ФГБОУ ВО «ВоронежскИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВО «ВоронежскИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

 

ПРАКТИКУМ

По курсу

 

«Основы проектирования»

Для обучающихся по направлению

Технологические машины и оборудование» и

Специалистов, обучающихся по направлению

Проектирование технологических машин и

Комплексов»

Дневной и заочной формы обучения

 

 

Воронеж 2016

УДК 637.1/3

Практикум по курсу «Основы проектирования» [Электронный ресурс]: / Воронеж. гос. ун-т инж. технол.; сост. А. Н. Мартеха, А. В. Прибытков. - Воронеж: ВГУИТ, 2016.-86 с.-[ЭР]

В учебном пособии, составленном в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки бакалавров 15.03.02 – «Технологические машины и оборудование» и специалистов по направлению 15.05.01 – «Проектирование технологических машин и комплексов», приведены практические работы по расчету технологического оборудования. Изложены исходные данные, методики расчетов, варианты индивидуальных заданий.

Табл. 24. Ил. 23. Библиогр.: 9 назв.

Составители: доцент А.Н. МАРТЕХА, А. В. ПРИБЫТКОВ

 

Научный редактор профессор С.Т. Антипов

Рекомендуется к размещению в

ЭОС и ЭБС ВГУИТ

 

© Мартеха А.Н,

Прибытков А. В., 2016

© ФГБОУ ВО Воронеж. гос. ун-т инж. технол., 2016

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Дисциплина «Основы проектирования» играет важную роль в профессиональной подготовке выпускника.

Цель изучения данного курса - подготовка студентов к деятельности, связанной с созданием машин и аппаратов пищевых производств, использование ими знаний, полученных в результате фундаментальной подготовки по общим естественнонаучным и общепрофессиональным дисциплинам для решения инженерных задач.

Практикум по курсу «Основы проектирования» пред­назначен для студентов, обучающихся по направлению 15.03.02 - " Технологические машины и оборудование" и специалистов по направлению 15.05.01 – «Проектирование технологических машин и комплексов».

Цель учебного пособия - систематизировать сведения о проектировании технологического оборудования, осуществляющем обработку пищевых продуктов; дать современную методику расчета конкретного вида оборудования.

В каждой работе приведены исходные данные и методика расчета, варианты индивидуальных заданий.

Структура пособия отвечает требованиям, предъявляемым к методике изложения учебного материала, и обеспечивает условия для самостоятельной и творческой работы студентов.

 

Практическая работа №1

Проектирование и расчет объемного дозатора

барабанного типа

 

Цель работы: приобретение практических навыков расчёта дозатора барабанного типа.

Задание: Рассчитать и спроектировать барабанный дозатор макаронного пресса для дозирования муки. Рабочими органами машины являются ворошитель (побудитель), не позволяющий продукту слеживаться в бункере над дозатором, и барабан с канавками с устройством изменения длины канавок или изменением частоты вращения барабана в корпусе дозатора.

Производительность Q, кг/ч, мука хлебопекарная, высший сорт. Емкость мучного бункера – Q_м, кг. Определить геометрические и кинематические параметры дозатора. Исходные данные для расчета выбираем из табл. 1.1 (Приложение 1).

При влажности муки W=13...14% объемная масса хлебопекарной муки ρ, кг/м³; угол естественного откоса φ _о, град. Исходя из литературных данных и физико-механических свойств муки, максимальная частота вращения вала барабана дозатора должна быть n_б < 55 мин ^-1.

Исходя из конструкции и производительности дозатора, задаемся геометрическими размерами барабана (Приложение 1).

Диаметр барабана – D_б, м, длина канавок барабана – l, м, число канавок – z=8 шт, радиус проточки канавки барабана –
r =0, 0135 м.

Выбираем схему барабанного дозатора, которая представлена на рис.1.1.

