расчетно-графические работы / расчетно-графическая работа Машины и технологии для переработки сельскохозяйственной продукции

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине «Машины и технологии для переработки сельскохозяйственной продукции»

Введение

Растениеводство — одна из основных отраслей сельскохозяйственного производства. Подъем сельского хозяйства без развития этой отрасли невозможен. Продукция растениеводства является основным источником в производстве продуктов питания для населения, кормов для сельскохозяйственных животных, сырьем для промышленности. Развитие растениеводства возможно на основе комплексной механизации и последовательной интенсификации сельскохозяйственного производства. В сельском хозяйстве используется большое количество различных энергетических, технологических машин и оборудования. Одни из таких машин, это моечные машины, которые необходимы в производственных условия, так как заменяют ручной труд и увеличивают производительность

1.Конструкции машин для мойки овощей

Линейная моечная машина КУМ-1 (рис. 1) предназначена для мойки различных овощей и плодов (кроме корнеплодов, для которых требуется предварительная отмочка).

Машина КУМ-1 снабжена нагнетателем воздуха, что позволяет мыть овощи и плоды как с мягкой, так и с твердой оболочкой. Машина КУМ, не имеющая нагнетателя воздуха, применяется для первичной мойки слабо загрязненных овощей и плодов с мягкой структурой.

Моечная машина состоит из ванны, транспортерного полотна, душевого устройства  и привода . На каркасе ванны  смонтированы все узлы моечных машин.

Транспортерное полотно на машине КУВ-1 выполнено из дюралюминиевых роликов диаметром 75 мм.

Машина КУМ-1 укомплектована роликовым и пластинчатым транспортерными полотнами для работы на мелком продукте. На машине может быть поставлено любое из них.

При работе машины плоды поступают в моечное пространство ванны непрерывно. Для более интенсивной мойки загрязненного продукта в моечной ванне создается бурление посредством подводимого от нагнетателя сжатого воздуха.

Вымытый продукт из моечного пространства перемещается наклонным конвейером, в верхней части которого (перед выгрузкой) продукт ополаскивается водой из душевого устройства. Выгрузка продукта производится через лоток, регулируемый по высоте. Величина слоя продукта, поступающего на транспортерное полотно, регулируется заслонкой.

Для первоначального наполнения ванны водой на ее боковой стенке предусмотрен патрубок с вентилем. Вода, поступающая в ванну через ополаскивающий душ, удаляется через сливную щель.

В процессе работы машины вода в ванне может периодически обновляться путем слива грязной воды через спускной кран. Чистка ванны производится через грязевой люк и боковые окна. При обработке сильно загрязненных овощей и плодов можно увеличить время их пребывания в зоне отмывки путем периодических остановок транспортера.

Рисунок 1. Моечная машина КУМ-1.:  1-ванна, 2-транспортное полотно, 3-душевое устройство и привода 4-привод.

Барабанная моечная машина А9-КМ-2 (Рис. 2) предназначена для мойки твердых плодов и овощей (корнеплодов, груш, яблок и т. д.). Она состоит из каркаса с укрепленной на нем ванной, которая разделена перегородкой на две части. В каждой части ванны размещено по барабану и, которые одинаковы по длине и диаметру. За барабаном расположен третий барабан. Все три барабана приводятся во вращательное движение общим валом.

Первые два барабана предназначены для отмочки и отделения загрязнений. На поверхности этих барабанов имеются щели, через которые проходят загрязнения и осаждаются на дне ванны. Загрязнения удаляются из машины через люк. Третий барабан предназначен для чистового ополаскивания водой, для чего он снабжен душевым устройством, а его поверхность перфорирована. Привод машины осуществляется от мотор-редуктора через цепную передачу. Вода в душевое устройство подается через запорный магнитный вентиль, сблокированный с приводным электродвигателем. Сырье в машину подается через приемный лоток, из него поступает в барабан, затем лопастями перебрасывается сначала в барабан, а из него специальным ковшом – в барабан. Промытое сырье выгружается из машины через лоток.

Рисунок 2. Барабанная моечная машина А9-Км-2: 1-Приемный лоток; 2,3,4-барабан; 5-мотор-редуктор; 6-цепная передача; 7-вал; 8-запорный магнитный вентиль; 9-лоток; 10-люк; 11-каркас; 12-ванна

Вибрационная машина ММКВ-2000 (Рис. 2)  предназначена для удаления загрязнений с поверхности клубне- и корнеплодов.

