Вариант № 1 расчет машин для измельчения мяса

Цель контрольной работы. Изучение принципа действия и конструкции машин для измельчения мяса, приобретение практических навыков по выполнению основных расчетов данных машин.

Общие положения. Работу мясорубок характеризуют следующие основные показатели: производительность, удельный расход энергии при измельчении 1кг продукта, коэффициент уплотнения, коэффициенты использования площади подрезной и ножевых решеток, давление продукта за последним витком шнека, его зависимость от усилия начальной затяжки режущих инструментов, механический КПД машины.

Задание. Выполнить расчет машин для измельчения мяса.

Методика расчета. Действительную производительность мясорубки определяют по формуле

, (1)

где Q_Д - действительная производительность мясорубки, кг/с;

m - масса перерабатываемой порции продукта, кг;

Т_р - время обработки, с;

t_з - время, затрачиваемое на укладки кусков мяса в

питающую камеру, с

t_о - время нарезки порции мяса, с.

Теоретическую производительность мясорубки (исходя из пропускной способности решетки) определяют по формуле

, (2)

где Q_T - теоретическая производительность мясорубки, кг/с;

F_o - суммарная площадь отверстий в первой ножевой

решетке, ближайшей к шнеку, м²;

V_o - скорость продвижения продукта через отверстия в

первой ножевой решетке, м/с;

ρ - насыпная масса продукта, кг/м³, (ρ=1000…1100 кг/м³);

φ - коэффициент использования площадки отверстий

первой ножевой решетки (φ=0,8…0,9).

Суммарная площадь отверстий в первой ножевой решетке определяется по формуле

, (3)

где d₀ - диаметр отверстия, м;

z_o - число отверстий в решетке, шт.

Скорость продвижения продукта через отверстия в первой ножевой решетке рассчитывается по формуле

, (4)

где n - частота вращения шнека, мин^-1;

r_нар, r_вн - соответственно наружный и внутренний радиусы

шнека, м;

β_П - угол подъема последнего витка шнека, град;

К_В - коэффициент объемной подачи продукта

(К_В=0,35…0,4).

Далее определяют отношение длины рабочей камеры от края загрузочного отверстия в корпусе мясорубки до плоскости установки подрезной решетки к внутреннему диаметру по формуле

, (5)

где L_K - длина рабочей камеры от края загрузочного

отверстия в корпусе мясорубки до плоскости

установки подрезной решетки, м;

D_K - внутренний диаметр камеры, м.

Углы подъема первого и последнего витков для наружного, среднего и внутреннего диаметров шнека определяют по формулам

, (6)

, (7)

где t - шаг винтовой нарезки, м;

d - соответствующий диаметр шнека, м.

Коэффициент уплотнения рассчитывается по формуле

, (8)

где К_у - коэффициент уплотнения;

t₁ , t_П - шаг первого и последнего витков, м.

Площадь ножевой решетки F_P, м² определяется по формуле

, (9)

где d_P - диаметр решетки, м.

Коэффициенты использования площади первой ножевой решетки

, (10)

где F_O.P1 - cуммарная площадь отверстий в первой ножевой

решетке, м².

F_O.P1=F_0, (11)

Соответственно коэффициент использования площади второй ножевой решетки

, (12)

где F_O.P2 - cуммарная площадь отверстий во второй ножевой

решетке, м².

Площадь подрезной решетки F_П.Р будет равна площади ножевой решетки F_P.

Площадь отверстий в подрезной решетке F_О.П.Р , м² определяют по формуле

, (13)

где r_max, r_min – максимальный (наружный) и минимальный

(внутренний) радиусы отверстий подрезной

решетки, м;

b - ширина перемычки подрезной решетки, м;

l - длина лезвия подрезной решетки, м.

Коэффициент использования площади подрезной решетки

, (14)

После этого сопоставляют К_Р1, К_Р2 и К_П.Р.

Полезная мощность N_пол, м² рассчитывается по формуле

, (15)

где N_общ - мощность электродвигателя при работе машины под

нагрузкой, Вт;

N_х.х - мощность электродвигателя при работе на холостом

ходу, Вт.