Дозатор состоит из приемного мучного бункера и собственно дозатора. Мучной бункер имеет ворошитель, для разрушения образующихся сводов. Рабочим органом дозатора является барабан с канавками. Для очистки поверхности барабана служит щетка. Для регулирования частоты вращения барабана, а соответственно, и производительности используем кулачково-храповой регулятор оборотов вала барабана.

 

 

Рис.1.1. Схема барабанного дозатора:

1 - мучной бункер; 2 - ворошитель; 3 - корпус дозатора; 4 - барабан;
5 – щетка

 

Рассчитаем площадь поперечного сечения канавки барабана, профиль сечения канавки выбираем в зависимости от параметров хлебопекарной муки в виде сегмента, сечение барабана показано на рис.1.2.

Площадь поперечного сечения канавки определяем математическим способом, она равна сумме площадей сегментов с радиусами r и R_б = D_б/2.

Определяем размеры стрелок h₁ и h₂, зная, что длина хорды у этих сегментов одинакова. Длина хорды с, м определяется по формуле:

(1.1)

где .

 

Далее находим .

Рис.1.2. Схема поперечного сечения барабана

 

Величину центрального угла определяем из формулы:

 

(1.2)

 

(1.3)

Отсюда находим α ₁ и α ₂.

Длину дуги l, м соответствующих сегментов определяем по формуле:

 

(1.4)

 

Площадь поперечного сечения канавки F, м² определяем по формуле:

 

. (1.5)

 

Площадь отдельных сегментов F₁, F₂, м² определяем по формуле:

 

, (1.6)

 

Определяем частоту вращения вала барабана n_б (мин^-1) из формулы (1.7):

 

. (1.7)

 

где z – количество канавок в барабане;

F– площадь поперечного сечения канавки, м²;

l – длина канавки барабана, м;

n_б – частота вращения барабана, мин^–1;

ρ – объемная масса продукта, кг/м³;

k – коэффициент заполнения (k = 0, 8 … 0, 9)

Принимаем частоту вращения вала барабана: n_б, мин^-1. Предлагаемый кулачково-храповой механизм при повороте приводного вала на 360^о позволяет изменять угол поворота барабана. Таким образом, барабан совершает неполный оборот и соответственно при этом уменьшается производительность дозатора по муке, то есть имеется возможность регулировать подачу муки на замес теста.

Выбираем геометрические размеры ворошителя
(таблица 1.1) из расчета, что бункер вмещает Q_м, кг сырья.

Диаметр ротора D_р, м; длина лопастей L_л, м; число лопастей m=8 шт.; ширина лопасти b=8 мм.

Форму нижней части бункера выбираем по форме ворошителя, вид и размеры представлены на рис.1.3. Длина выпускного отверстия равна длине барабана, а ширина равна радиусу барабана.

Объем бункера V, м³ состоит из объемов нижней V₁ и верхней V₂ частей бункера.

То есть V = V₁ + V₂ и составляет:

(1.9)

 

где - коэффициент заполнения бункера мукой, принимаем = 0, 8.

Объем нижней части бункера V₁ равен:

 

(1.10)

 

Объем верхней части бункера V₂ равен:

 

(1.11)

 

Тогда высота прямоугольной части бункера h₃, м равна:

 

(1.12)

Рис.1.3. Внешний вид мучного бункера

Частоту вращения ворошителя n_вор, мин^-1 принимаем:

(1.13)

 

Определяем мощность для привода дозатора по формуле

 

(1.14)

 

Определим силу для преодоления сопротивления внутреннего трения P, кгс, считая, что она равна:

 

(1.15)

 

Мощность для привода барабана дозатора N_б (кВт) определяем по формуле (1.16), зная все необходимые параметры, а также принимаем k₁ порошкообразных продуктов (k₁ = 1, 2…2, 0) и k₂ (k₂=1, 1…1, 2).