Машина состоит из рамы, корпуса, душевого устройства и привода. На раме посредством вертикальных и боковых пружин закреплен корпус машины. Он представляет собой цилиндрический барабан, закрытый с торцов, внутри которого проходит труба со шнеком. Внутри трубы на двух сферических подшипниках установлен вал с балансирами.

В верхней части барабана на участке первого витка шнека находится загрузочный бункер, а в передней части, сбоку, – разгрузочный лоток. Снизу по всей длине барабана приварен сборник со сливным отверстием для отвода в канализацию грязной воды. В сборник вставлена решетка, которая поджимается к виткам шнека винтами. Для периодической очистки машины в сборнике предусмотрен люк.

На кронштейне рамы закреплен электродвигатель, вал которого соединен с валом машины резиновой муфтой. Над корпусом машины установлено душевое устройство, которое крепится к раме.

Рисунок 3. Вибрационная машина ММКВ-2000:1-рама; 2-резиновая муфта; 3-электродвигатель; 4-разгрузочный лоток; 5,6-пружины; 7-разгрузочный бункер; 8-корпус; 9-вал; 10-балансиры; 11-отводной сборник; 12-люк; 13-люк;14-душевое устройство

Центр тяжести размещенного в моечном барабане вала смещен относительно оси вращения с помощью четырех балансиров, благодаря этому при вращении вала возникает вибрация, сообщаемая моечному барабану. Колебания барабана носят круговой характер, их направление совпадает с направлением вращения вала. Амплитуда колебаний определена массой балансиров. Поскольку направление вращения вала обратно направлению винтов шнека в моечном барабане, а в машину непрерывно загружается картофель, создающий некоторый подпор в моечном барабане, то находящиеся в нем клубни постепенно продвигаются вдоль него. При продвижении клубни трутся один о другой и о стенки барабана, а также интенсивно обмываются водой, подаваемой в машину из душевого устройства. Вымытые клубни выводятся по разгрузочному люку из моечной машины и направляются на дальнейшую переработку.

2. Расчет моечной машины

При расчете моечных машин определяют следующие параметры.

Производительность Q, кг/с, линейных моечных машин определяется производительностью рабочего транспортера

где b - ширина рабочей части транспортера, м (определяется шириной инспекционного транспортера. которая составляет

0.6...0,9 м);

h_c - высота слоя сырья, м;  - коэффициент использования транспортера (0,6...0,7);

 - насыпная плотность сырья, кг/м³; v_c - скорость транспортера, м/с.

Время отмочки сырья (т) в секундах, определяется полезным объемом ванны fV_n , м³

где Н_m, - глубина наиболее погруженной точки несущей ветви транспортера (обычно 0,5.. .0,7 м).

Площадь зеркала воды в ванне моечной машины Р. м~,

где А - длина зеркала воды в ванне, м;

В - расстояние между боковыми стенками ванны, м

(В = b + 0,1).

Количество воздуха и необходимый напор, под которым он должен подаваться в барботср, определяются размерами зеркала воды в ванне и глубиной погружения отверстия истечения воздуха из барботсров. Практикой эксплуатации моечных машин установлена следующая норма: 1.5 м³ воздуха в минуту на 1 м² площади зеркала воды, т. е.

Нагнетатель воздуха для моечной машины выбирается по расходу воздуха W_B и необходимому напору Р_в.

Поскольку' длина воздуховода для подвода воздуха к барботе- рам и скорость воздуха в воздуховоде малы, потерями по длине воздуховода можно пренебречь, тогда Р_в, Па.

где Рв, - плотность возду ха, кг/м³ {р_в = 0.00129 кг/м³);

𝜐_в - скорость воздуха в воздуховоде, м/с (иь, рекомендуется не более 10 м/с);

е - коэффициент местного сопротивления (в расчетах принимается 2> 0,30... 0,45);

𝜌_ж - плотность воды, кг/м³ (р_ж = 1000 кг/м³);

h_ж - глу бина погружения в воду отверстий барботсра, м (А_ж = #т + 0,1 м);

g= 9,81 м/с² - у скорение свободного падения.

Мощность электродвигателя для привода нагнетателя воздуха N_B, кВт,

где W_B - расход подаваемого воздуха, м³/с;

Р_в - необходимый напор, Па (Р_в = 0,15...0,20 МПа);

КПД нагнетателя (0,6...0,8).

Мощность, необходимая для привода центробежного насоса, подающего жидкость к душевым или шприцевым устройствам кВт, определяется по формуле, аналогичной формуле

где Q_Ж - расход жидкости, м³/с;

Р_ж - напор жидкости у насоса, Па (Р_ж = 0,2...0,3 МПа); 

КПД насоса (0,70...0,85).