Мощность в мясорубках расходуется на разрезание продукта и преодоление трения в режущем механизме, на преодоление трения шнека о продукт и на продвижение продукта шнеком.

Теоретическая мощность электродвигателя привода мясорубки N_T, Вт определяется по формуле

, (16)

где N₁ - мощность, необходимая для разрезания продукта в

режущем механизме, Вт;

N₂ - мощность, необходимая для преодоления трения в

режущем механизме, Вт;

N₃ - мощность, необходимая для преодоления сил трения

продукта о поверхность шнека и на продвижение

продукта от загрузочного устройства до режущего

инструмента, Вт;

η_М - КПД передаточного механизма (η_М = 0,85).

Для мясорубки с подрезной решеткой, двумя двусторонними вращающимися ножами и двумя неподвижными ножевыми решетками мощность, необходимая для разрезания продукта в режущем механизме определяется по формуле

, (17)

где F_Р - площадь решетки, м²;

K_Р1, К_Р2 – соответственно коэффициенты использования

площади решеток с крупными и мелкими

отверстиями;

a - удельный расход энергии на измельчение продукта

(а =(2,5…3,5)*10³ Дж/м²);

z - число лезвий у одного ножа, соприкасающихся с

плоскостью решетки.

Мощность, необходимая для преодоления трения в режущем механизме

, (18)

где P₃ - усилие затяжки режущего механизма, Н;

ƒ - коэффициент трения скольжения ножа о решетку в

присутствии измельченного продукта (ƒ=0,1);

ψ - количество плоскостей резания.

Усилие затяжки режущего механизма определяется по формуле

, (19)

где P - усредненное удельное давление на поверхности стыка

ножей и решеток (Р=(2…3)*10⁶, Па);

b - ширина площадки контакта лезвия ножа и решетки, м,

(b=0,002 м).

Мощность необходимая для преодоления сил трения продукта о поверхность шнека и на продвижение продукта от загрузочного устройства до режущего инструмента определяется по формуле

, (20)

где Р_o - давление за последним витком шнека (Р₀=(3…5)*10⁵

Па);

m - число витков шнека;

ƒ₁ - коэффициент трения продукта о шнек (ƒ=0,3…0,5);

t_ср - средний шаг между витками шнека, который зависит от

их среднего угла подъема β_ср и среднего диаметра d_ср,

м.

При этом . (21)

или . (22)

Порядок оформления контрольной работы. При оформлении контрольной работы выполняют расчеты по приведенным в работе формулам и записывают полученные результаты в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты расчетов

Показатель

Условное обозначение

Единица измерения

Расчетные данные

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Какие параметры в мясорубках влияют на производительность и качество измельчения?

2. Как определяется действительная производительность мясорубки?

3. Как определяется теоретическая производительность мясорубки?

4. Как определяется теоретическая мощность электродвигателя привода мясорубки?

5. Как определяется мощность, необходимая для разрезания продукта в режущем механизме?

6. Как определяется мощность, необходимая для преодоления трения в режущем механизме?

Исходные данные для расчета

Вариант	Диаметр отверстий первой ножевой решетки (мм) и количество отверстий	Диаметр отверстий второй ножевой решетки (мм) и количество отверстий	Диаметр ножевой решетки, мм	Частота вращения шнека, мин-1
1	5 (135)	3 (276)	104	200
2	4 (140)	2 (280)	105	220
3	6 (130)	3 (276)	106	210
4	5 (135)	2 (280)	104	205

Вариант	Коли чество лезвий одно го ножа, шт.	Ширина площадки контакта лезвия ножа и решетки, мм	Наружный радиус ножа, мм	Внутренний радиус ножа, мм	Наружный и радиус подрезной решетки, мм	Внутренний радиус подрезной решетки, мм	Ширина перемычки подрезной решетки, мм	Длина лезвия подрезной решетки, мм
1	4	2	47	25	52	10	5	50
2	4	3	46	26	52,5	8	4	51
3	4	2,5	48	24	53	9	3	52
4	4	3	46	25	53	8	4	51