 

(1.16)

 

Мощность для привода ворошителя N_В (кВт) определяем по формуле (1.17), принимая, что: число лопастей m; коэффициент сопротивления для муки k₃ = 5000; высота лопасти h = L_Л, м; угловая скорость ворошителя ; наружный радиус вращения лопастей , м; внутренний радиус вращения лопастей r₁ = R₁ – b.

 

(1.17)

 

Общая мощность на валу барабанного дозатора N (кВт) определяется по формуле (1.14).

Для обеспечения вращения барабана дозатора и ворошителя с соответствующей частотой n_б = n₂ и n_вор = n₃ разработаем кинематическую схему привода барабанного дозатора. Кинематическая схема представлена на рис.1.4.

В качестве привода применяем мотор-редуктор типа ЗМП с номинальной частотой вращения выходного вала n₁, мин ^-1.

Крутящий момент от мотор-редуктора через цепную передачу передается на приводной вал дозатора, а с этого вала также через цепную передачу на вал ворошителя.

 

Выбираем для привода барабанного дозатора по Приложению 2 мотор-редуктор, электродвигатель с мощностью N_д, кВт, частотой вращения n₁, мин^-1, допускаемым крутящим моментом на выходном валу М_кр, Н м.

Общее передаточное число i в нашем случае состоит из произведения передаточного числа первой цепной передачи i₁ и передаточного числа второй цепной передачи i₂ и представлено измененной для нашего случая формулой:

 

(1.18)

 

Тогда общее передаточное число привода i определяем по формуле:

(1.19)

 

Передаточное число второй цепной передачи:

 

(1.20)

 

тогда передаточное число первой цепной передачи равно:

 

(1.21)

 

Рассчитаем число зубьев звездочек цепных передач.

Принимаем z₁₁ = 40, тогда z₁₂ = z₁₁·i₁, принимаем z₂₁ = z₁₂, тогда z₂₂ = z₂₁·i₂.

Цепные передачи рассчитываются по стандартной методике.

Общий коэффициент полезного действия можно определить по формуле:

 

(1.20)

 

где - КПД цепной передачи; .

Установленную мощность привода N_пр (кВт) определяем по формуле:

 

(1.21)

 

Определяем крутящий момент М_кр (H м) на выходном валу мотор- редуктора по формуле:

 

(1.22)

 

где N_пр – мощность на тихоходном валу редуктора, Вт;

n₁ – скорость вращения выходного вала привода.

 

Порядок оформления отчета. Отчет о расчетно-практической работе оформляется в соответствии с требованиями, изложенными в [10], и включает в себя следующие разделы:

– цель работы;

– расчетную часть, в которой приводится расчет дозатора барабанного типа согласно предлагаемому варианту (табл. 1.1);

– графическую часть, в которой даются чертеж проектируемого дозатора барабанного типа, чертеж общего вида бункера и кинематическая схема барабанного дозатора с указанием рассчитанных параметров передач.

 

Приложение 1

 

Таблица 1.1 – Исходные данные для расчета

Номер варианта	Вид продукта	Произво дитель- ность Q, кг/ч	Насыпная плотность ρ , кг/м3	Угол естествен­ ного откоса φ 0, град	Диаметр барабана Dб, м	Емкость мучного бункера Qм, кг	Длина канавок барабана l, м	Диаметр ротора Dр, мм	длина лопастей Lл, мм
	Мука макаронная			37…44	0, 07		0, 08
	Мука макаронная			37…44	0, 075		0, 09
	Мука макаронная			37…44	0, 08		0, 1
	Мука макаронная			37…44	0, 07		0, 08
	Мука макаронная			37…44	0, 075		0, 09
	Мука макаронная			37…44	0, 07		0, 1
	Мука макаронная			37…44	0, 075		0, 08
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 07		0, 09
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 075		0, 1
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 075		0, 08
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 08		0, 09
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 07		0, 1
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 08		0, 08
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 075		0, 09
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 08		0, 1
	Мука макаронная			37…44	0, 07		0, 1
	Мука макаронная			37…44	0, 075		0, 08
	Мука макаронная			37…44	0, 08		0, 08
	Мука макаронная			37…44	0, 08		0, 09
	Мука макаронная			37…44	0, 07		0, 1
	Мука макаронная			37…44	0, 075		0, 1
	Мука макаронная			37…44	0, 07		0, 08
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 07		0, 09
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 075		0, 1
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 08		0, 08
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 08		0, 09
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 07		0, 1
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 075		0, 08
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 07		0, 09
	Мука хлебопекарная			46…55	0, 075		0, 1

