2.4. Розрахунок основних параметрів машин для механічного змішування пластичної продукції

2.4.1. Особливості розрахунку лопатевих машин д я перемішування пластичної маси

В процесі руху робочих органів мішалки для обробки пластичних мас разом з опором, що складають сили внутрішнього тертя, між шарами продукції та з поверхнями виконавчих органів та стінками робочої ємкості, виникають опори внаслідок липучості або зчеплення між частинками продукції.

Для процесу перемішування пластичної продукції критерій Ейлера дорівнює:

(45)

де C – постійна, що залежить від форми лопаті; n,m,s – показники степені;– безрозмірна характеристика властивостей середовища та способу перемішування; – геометрична характеристика лопаті: =l/b; – геометрична характеристика лопаті: =D/b; l – довжина лопаті; b – ширина лопаті; D – діаметр резервуару мішалки.

Для спрощення розрахунків критерій Ейлера визначається як:

(46)

де Р – опір, який чинить середовище рухомій лопаті, Н; S – густина середовища, кг/м³; μ – в’язкість середовища, Н*с/м²; S – площина лопаті, м²; υ – швидкість руху лопаті, м/с²; l – визначаючий розмір, м; τ – напруга зсуву, яка з врахуванням глибини переміщення лопаті h становить, Н/м²;

(47)

де – коефіцієнт зчеплення або липучість, Н/м²; – коефіцієнт внутрішнього тертя покою:

(48)

де – кут внутрішнього тертя покою.

За замірами Зарицького у процесі руху кулі постійні формули (45) дорівнюють: С=2378; к=2,12, а у процесі руху прямої лопаті, якої l/b=5:С=582,9;к=2,155.

Для перемішування фаршу Лапшин довів, що при швидкості руху лопаті у межах від 0,3 до 1,5 м/с : сили опору середовища складають:

(49)

де R – сумарний питомий опір середовища , Н/м²; – умовний початковий опір середовища, Н/м²;а – постійний параметр;

Продукція		R , н/m20
Варені ковбаси	4600…4800	4 … 6
Напівкопчені ковбаси	7800	1,2 … 1,3

Таблиця 2 Середні значення параметрів для визначення опорів при перемішуванні м’ясного фарша

№ п/п	Параметри	Фарш для ковбас
		варених	напівкопчених	копчених
1.	Сумарний опір для прямих лопатей при V=1,5 м/с, R, 104 Н/м2	1 … 1,5	2 … 2,5	2,5 … 3
2.	Питома витрата енергії, кВт*год/т	3,9	4,6	2,7
3.	Коефіцієнт зчеплення або липучість С3, 103 Н/м2	2 … 3	3 … 4	~ 5
4.	Кут внутрішнього тертя 0, град	16	22	28
5.	Гранична напруга зсуву 0, 103 Н/м2	0,4 … 2	2 … 3	3 … 4

За дослідженнями Горбатова:

(50)

де A,n – постійні коефіцієнти, величини яких для м’ясного фаршу можна прийняти: А=150 … 430; n – 0,19 … 0,3; υ– середня швидкість руху фаршу, см/с.

Середні значення параметрів, що необхідні для визначення опорів при перемішуванні м’ясного фарша, приведені у таблиці 2.

2.4.2. Особливості розрахунку тістомісильних машин

Продуктивність тістомісильних машин періодичної дії визначається за формулою:

(51)

де φ – коефіцієнт використання об’єму діжки: φ= 0,45 … 0,65; V – ємкість діжки, м³; ρ – густина тіста, кг/м³; – час, що витрачається для здійснення допоміжних операцій: =120…150 c.

Технологічна потужність для даної машини становить:

=+ (52)

де – потужність, що необхідна для обертання місильного органу при замісі тіста, кВт:

(53)

де – максимальний радіус місильного органа, м:

1

– кутова швидкість обертання місильного органа, рад/с. – потужність, що витрачається на обертання діжки, кВт:

(54)

–відповідно вага діжки та продукції, Н; f– коефіцієнт тертя валу діжки в опорах: f=0,2 … 0,3.– радіуc цапфи валу діжки, м;– кутова швидкість обертання діжки, рад/с.

Продуктивність тістомісильних машин безперервної дії складає:

(55)

де D – діаметр окружності, що описується крайньою точкою лопаті, м;– крок лопатів, м; n – частота обертання місильного валу, с_–1; – коефіцієнт подачі, що залежить від форми лопатів та їх розташування на валу: L– довжина місильного корита, м;– тривалість замісу (робочий час ), с.

При цьому потужність, що необхідна для обертання місильного

органа при замісі тіста визначається за формулою:

(56)

де –відповідно осьова та радіальна складові рівнодіючої сил опору,що виникають в процесі перемішування, Н; –відповідно осьова та окружна швидкості рух у точки прикладання рівнодіючої сил опору, м/с; – кількість лопатів у тістомісильній машині.

Складові формули ( 6.51 ) визначаються наступним чином:

(57)

(58)

(59)

де S – площина лопаті, м²; α– кут нахилу лопаті до осі обертання, град; f – коефіцієнт тертя тіста по лопаті; r– радіус обертання центра площини лопаті, м; R – питомий опір тіста обертанню лопаті: = 5000 Н/м²; γ – кут внутрішнього тертя тіста γ = 450;ω – кутова швидкість лопатів, рад/с.

При проектуванні тістомісильника макаронного пресу визначають наступні параметри. Об”єм місильного корита даної машини становить:

(60)

де –вологість відповідно сухих виробів та тіста: ρ – густина тіста: ρ=600кг/м; П – продуктивність тістомісильника: кг/с; – тривалість робочої дії тобто замісу: φ– коефіцієнт заповнення корита тістом: φ= 0,5.

Інші геометричні параметри робочої порожнини складають:

1. площа поперечного перерізу місильного корита:

(61)

де b,h –відповідно ширина та висота робочого резервуару, м;

2. довжина робочого корита: L=V/S/

Продуктивність даної машини можна визначити за формулою:

(62)