2.3 Расчёт основных параметров плунжера

При заданной производительности П = 1000 л/ч = 0,00028 м³/с.

Согласно [11] о хорошей гомогенизации молока свидетельствует диаметр жирового шарика. Необходимо чтобы средний диаметр шарика d_cp был в пределах 0,8-0,9 мкм. Примем d_cp равным 0,84 мкм. Рабочее давление гомогенизации ∆Р=20 МПа.

Рассчитаем угловую скорость вращения вала, учитывая, что частота вращения коленчатого вала, необходимая для расщепления жирового шарика до 0,84 мкм, равна 120 об/мин[11]:

(2.1)

рад/с

Рассчитаем основные конструктивные параметры гомогенизирующего устройства.

Классическая конструкция клапанного гомогенизирующего устройства представлена на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 - Схема классического клапанного гомогенизирующего

устройства:

1 - плунжер; 2 - кривошипно-шатунный механизм; 3,4 - всасывающий и нагнетательный клапаны; 5,8 - гомогенизирующие клапаны первой и второй ступеней; 6,7 - пружины; 9 - рабочая камера.

Диаметр плунжера:

(2.2)

м

где z = 3 - количество плунжеров; s = 0,070 - ход плунжера, м; ηн = 0,8 - КПД насоса [10].

Площадь сечения плунжера:

_(2.3)

где м - радиус сечения плунжера.

Толщина тарелки клапана:

, (2.4)

где р - давление гомогенизации, Па;

[σ] =640 - допускаемое напряжение материала клапана, Па;

dпл - диаметр клапана, рассчитывается по формуле:

(2.5)

- допускаемая скорость жидкости в седле, м/с (для всасывающего клапана - 2, для нагнетательного - 5... 8); S - площадь сечения, м² [10].

Рассчитаем диаметр всасывающего клапана по формуле (2.5):

Толщину тарелки клапана рассчитываем по формуле (2.4):

Для нагнетательного клапана:

Мощность необходимая для работы гомогенизатора:

_(2.6)

где ηмех =0,75 - КПД гомогенизатора.

Рассчитаем мощность электродвигателя по формуле:

, (2.7)

где ηрем.пер.=0,95 - КПД ременной передачи, η_подш =0,98 - КПД подшипников[10].

Выбираем электродвигатель: АИР 200М12/6, мощность 9кВт, асинхронная частота вращения 490 об/мин.

2.4 Кинематический расчёт привода

Кинематическая схема привода представлена на рисунке 2.7.

Найдём передаточное отношение привода по формуле:

Частоты вращения валов:

Рисунок 2.7 - Кинематическая схема привода гомогенизатора.

Моменты на валах I и II рассчитываем по формулам (2.8) и (2.9).

Момент на первом валу:

, (2.8)

, (2.9)

где ηрем.пер.=0,95 - КПД ременной передачи, η_подш =0,98 - КПД подшипников.