 

 

Приложение 2

 

Таблица 1.2 – Технические данные двигателей серии АИР

(тип/асинхронная частота вращения, мин ^-1)

Мощность Рдв, кВт	Синхронная частота, мин -1
0, 37 0, 55 0, 75 1, 1 1, 5 2, 2 5, 5 7, 5 18, 5	- 63В2/2730 71А2/2820 71В2/2805 80А2/2850 80В2/2850 90L2/2850 100S2/2850 100L2/2850 112M2/2895 132M2/2910 160S2/2910 (1) 160M2/2910 (1) 180S2/2919 (1) 180M2/2925 (1)	- 71A4/1357 71B4/1350 80A4/1395 80B4/1395 90L4/1395 100S4/1410 100L4/1410 112M4/1432 132S4/1440 132M4/1447 160S4/1455 (2) 160M4/1455(2) 180S4/1462(3) 180M4/1470(1)	71A6/915 71B6/915 80A6/920 80B6/920 90L6/925 100L6/945 112MA6/950 112MB6/950 132S6/960 132M6/960 160S6/970 (4) 160M6/970 (5) 180M6/980 (3) - -	- 80В8/700 90LA8/695 90LB8/695 100L8/702 112MA8/709 112MB8/709 132S8/716 132M8/712 160S8/727 (3) 160M8/727 (3) 180M8/731 (3) - - -
Примечания: 1. Отношение максимального вращающего момента к номинальному Тmax /Т = 2, 2; для отмеченных (в скобках) 1) 2, 7; 2) 2, 9; 3) 2, 4; 4) 2, 5; 5) 2, 6. 2. Пример обозначения двигателя: Двигатель АИР100L2 ТУ 16-525.564-84.

 

Практическая работа №2

Практическая работа №3

Практическая работа №4

Практическая работа №5

Практическая работа №6

Практическая работа №7

Практическая работа №8

Оглавление

	Стр.
ПРЕДИСЛОВИЕ………………………………..
РПР № 1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОБЪЕМНОГО БАРАБАННОГО ДОЗАТОРА..
РПР № 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ШНЕКОВОГО СМЕСИТЕЛЯ ………………..
РПР № 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВАЛЬЦОВОГО СТАНКА……………………..
РПР № 4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МОЛОТКОВОЙ ДРОБИЛКИ ………………..
РПР № 5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ БАРАБАННОГО СМЕСИТЕЛЯ………………
РПР № 6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ТРИЕРА …………….
РПР №7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРЕССОВЫХ ШНЕКОВ………………………
РПР №8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ТЕСТОДЕЛИТЕЛЯ…………………….............
Рекомендуемая литература……………

 

 

 

 

Учебное издание

 

Практикум по курсу

 

«Основы проектирования»

 

Для обучающихся по направлению

15.03.02 – «Технологические машины и оборудование» и

специалистов, обучающихся по направлению

15.05.01 – «Проектирование технологических машин и

комплексов»

 

Дневной и заочной формы обучения

 

Составитель МАРТЕХА Александр Николаевич

ПРИБЫТКОВ Алексей Викторович

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВО «ВоронежскИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

 

ПРАКТИКУМ

По курсу

 

«Основы проектирования»

12345678Следующая ⇒

Поделиться: