­тиц при соответствующей форме нарезки, кг.

Неполноценными считают ломтики или брусочки, имеющие неправильную форму, причем предельные отклонения частиц продукта, нарезанного на дисковых и комбинированных овощерезательных машинах, не должны превышать 0,3 соответствую­щего номинального размера, а доля суммарной массы крошки – 15% при нарезке ломтиками, 30% при нарезке брусочками раз­мерами 10×10 мм и 36% при нарезке кубиками размерами 10×10×10 мм. Глубина трещин не должна превышать 0,5 тол­щины (ГОСТ 8903-72). Действительная производительность (кг/с) овощерезательных машин:

Qд = m/T,

(1.5)

где т – масса загружаемой порции продукта, кг; Т – время нарезки порции про­дукта, с.

Теоретическая производительность (кг/с) дисковой овощерезательной машины:

Qт = Fоп∙vоп∙ρ∙φ,

(1.6)

где ρ – насыпная масса продукта, кг/м³ (для картофеля ρ = 700 кг/м³, для свеклы ρ = 750 кг/м³, для моркови ρ = 780 кг/м³); φ – коэф­фициент использования рабочей площади опорного диска. Для овощерезатель­ных машин с заклинивающим устройством в виде винтовой лопасти при верти­кальном расположении опорного диска φ = 0,1…0,2, при горизонтальном рас­положении опорного диска φ = 0,2...0,3; для овощерезательных машин МРО50-200 φ = 0,3...0,4; v_оп – средняя скорость продвижения обрабатываемого продукта через зазор между лезвиями ножей и опорным диском, м/с.

Рабочая площадь опорного диска в общем виде составляет:

Fоп = π ∙(r2max – r2min), м2,

(1.7)

где r_max, r_min – максимальное и минимальное расстояния от центра диска до конца и начала лезвий ножей, м.

Для овощерезательных машин типа МРО50-200, МРО400-1000 (дисковое приспособление), МПР-350, «Гамма» и другая рабочая площадь опорного диска вычисляется по формуле

Fоп = π ∙D2o, м2,

(1.8)

где D_o – диаметр загрузочного отверстия, м.

Средняя скорость продвижения обрабатываемого продукта через зазор между лезвиями ножей и опорным диском вычисляется по формуле

(1.9)

где h – толщина отрезаемых ломтиков, м; z_p – число рабочих ножей, параллель­ных плоскости опорного диска, шт; n – частота вращения ножей, мин^–1.

Угол заклинивания (рад):

(1.10)

где d – диаметр клубня картофеля, мм; h – толщина отрезанного ломтика, мм.

Полезную мощность (Вт) электродвигателя овощерезательных машин рассчитывают по формуле

Nпол = Nобщ – Nх,х,

(1.11)

где N_общ – мощность электродвигателя при работе машины под нагрузкой, Вт; N_х,х – мощность при работе машины на холостом ходу, Вт.

Удельный расход электроэнергии Р (Вт · с/кг) определяется по формуле

(1.12)

где Т – суммарное время, затраченное на обработку продукта определяется как:

Т = tз + tо + tу, с,

(1.13)

где t_з – продолжительность загрузки продукта в рабочую камеру; t_о – продолжительность обработки продукта; t_у – продолжительность удаления продукта из рабочей камеры, с. Механический КПД машины η_м определяется соотношением мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивлений обрабатываемого продукта, к мощности электродвигателя, находящегося под нагрузкой:

(1.14)