диплом_1 / 7 Расчет проектируемой машины

7 Расчет проектируемой машины

7.1 Описание и принцип работы машины

Механизм МБ (рисунок 7.1) для нарезания мяса на бефстроганов состоит из корпуса, ножевого вала, упо­ров, заслонки и деревянного толкателя. На ножевом валу 2 установ­лены дисковые ножи 10, шаг между которыми (обычно 5 мм) уста­навливается дистанционными шайбами 3. Ножевой блок закрыт с двух сторон дисками 9 и 12. Упоры 11 представляют собой пласти­ны, насаженные на дистанционные шайбы и предотвращающие на­матывание мяса на вал. При резании упоры отклоняются от верти­кального положения и упираются в корпус 1 механизма. В направ­ляющих пазах корпуса посредством рукоятки 7 перемещается за­слонка 4, фиксируемая в рабочем положении винтом 6. Снятие но­жевого вала производится рукояткой 8. Сверху в корпусе имеется окно продолговатой формы для загрузки продукта, снизу - окно для выгрузки нарезанного продукта.

Предварительно нарезанные куски мяса размером не более 20*110 мм опускают в загрузочное окно, из которого под действием силы тяжести и толкателя 5 они поступают к ножевому валу. Диско­вые ножи захватывают продукт, разрезают его на дольки и проталкивают к разгрузочному окну. Полученные дольки можно нарезать на кубики, повернув на 90° перед повторной загрузкой в механизм.

Рисунок 7.1 – Механизм для нарезания мяса на бефстроганов МБ

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч	100
Частота вращения, мин-1	170
Номинальная мощность, кВт	0,29
Напряжение, Вт	220/380
Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота	290 180 405
Масса, кг	6,5
Исполнение	К приводу УКМ

7.2 Расчет механизма для нарезания мяса на бефстроганов

Исходные данные:

D – диаметр дискового ножа, 0,1 м;

t - шаг между ножами, 0,005 м;

n – частота вращения дисковых ножей, 170 об/мин;

l – длина загрузочного устройства, 0,11 м;

b – ширина загрузочного устройства, 0,02 м;

h – высота загрузочного устройства, 0,2 м.

Требуется определить количество дисковых ножей, производительность механизма и технологическую мощность.

Количество дисковых ножей рассчитываем по формуле

z_n = l/t – 1, (7.1)

z_n = 0,11/0,005 – 1 = 21 штука.

Объем загрузочного устройства определим по формуле

V₀ = l*b*h, (7.2)

V₀ = 0,11*0,02*0,2 = 0,00044 м³.

Производительность механизма для нарезки мяса на бефстроганов определяется по формуле

Q = m/T_ц = V₀*ρ*φ/(t₃ + t₀), (7.3)

где m – масса порции мяса, единовременно закладываемого в загрузочное устройство, кг;

T_ц – продолжительность цикла обработки порции продукта, с;

ρ – плотность мяса, кг/м³;

φ – коэффициент заполнения загрузочного устройства продуктом;

t₃ и t₀ – соответственно время загрузки и обработки продукта, с, t₃ принима ем равным 5 с.

Приняв плотность продукта ρ = 1130 кг/м³ и коэффициент заполнения загрузочного устройства φ = 0,6 и исходя из формулы (7.3), находим массу порции мяса

m = 0,00044*1130*0,6 = 0,29 кг.

Время обработки порции продукта определяем по формуле

t₀ = h/υ_пр, (7.4)

где υ_пр – скорость продвижение продукта в загрузочном устройстве, м/с, принимаем 0,03 м/с.

t₀ = 0,2/0,03 = 6,6 с.

Производительность механизма находим по формуле (7.3)

Q = 3600*[0,28/(5+6,6)] = 87 кг/ч.

Мощность, необходимую для разрезания продукта дисковыми ножами, рассчитаем по формуле

N₁ = q_p*b* z_n* υ_пр, (7.5)

где q_p- удельное усилие резания продукта, Н/м, принимаем равным 8000 Н/м.

N₁ = 8000*0,02*21*0,03 = 101 Вт.

При соотношении b/D ≈ 0,2 площадь контакта продукта с дисковым ножом можно рассчитать по упрощенной формуле

F ≈ 0,1* D² (7.6)

Проверяем соотношение b/D = 0,02/0,1 = 0,2, тогда площадь контакта рассчитываем по упрощенной формуле (7.6)

F = 0,1*0,1² = 0,001 м².

Определим среднее расстояние от площади контакта продукта с дисковыми ножами до оси их вращения по формуле

r_ср = 0,5*(D - b), (7.7)

r_ср = 0,5*(0,1 – 0,02) = 0,04 м.

Мощность, необходимая для преодоления трения продукта о боковые грани дисковых ножей, рассчитываем по формуле

N₂ = M_c*ω = 2*δ/t*E*F*f*( z_n – 1)* r_ср*ω, (7.8)

где M_c – момент сопротивлению вращению дисковых ножей, возникающих при трении о продукт, Н*м;

ω – угловая скорость дисковых ножей, рад/с;

δ – толщина дискового ножа, м²;

t – шаг между ножами, м;

Е – модуль упругости продукта, Па;

f – коэффициент трения продукта о дисковые ножи.

N₂ = 2*(0,001/0,005)*2,6*10⁴*0,001*0,5(21 – 1)*0,04*(3,14*170/30) = 74 кВт.

Технологическая мощность механизма определяется по формуле

N = N₁ + N₂, (7.9)

N = 101 + 74 = 175 кВт.

7.3 Расчет машины для порционной нарезки мяса

Исходные данные:

Q – производительность, равная 40 резов/мин.;

h – ход ползуна, равная 0,2 м;

b – ширина куска мяса, 0,3 м;

с – толщина куска мяса, 0,17 м.

Определим скорость движения ползуна и мощность электродвигателя.

Принимая коэффициент перерывов в движении ползуна φ = 0,65, находим скорость движения ползуна по формуле

υ_п = Q*2*h/3600*φ, (7.10)

υ_п = 40*60*2*0,2/3600*0,65 = 0,4 м/с.

Усилие на разрезания продукта режущей кромки при удельном усилии резания мяса q_л = 1,2 Н/м определим по формуле

Р₁ = q_л* b, (7.11)

Р₁ = 1,2*10⁴*0,3 = 3600 Н.

Поскольку Р_р ≈ Р₁, то приняв КПД механического привода η = 0,8, определим мощность электродвигателя по формуле

N = Р₁* υ_п/1000*η, (7.12)

N = 3600*0,4/1000*0,8 = 1,2 кВт.

7.4 Расчет зубчатой передачи

Зубчатая передача рассчитана с помощью программы T-Flex Cad. Результаты расчета представлены в приложении А.