Расход жидкости (м³/с),

Где 𝜐 - коэффициент расхода (для цилиндрического насадка 0.82; для конического сходящегося 0.95; для конического расходящегося 0,48);

d - диаметр отверстия барботера, м (выбирается равным 0,75; 1,25; 1,50; мм в зависимости от вида перерабатываемого сырья. Меньшие значения выбираются для мелких плодов и овощей);

п - количество одинаковых отверстий барботера (в расчете принимается п = 50...60);

Р„ - напор жидкости у отверстия истечения, Па (в расчете принимается (0,2...0,3 МПа);

р* - плотность моющей жидкости, кг/м"¹ (р* = 1000 кг/м³).

Напор жидкости у насоса:

где Р_п ~ потеря напора от местных и путевых сопротивлений, Па. Потеря напора

где Цк - скорость жидкости в трубопроводе, м/с (и_ж. рекомендуется не более 2 м/с);

е- коэффициент местного сопротивления (выбирается по справочнику. в расчете принимается е = 0,85);

𝜆ж - коэффициент сопротивления трения по длине трубопровода; /_т - длина трубопровода, м; d_m - диаметр трубопровода, м.

Коэффициент сопротивления трения по длине трубопровода определяется по следу ющим формулам:

при Re <100000 при /te >100000

Здесь Re - число Рейнольдса, Re = vdp_x / р_ж;

кинематическая вязкость моющей жидкости (к = 1,01 • 10 ⁶ м²/с).

Мощность N_mp, кВт, для привода основного транспортера

где А_т - тяговое усилие транспортера, Н; и_с - скорость транспортера, м/с; т}- КПД передаточных механизмов (rj = 0,61...0,78).

Тяговое усилие определяется методом обхода контура с учетом максимальной загрузки. Ориентировочно тяговое усилие А_Т, Н м, можно определить по формул

где   - масса полезной нагрузки на 1 м транспортера, кг

(  8... 12 кг):

q - масса 1 м транспортера без груза, кг (q = 4,4...5,1 кг);

L_T - длина нагруженой части транспортера, м (L_T = 0.65 L)

L - дтина транспортера, м; 

g = 9,81 м/с" - ускорение свободного падения.

Расчет барабанных моечных машин начинается с определения критического числа оборотов барабана.

Наименьшее число оборотов, при котором сырье, находящееся в барабане, не отрываясь от его стенок начинает вращаться вместе с ним, называется критическим числом оборотов барабана моечной машины п_кр, (мин¹). Для гладкого барабана

где D_б - диаметр барабана, м

Рабочее число оборотов барабана моечной машины меньше критического и определяется по формуле

где опытный коэффициент ( = 0,20...0,26).

Производительность Q, кг/с, барабанной моечной машины можно определить по уравнению непоецывности потока

где/- площадь поверхности барабана, m^z;

- скорость поступательного движения сырья вдоль барабана, м/с;

-угол наклона барабана (р = 2...3⁰);

к' - коэффициент, учитывающий унос сырья водой и подъем сырья на высоту, меньшую диаметра барабана (к'= 1.5...2,0);

 - коэффициент заполнения или использования сечения барабана ( = 0,02...0,07);

Рс - насыпная масса сырья, кг/м³.

Мощность двигателя N, кВт, барабанных моечных машин непрерывного действия определяется по формуле

где Q - производительность, кг/с;

L₆- длина моечного барабана, м;

g - ускорение свободного падения.

3. Заключение

В расчетно-графической работе мы провели обзор моечных машин различного типа, описали их конструкцию и принцип работы

Также привели вариации расчетов, касающихся данных машин

Список литературы

1. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств / Зимняков В.М., А.А. Курочкин, И.А. Спицин, В.А. Чугунов.- Пенза: 2013.-358 с

2. Технологическое оборудование для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции: учебник / Байкин С.В., Зимняков В.М., Курочкин А.А., Шабурова Г.В., Щербаков С.И.-Т.2.-Пенза: 2014.-342 с3.

3. , И.И. Практикум по сельскохозяйственным машинам [Текст] / И.И. Максимов. - Издательство «Лань», 2015. - 416 с. Режим доступа: http://е.lanbook.com/books/element.php?pl 1 _id=60045. - ISBN 978-5-8114-1801-5 4. Механизация и автоматизация сельскохозяйственного производства [Текст]: учебник для ссузов / В.А. Воробьев [и др.]. - М.: КолосС, 2004. - 541 с. : ил. - (Учебники и учебные пособия для ссузов). - ISBN 5-9532-0129-Х : 443-52